5G技術(shù)特性及其應用研究

林平良

摘要：隨著5G技術(shù)的全球商用，人們對5G技術(shù)的關(guān)注再度掀起一波熱潮。5G技術(shù)能夠帶來什么，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和5G技術(shù)的疊加，將對社會發(fā)展產(chǎn)生什么影響，值得我們?nèi)ヌ剿骱脱芯俊?/p>

關(guān)鍵詞：5G;速率;時延;連接;物聯(lián)網(wǎng);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(shù)概述

5G即第五代移動通信技術(shù)，也稱IMT-2020，即在2020年正式商用，實際上世界各國已經(jīng)陸續(xù)發(fā)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(chǔ)電信運營商發(fā)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(wǎng)標準已于2018年6月14日凍結(jié)，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(shù)特性

5G技術(shù)和4G技術(shù)比較，發(fā)生了根本性的改變，這種改變主要體現(xiàn)在三個方面，即速率、時延和連接數(shù)，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(shù)，下面我們來看看這些技術(shù)特性。

2.1 5G技術(shù)的速率特性

我們把無線技術(shù)從速率的角度來分類，分為低速、中速、高速無線技術(shù)，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(shù)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(shù)可以支持多載波傳輸?shù)取?/p>

2.2 5G技術(shù)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(nèi)，而5G的時延要求更苛刻，如eMBB業(yè)務要求DL和UL的時延為4ms，uRLLC業(yè)務要求DL和UL的時延為0.5ms。5G如何實現(xiàn)時延大幅降低呢，我們知道，5G的NR采用的編碼技術(shù)和4G是一樣的，都是OFDM技術(shù)，而4G的時延在幾十到上百毫秒，5G技術(shù)降低時延主要有以下幾點：

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

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

（3）邊緣計算：通過部署邊緣計算，數(shù)據(jù)傳送在邊緣計算服務節(jié)點內(nèi)完成，不通過核心網(wǎng)，傳輸距離短、網(wǎng)絡節(jié)點少，從而降低時延。

2.3 5G技術(shù)的連接特性

4G的基站連接數(shù)是1000，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT的最大連接數(shù)是5萬，而5G的連接數(shù)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(jié)。那么5G技術(shù)的連接特性有哪些特點呢：

（1）包容基于LTE的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：當前NB-IoT技術(shù)處于大規(guī)模商用部署階段，在LPWA物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中有優(yōu)勢，同樣基于LTE的5G將包容NB-IoT、eMTC技術(shù)，并繼續(xù)增強。

（2）更高速率：NB-IoT和eMTC支持中低速物聯(lián)網(wǎng)應用，5G技術(shù)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(shù)在大連接特性下，結(jié)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(shù)的應用

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

3.1 高清視頻業(yè)務

5G技術(shù)超高的下載速率和移動性優(yōu)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(fā)展;在行業(yè)方面，5G技術(shù)改變傳統(tǒng)的視頻傳輸模式，在媒體直播、移動執(zhí)法、智慧城市等領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛使用。

3.2 VR業(yè)務

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

3.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

隨著智能制造2025國家戰(zhàn)略的推進，工業(yè)智能化程度越來越高，將5G技術(shù)嵌入工業(yè)制造流程，有效降低園區(qū)網(wǎng)絡覆蓋成本并增加移動性，邊緣計算技術(shù)有效降低時延，在智能控制、質(zhì)量檢測、倉儲物流、智慧港口等領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應用。

3.4 車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)不僅需要給車裝上大量的傳感器，更關(guān)鍵的是把傳感器數(shù)據(jù)實時回傳平臺，5G技術(shù)的出現(xiàn)，解決了無線傳輸?shù)蜁r延的瓶頸，從而使無人駕駛成為可能。另外車聯(lián)網(wǎng)給用戶帶來極致體驗、為廠家提供了改進性能的依據(jù)、為平臺商提供了下一個運營的“風口”，因此5G技術(shù)將促進車聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長。

4 結(jié)語

5G技術(shù)是推動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的里程碑技術(shù)，5G技術(shù)的研究和商用進展理應得到大家廣泛的關(guān)注和參與，筆者作為行業(yè)有關(guān)人員，結(jié)合自身的工作經(jīng)歷，對5G技術(shù)特性進行了分析，對5G未來的商業(yè)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。