5G通信概述和应用

摘要：移动通信已经经历了四代发展历程，第五代移动通信系统（5G）将在大幅提升移动互联网业务体验的同时，全面支持物联网业务，实现人与物、人与人和物与物之间的海量智能互联。相比4G，5G在用户体验速率、连接数密度、移动性、流量密度、端到端时延、频谱效率、能效、成本等方面的需求均有1～2个数量级的提升，难以在现有移动通信网络体系架构下来实现。未来移动通信更高的带宽、更小的蜂窝、更密集而灵活的无缝覆盖需求将更依赖于可提供稳定大容量信道并具有灵活资源调配能力的光通信网络。5G时代的光网络将面临比以往更大的机遇和挑战，光网络和无线网络也将最终走向融合和统一。

关键词：5G 应用 通信

1、通信技术的发展

移动通信延续着每十年一代技术的发展规律，已历经1G、2G、3G、4G的发展，每一次代际跃迁，每一次技术进步，都极大地促进了产业升级和经济社会发展。从1G到2G，实现了模拟通信到数字通信的过渡，移动通信走进了千家万户；从2G到3G、4G，实现了语音业务到数据业务的转变，传输速率成百倍提升，促进了移动互联网应用的普及和繁荣。当前，移动网络已融入社会生活的方方面面，深刻改变了人们的沟通、交流乃至整个生活方式。4G网络造就了繁荣的互联网经济，解决了人与人随时随地通信的问题，随着移动互联网快速发展，新服务、新业务不断涌现，移动数据业务流量爆炸式增长，4G移动通信系统难以满足未来移动数据流量暴涨的需求，急需研发下一代移动通信（5G）系统。

2、5G的介绍

5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验，更要解决人与物、物与物通信问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终，5G将渗透到经济社会的各行业各领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）是一种具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。为满足5G多样化的应用场景需求，5G的关键性能指标更加多元化。ITU定义了5G八大关键性能指标，其中高速率、低时延、大连接成为5G最突出的特征，用户体验速率达1Gbps，时延低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。2024年3月，全球移动通信系统协会智库发布的报告显示，移动通信技术5G的全球连接数已达16亿。 3月28日，中国移动5G-A商用发布会在浙江杭州举行。会上介绍，中国移动5G Advanced网络（5.5G）正式商用。

3、5G的重要应用

应用一：VR/AR是近眼现实、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等新一代信息技术相互融合的产物，新形势下高质量VR/AR业务对带宽、时延要求逐渐提升，速率从25Mbps逐步提高到3.5Gbps，时延从30ms降低到5ms以下。伴随大量数据和计算密集型任务转移到云端，未来“Cloud VR+”将成为VR/AR与5G融合创新的典型范例。凭借5G超宽带高速传输能力，可以解决VR/AR渲染能力不足、互动体验不强和终端移动性差等痛点问题，推动媒体行业转型升级，在文化宣传、社交娱乐、教育科普等大众和行业领域培育5G的第一波“杀手级”应用。

应用二：超高清视频，作为继数字化、高清化媒体之后的新一代革新技术，超高清视频被业界认为将是5G 网络最早实现商用的核心场景之一。超高清视频的典型特征就是大数据、高速率，按照产业主流标准，4K、8K视频传输速率至少为12-40Mbps、48-160 Mbps，4G网络己无法完全满足其网络流量、存储空间和回传时延等技术指标要求，5G网络良好的承载力成为解决该场景需求的有效手段。当前4K/8K 超高清视频与5G技术结合的场景不断出现，广泛应用于大型赛事/活动/事件直播、视频监控、商业性远程现场实时展示等领域，成为市场前景广阔的基础应用。

应用三：车联网是智慧交通中最具代表性的应用之一，通过5G等通信技术实现“人—车—路—云”一体化协同，使其成为低时延、高可靠场景中最为典型的应用之一。融入5G元素的车联网体系将更加灵活，实现车内、车际、车载互联网之间的信息互通，推动与低时延、高可靠密切相关的远控驾驶、编队行驶、自动驾驶具体场景的应用。远控驾驶，车辆由远程控制中心的司机进行控制，5G用于解决其往返时延（RTT）需要小于10毫秒的要求。编队行驶，主要应用于卡车或货车，提高运输安全和效率，5G用于解决3辆以上的编队网络高可靠低时延要求。自动驾驶，大部分应用场景如紧急刹车，V2P、V2I、V2V、V2N 等多路通信同时进行，数据采集及处理量大，需要5G网络满足其大带宽（10Gbps的峰值速率）、低时延（1毫秒）和超高连接数（1000亿连接）、高可靠性（99.999%）和高精度定位等能力。

应用四：远程医疗，通过5G和物联网技术可承载医疗设备和移动用户的全连接网络，对无线监护、移动护理和患者实时位置等数据进行采集与监测，并在医院内业务服务器上进行分析处理，提升医护效率。借助5G、人工智能、云计算技术，医生可以通过基于视频与图像的医疗诊断系统，为患者提供远程实时会诊、应急救援指导等服务，例如基于AI和触觉反馈的远程超声理论上需要30Mbps的数据速率和10ms的最大延时。患者可通过便携式5G医疗终端与云端医疗服务器与远程医疗专家进行沟通，随时随地享受医疗服务。

应用五：智能安防，视频监控是智能安防最重要的一个组成部分，5G超过10Gbit/s的高速传输速率和毫秒级低时延将有效提升现有监控视频的传输速度和反馈处理速递，将使智能安防实现远程实时控制和提前预警，做出更有效的安全防范措施。安防监控范围将进一步扩大，获取到更多维的监控数据。在公交车、警车、救护车、火车等移动的交通工具上的实时监控将成为可能。森林防火、易燃易爆品等监管人员无法接近的危险环境开展监测的成本将大幅下降。在家庭安防领域，5G将使单位流量的资费费率进一步下降，将推动智能安防设备将走入普通家庭。

从本质来讲，构建4G网络的宗旨在于密切沟通各个群体，因此体现了人之间的互联。相比来看，5G网可以做到连接万物，体现了更高的互联价值。截止到2020年，世界各地整体上可达250亿左右的联网终端。因此可见，如果把5G网络单纯局限于用户数的层次上，那么很难符合新时期的网络化形势，对此亟待加以全面的改进。进入5G时代之后，网络将会覆盖于日常生活，具体涉及城市建设、高铁建设、构建农业基地、无人机、生产线以及家居等多样化的层面。

进入5G的.新时期后，民众的日常生活将会体现为全方位的改进。这是由于，5G可以用来支持不同类型的终端通信，在此前提下构建了远程监测与智慧城市，同时也连通了虚拟现实以及增强现实。通过运用全新的超视距手段，针对无人机就能实现实时性的操控。

参考文献：

[1]到底什么是第五代移动通信技术（5G） 本刊编辑部 - 《黑龙江档案》 - - 2018年

[2]第五代移动通信系统5G标准化展望与关键技术研究 周一青 《数据采集与理》 - - 2015年

[3]第五代移动通信技术概述及未来发展趋势 贾佳 - 《中国科技博览》 - 2015年