5G時代的技術突破及應用場景變革探究

【摘要】5G時代的技術突破必然帶來新一輪的應用革新，進一步引發媒體行業的產業變革。文章剖析5G時代的技術突破成果，分析5G時代傳播能力與傳播手段的變化趨勢，探究以VR、AR、物聯網、云服務為代表的5G時代新技術的應用場景，以期為業界提供借鑒。

【關? 鍵? 詞】5G;技術革新;傳播手段;應用場景

【作者單位】陳默，華北科技學院。

【基金項目】華北科技學院教育教學改革專項“新聞學專業綜合改革”（JG201902）階段性成果;廊坊市科技計劃項目“京津冀地區大學生媒介素養中創建維度現狀及對策研究——以公共事件輿情研究為例”（2020029021）。

【中圖分類號】G206 【文獻標識碼】A 【DOI】10.16491/j.cnki.cn45-1216/g2.2020.21.020

移動通信的每個時代都有顯著的特點。3G時代，手機上網變得更加順暢，微博微信盛行，智能手機興起。這個時代有了更高的頻寬和穩定的傳輸，視頻電話和大規模數據傳送更為普遍，因此3G被視為開啟移動通信新紀元的關鍵。4G時代，全球移動通信標準呈現融合趨勢。4G是專門為移動互聯網設計的通信技術，不論網速、容量還是穩定性，相較于3G都有了明顯的提升。在4G技術的支持下，移動互聯網開啟了新篇章，移動支付、滴滴、美團、抖音等新興平臺和應用快速發展。每一代移動通信技術必然帶來傳播方式與市場的變革， 5G也不例外。我國早在2015年就發布了5G網絡技術架構和5G無線技術架構白皮書，此后5G技術的發展一路高歌猛進，2019年6月6日，工信部正式發放5G商用牌照。5G時代技術革新帶來的超高速、低時延、高并發優勢，以及海量的邊緣數據、人工智能算法、云邊協同計算之間的相互賦能，促進了傳媒產業的深刻變革和商業模式創新[1]，進而引發應用領域的大變革。

一、 5G時代的技術突破成果

隨著4G的潛力被挖盡，新的技術、新的標準以及更好的服務成為用戶的迫切需求，在這樣的背景下，5G應運而生。5G可以讓移動終端具備超越光纖的傳送速度，其具有高速率、低時延和廣覆蓋的特點，“零”時延的突破使得“信息隨心至，萬物觸手及”的美好愿景成為可能[2]。

第一，微基站——更高的穩定性。面對4G時代信號基站建設速度遠不及用戶增長速度的問題，相關機構雙管齊下，大幅增加了5G信號基站（微基站）的數量。電磁波的顯著特點是頻率越高，波長越短，越趨近于直線傳播（繞射能力越差）;頻率越高，在傳播介質中的衰減也越大。移動通信如果使用高頻段，那么最大的挑戰就是傳輸距離大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱，因而大量增加基站數量不僅是長遠考慮，也是必然需求。5G時代，微基站化整為零，均勻鋪開信號覆蓋范圍，將以往一對多（一個信號基站服務成千上萬的用戶）的服務方式改為近乎一對一的服務方式，網絡的穩定性遠勝4G時代。

第二，高頻段傳輸的實現——更快的傳輸速率。相較于4G網絡，5G網絡采用了更高頻率的電波，相當于從一般公路切換到高速公路，傳輸速率大幅提升。高頻段是5G通信技術應用時必然采用的技術，其優勢是擁有足夠數量的天線和設備，并且能夠有效滿足社會大眾對頻譜資源的實際需要[3]。

第三，技術的有機結合——更低的網絡時延。D2D（Device to Device，設備到設備）的運用是5G實現低時延的手段之一。在傳統通信方式中，數據包要經過數個網絡節點，每次轉發都意味著時延的增加。而D2D采用終端直接通信的模式，不需要經過網絡傳遞就可以實現設備之間的通信，這意味著直接抹去了所有的中間結點，實現了最大限度的流程優化。同時由于高頻的短距離傳輸，使D2D短距離通信能夠實現低時延、高吞吐率[4]。5G的另一項關鍵技術MEC（Mobile Edge Computing，移動邊緣計算）也為低時延的實現提供了保障，基于5G演進的架構將基站與互聯網業務進行深度融合。MEC將計算、處理和存儲推向移動邊界，一方面為移動邊緣入口的服務創新提供了無限可能，另一方面使得海量數據可以得到實時、快速的處理，以減少時延。依托MEC，運營商可將傳統的外部應用拉入移動網絡內部，使傳統無線接入網具備業務本地化和近距離部署的條件，讓內容和服務下沉以更貼近用戶，并且提高移動網絡速率、降低時延以及提升連接的可靠性，從而改善用戶體驗和開發網絡邊緣的價值[5]。

第四，多天線技術——更大的網絡容量。在微基站實現信號基站大規模鋪設的前提下，信號基站的質量也有了進一步的飛躍，Massive MIMO（大規模天線技術）的應用是5G解決信號基站質量問題的關鍵。MIMO就是“多進多出”（Multiple—Input Multiple—Output），多根天線發送，多根天線接收。在4G時代，MIMO已經開始應用，但天線數量并不多，而5G時代讓MIMO技術進一步發展，演變成Massive MIMO[6]。MIMO技術的應用使得信號基站與微基站技術相輔相成，實現了網絡容量的飛躍。

第五，波束賦形——更高的設備效率。4G時代，信號基站在發射信號時，其信號向四面八方均勻發射，造成了一定的資源浪費，降低了設備效率。波束賦形技術是在基站上布設天線陣列，通過對射頻信號相位的控制，使得相互作用后的電磁波的波瓣變得非常狹窄，可指向它提供服務的手機，并且能根據手機的移動改變方向。這種空間復用技術，由全向的信號覆蓋變為精準指向性服務，波束之間不會相互干擾，在相同的空間中提供了更多的通信鏈路，提高設備效率的同時極大地提升了基站的服務容量，從根本上解決了資源浪費的問題，使設備效率達到最大化。

二、5G時代傳播能力與傳播手段的變化趨勢

5G時代，傳播能力與傳播手段的變化趨勢，主要體現在傳播能力的飛躍、傳播手段的多樣化、傳播手段的融合等方面。

第一， 傳播能力的飛躍。5G時代的傳播能力相較于4G時代無疑有了質的飛躍，其帶來傳播能力的飛躍不僅在于更快、更穩定的網絡，還在于帶來了更好的用戶體驗和更多樣化的服務。隨著服務的多樣化發展，傳播者在傳播時會將更多的精力從傳播數量轉移到傳播質量上來。隨著用戶體驗的提升，用戶接受信息的能力進一步提高，接受信息的數量會減少，但質量會明顯增加。原有的用戶服務會在縮小體量的同時提升質量，新的用戶服務則會在增加體量的同時不斷提升質量。

第二，傳播手段的多樣化。從移動通信技術的發展規律來看，每一代移動通信技術帶來的傳播手段變革并非突然發生的，而是源于前人提出的發展構想，即人類對移動通信技術發展的規劃與想象必然會先于技術，且會在后續的技術進步中得以實現。4G時代，由于4G技術的局限，一些超越時代的傳播手段并沒能得到很好的發展，而5G時代的到來為這些傳播手段帶來了新的發展可能性。以VR、云服務等具有代表性的技術為例，最早的VR概念提出的時間早于20世紀60年代，最晚的云服務概念于2006年的搜索引擎大會上由Google首席執行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）提出。4G時代，由于網絡環境以及硬件設施的雙重局限，云服務中只有基礎服務部分由于對網絡的穩定性和時延要求不高而得到普及。5G時代，一方面，5G網絡為新技術的大規模應用提供了可能，另一方面，新技術的應用將讓5G時代的傳播手段實現多樣化發展。

第三，傳播手段的融合。新媒體時代，傳播手段的更迭是一個此消彼長的過程，即新興的傳播手段逐步替代原有的傳播手段，但不會將其完全淘汰，而是使兩者相輔相成，共同發展。新興的解決方案在應用前都只是技術，在應用后才會成為傳播手段。與原有的報刊、廣播、電視這些傳播手段不同，5G時代新興傳播手段的更迭采取的是融合的方式。新興傳播手段借助5G傳播能力的巨大優勢與書刊、廣播、電視等傳統傳播手段融合，你中有我，我中有你，相輔相成，實現傳播效果的最大化。

三、5G時代新技術的應用場景變革

5G時代，傳播能力實現飛躍性提升、傳播方式實現多樣化發展與融合后，4G時代的VR、AR、物聯網、云服務等技術獲得了新的發展機遇，將走向大規模應用的階段。值得注意的是，這些新技術在5G時代的應用及所處的位置存在差異，它們并非簡單的上下層級關系或競爭關系，因而其發展前景也不同。

第一，VR——5G時代的開荒者。在臨場體驗方面，5G實現了受眾各個感官通道虛擬感受的精準配合以及體驗傳輸;在視覺體驗方面，5G提高了VR視頻的分辨率并使其逼近人眼分辨率[7]。在教育領域，VR將帶來更加優質的教學方式，將傳統紙質出版物中抽象、籠統、枯燥的知識以及平面的論述方式轉換成立體、形象、動態的仿真環境，讓學習者通過直觀感受去領會、記憶知識[8]。在游戲領域，VR游戲將占據游戲市場的重要位置，其強大的用戶體驗及移動性勢必對現有的手游、端游構成挑戰。在醫療領域，VR的普及將幫助更多的患者“走出”病房，和普通人一樣享受到生活的樂趣。VR最大的瓶頸不在于對移動網絡的需求，而在于設備重量及其復雜性，盡管依靠云服務可以加速其設備輕量化的進程，但與其他幾種應用場景相比，VR的前景較為撲朔迷離，可以說，VR在5G時代屬于突破自我的開荒者。

第二，AR——5G時代的革新者。4G時代AR已經實現了初步的應用并獲得了一些成果，但4G的網絡速率并不足以支撐AR的普及。5G時代，網絡速率基本可以滿足AR普及的要求，AR一旦深層次地融入人們的生活，基于APP的移動式解決方案帶來的長遠收益將難以估量。因此，AR在5G時代的發展方向是隨處可見的大量應用場景。5G時代，在應用領域，AR將節約大量的環境成本、物料成本、基礎建設成本。在各個領域的應用場景中，AR將與VR形成互補的關系：VR在強化用戶體驗的同時成本較高，AR的用戶體驗雖然不及VR，但成本較低，一般來說，在需要潛入式深度體驗的場景中使用VR，在需要淺層體驗的場景中使用AR。目前AR硬件設備發展緩慢，但相較于物聯網、云服務來說，AR的應用場景需求不算迫切，設備輕量化也非一朝一夕之功，因此，5G時代，AR是顛覆傳統應用的革新者。

第三，物聯網——5G時代的聯結者。5G網絡能夠靈活地支持各種不同的傳播設備，除手機和平板電腦外，可穿戴等智能設備讓以人為中心的世界處于一個泛化網絡之中。屆時，5G將把每個人、每個家庭、每個組織的現實生活融入數字世界中，構建萬物互聯的智能世界[9]。物聯網建設可分兩個階段落實，即先實現人與物的連接，再實現物與物的連接。4G時代已經嶄露頭角的智能家電會進一步發展，這也是人與物連接的巔峰，而物與物的連接將會是5G時代物聯網建設的亮點。5G時代，“超高的網絡速率+強大的網絡容量+成熟的人工智能運作”使得物與物的連接暢通無阻，人與萬物、萬物與萬物的互聯將極大地改變人們的生活方式。物聯網將萬物的信息統籌起來，交予人工智能處理，將需要人們自行判斷的信息篩選出來，然后直接處理這些信息以外的其他信息，進而不斷地提高人們的生活、工作效率，讓人們進入萬物互聯、更便捷、更高效的時代。在物聯網應用的影響下，自動駕駛、遠程醫療、在線教育應用場景將得到進一步的推廣及應用。需要注意的是，物聯網發展唯一的阻礙是迭代時間，但其在這一進程中幾乎不會遇到大的技術壁壘，因此，物聯網的應用無疑是前景明朗的，5G時代，物聯網將是所有人、物的聯結者。

第四，云服務——5G時代的輔助者。云服務在5G時代將實現真正的暢通無阻。云服務的價值、發展方向在4G時代就已經明朗，完美解決了用戶對各類功能日益增長的需求與越來越昂貴的設備之間的矛盾。云服務將可以通過云端實現的服務從設備中抽離，減少用戶的經濟成本。5G時代，實現云端與個人功能性交互的最大阻礙——移動網絡速率及網絡時延已經不再是問題，云服務的擴展將不存在任何障礙。此外，云服務有強大的互補性，一旦成熟可靠的云服務體系形成，相應生成的應用場景將會數不勝數。對移動網絡的高度依賴、對硬件設備的低需求以及相對較少的工作量，都是云服務的優勢。5G時代，云服務無疑是前景最為明朗、實現最為迅速的一種傳播手段，其深入應用必將改變無數用戶的生活方式、工作方式，其強大的互補性也將讓無數行業受益。用戶巨大的生產生活需求、已經初具規模的云服務體系、云服務發展需求與5G時代發展方向高度契合，在這樣的前提條件下，云服務無疑將會成為5G時代的寵兒，也將成為各行各業的最佳輔助者。

5G時代雖然已經到來，但5G的發展仍是一個循序漸進的過程。從用戶的角度來看，用戶在5G時代初期應該冷靜地觀察其發展趨勢，理性地做出判斷，選擇能夠真正滿足自己需求的5G產品。從行業的角度來看，5G時代初期無疑是媒體行業的歷史性機遇，傳統媒體和新媒體如果把握好發展方向，順應5G時代發展潮流，實現融合發展，一定可以走在時代前沿。沒有人能完全預測5G時代的發展軌跡，唯有遵循移動通信技術發展的客觀規律，才能走在5G時代的前沿。

|參考文獻|

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[9]喻國明. 5G時代傳媒發展的機遇和要義[J]. 新聞與寫作，2019（3）：63-66.