5G技術特性及其應用研究

林平良

摘要：隨著5G技術的全球商用，人們對5G技術的關注再度掀起一波熱潮。5G技術能夠帶來什么，云計算、物聯網、人工智能和5G技術的疊加，將對社會發展產生什么影響，值得我們去探索和研究。

關鍵詞：5G;速率;時延;連接;物聯網;VR

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0028-01

1 5G技術概述

5G即第五代移動通信技術，也稱IMT-2020，即在2020年正式商用，實際上世界各國已經陸續發布了商用時間，如韓國在2018年12月1日宣布5G進入商用，而我國則在2019年6月6日由工信部向四大基礎電信運營商發放5G商用牌照，中國正式進入5G商用進程。

5G的標準化進程來看，聚焦eMBB的R15獨立組網標準已于2018年6月14日凍結，R16（包括uRLLC、mMTC）預計在2020年會完成標準的研究和制定。

2 5G的技術特性

5G技術和4G技術比較，發生了根本性的改變，這種改變主要體現在三個方面，即速率、時延和連接數，從量級來看，這種改變是十倍甚至百倍的變化，因此5G是新一代移動通信技術，下面我們來看看這些技術特性。

2.1 5G技術的速率特性

我們把無線技術從速率的角度來分類，分為低速、中速、高速無線技術，低速如NB-IoT（<100kbps），中速如eMTC（1Mbps），高速如WIFI（54Mbps）、4G（100Mbps），而5G的峰值下載速率超過1Gbps，從傳輸速率來看，5G是4G速率的10倍以上，是eMTC速率的1000倍以上。5G技術能達到上下行速率大幅度提升，主要是頻寬100M，比4G的20M提升了5倍，另外在下行鏈路的CP-OFDM技術可以支持多載波傳輸等。

2.2 5G技術的時延特性

時延是實時通信的最大瓶頸，時延越低，實時性越高，基于4G LTE的通信時延普遍在100ms以內，而5G的時延要求更苛刻，如eMBB業務要求DL和UL的時延為4ms，uRLLC業務要求DL和UL的時延為0.5ms。5G如何實現時延大幅降低呢，我們知道，5G的NR采用的編碼技術和4G是一樣的，都是OFDM技術，而4G的時延在幾十到上百毫秒，5G技術降低時延主要有以下幾點：

（1）靈活的時隙使用：改變4G技術OFDM固定時隙發送機制，靈活使用空閑時隙，有效降低時延。

（2）扁平化的網絡架構：使用NFV、SDN技術，核心層、接入層全部云化和IP化，單純的網絡架構提升接續效率，降低接續時延。

（3）邊緣計算：通過部署邊緣計算，數據傳送在邊緣計算服務節點內完成，不通過核心網，傳輸距離短、網絡節點少，從而降低時延。

2.3 5G技術的連接特性

4G的基站連接數是1000，窄帶物聯網技術NB-IoT的最大連接數是5萬，而5G的連接數為每平方公里百萬的連接，相比較5G的連接能力提升了100倍。支持5G大連接特性的mMTC標準將在R16凍結。那么5G技術的連接特性有哪些特點呢：

（1）包容基于LTE的物聯網技術：當前NB-IoT技術處于大規模商用部署階段，在LPWA物聯網技術中有優勢，同樣基于LTE的5G將包容NB-IoT、eMTC技術，并繼續增強。

（2）更高速率：NB-IoT和eMTC支持中低速物聯網應用，5G技術在大連接特性下，在接入速率上將有更大的彈性。

（3）更低時延：5G技術在大連接特性下，結合uRLLC特性，傳輸時延低至毫秒，從而滿足實時傳輸和控制要求。

3 5G技術的應用

盡管世界各國紛紛宣布5G商用計劃，但我們也發現5G用戶并未出現爆炸式增長，5G的應用還處于探索階段，那么5G技術將帶來哪些應用變革呢，下面我們總結了幾個最有潛力的應用。

3.1 高清視頻業務

5G技術超高的下載速率和移動性優勢，首先帶來的是高清視頻變革。在個人應用方面，4K高清視頻、高清游戲、賽事直播等應用將得到發展;在行業方面，5G技術改變傳統的視頻傳輸模式，在媒體直播、移動執法、智慧城市等領域將得到廣泛使用。

3.2 VR業務

VR技術的沉浸式體驗是新的需求增長點，當前VR技術發展緩慢的主要問題是技術瓶頸較多，如終端笨重、終端和服務器有線連接、內容不豐富。而5G技術的出現解決了VR內容云化部署問題，從而去除了VR的“辮子”，隨著VR業務迎來新一輪增長，需求和資本的涌動必然驅動終端和內容的成熟，并形成云+5G+VR的技術模式，并在VR高清視頻、VR智慧教育、VR游戲等業務上得到極大的發展。

3.3 工業物聯網

隨著智能制造2025國家戰略的推進，工業智能化程度越來越高，將5G技術嵌入工業制造流程，有效降低園區網絡覆蓋成本并增加移動性，邊緣計算技術有效降低時延，在智能控制、質量檢測、倉儲物流、智慧港口等領域將得到廣泛應用。

3.4 車聯網

車聯網不僅需要給車裝上大量的傳感器，更關鍵的是把傳感器數據實時回傳平臺，5G技術的出現，解決了無線傳輸低時延的瓶頸，從而使無人駕駛成為可能。另外車聯網給用戶帶來極致體驗、為廠家提供了改進性能的依據、為平臺商提供了下一個運營的“風口”，因此5G技術將促進車聯網的爆發式增長。

4 結語

5G技術是推動互聯網發展和經濟發展的里程碑技術，5G技術的研究和商用進展理應得到大家廣泛的關注和參與，筆者作為行業有關人員，結合自身的工作經歷，對5G技術特性進行了分析，對5G未來的商業應用做了預測和歸納，希望對大家認識5G、使用5G有一定的幫助。