5G行业应用的探讨

2021-12-27黄丽娜江西省邮电规划设计院有限公司南昌市330002

江西通信科技 2021年4期

黄丽娜江西省邮电规划设计院有限公司南昌市 330002

0 什么是5G

5G（5thGenerationMobileCommunicationTechnol ogy），第五代移动通信，是第四代移动通信LTE技术的延伸，5G用户体验速率达1GB/s，是在4G网络下的十倍，端到端网络时延由数十毫秒降至毫秒级，连接数密度达百万/km2，数据流量密度达数十Tbps/km2，支持500+km/h更广泛更快速的移动性。

图1 5G三大应用场景

2020年7月9日，国际电信联盟（IUT）无线通信部门第35次会议确定3GPP系标准为ITU认可的5G标准，且是唯一的标准。2020年7月3日3GPP宣布5G标准第二版规范Rel-16冻结，代表着5G第一版规范Rel-15正式完成，Rel-17标准预计于2021年Q3冻结。如果说Rel-15版本主要面向移动智能终端的增强移动带宽特性，Rel-16还引入了5G精准定位，uRLLC、5G广播等新功能，Rel-16特性为工业互联网、自动驾驶等应用提供技术支持，但要真正实现，还需等待R16商用真正落地。

截至2021年6月，我国已建设5G基站总数96.1万个，5G用户数达4.95亿户，5G终端连接数达3.65亿户，5G终端渗透率31.1%。

1 5G应用

1.1 增强型移动宽带（eMBB）

5G技术发展能带来使用者的实时操作感和画质体验的提升。eMBB典型应用场景有超高清视频/3D、AR/VR等大流量移动宽带，同时伴随着软硬件技术的发展及VR/AR相关内容的丰富，用户得到的体验也越来越真实、流畅，需求也日益旺盛。

虚拟现实（VR）是融合数字图像处理、计算机、多传感交互等多种技术于一体，生成3D仿真性高的动态虚拟环境，用户需佩戴特制设备进入虚拟环境，并可进行交互式操作，达到身临其境的沉浸式体验效果。增强现实（AR）是VR技术的延伸，将虚拟信息与现实世界巧妙叠加在一起的技术，用户通过佩戴特殊设备可视真实物体的各种虚拟数据信息，如：性能参数、功能特性、历史数据等，从而实现对真实世界的“增强”。如果说VR是完全虚拟式的体验，而在AR中用户既能看到真实物体，又能看到虚拟信息呈现，是一个虚实相结合的世界。混合现实（MR）是AR技术的升级，将虚拟场景和真实场景无缝地融合在一起，人们可以进行实时信息交互，其中的现实物理实体和虚拟数字信息满足完全匹配的3D投影关系，人们难以分辨真实部分和虚拟部分。

由于技术受限，传统VR高时延使得用户眩晕感极强，离线识别处理能力不足导致画面粗糙，头显设备沉重配套感不适等等，另外设备价格高，市场普及率低，用户体验感差。5G助力有望打破VR/AR成长天花板，5G大带宽、低时延、边缘计算、云计算等特性，可极大改善画面清晰度流畅度，设备无绳化方便使用者自由移动，多人交互、多人联机功能更加优化。拓宽云游戏、云直播、VR流媒体等多个领域，降低用户体验门槛，增加VR行业的竞争强度。

1.2 大连接物联网（mMTC）

物联网（Internet of Things），即物与物、物与互联网互联互通的网络。物联网是在计算机互联网的基础上，通过无线数据通信网络，利用射频识别、红外感应、GPS、激光扫描等信息传感设备，将普通物体接入互联网，进行信息“交流”和共享，以实现智能化识别感应、溯源定位、智能跟踪、监控管理等。

5G应用领域中的大连接物联网mMTC，指网络中接入超级大规模且功耗更低的物联网终端设备。5G等通信技术的深入发展，使得复杂、海量、高效的大规模广域物联网成为现实不再是空谈，物联网的市场及应用空间进一步扩大。在5G+物联网的加持下，制造业的工厂能够实现全流程上更加准确、迅速、全方位的监控与管理，加强工业自动化程度。资源产业、公共服务行业也将受益，各类检测设备的远程管理得以实现，园区管理水平得以提高，生产、服务能力得以增强。在金融领域，安全监控的许多滞后缺陷有望解决，5G+物联网能够使ATM等金融终端更加安全、智能，比如实现信用追踪和加密货币。有了5G+物联网的助力，VR/AR课堂、智能教具等的实现都能将改善人们的教育体验。

图2 物联网体系架构

1.3 uRLLC超高可靠性低延时通信

车联网是以车为联结对象，借助无线通信技术，实现车与车、人、路、云平台等等之间的信息通信交流与共享，提升车辆智能驾驶水平，使用户能获得更安全、更高效、更舒适、更智能的行驶体验。车内互联逐步走向车外，C-V2X加速汽车智能网联升级。一般来说，将车联网发展分为三个阶段：早期的车载信息服务阶段以提供车载娱乐为主；当前所处于的智能网联汽车阶段则注重探索互联，路侧基础设施在这一阶段尤为重要；2025年后，基于5G技术升级和行业深度协同，汽车将实现认知和高级别自动驾驶。

5G有望加快实现完全自动化的L5级别自动驾驶。由于车联网对实时性和安全性的要求很高，4G及其他网络无法保证低时延和高可靠性，因此车联网在此之前仅能实现基础的网联娱乐、简单交互功能。5G通过边缘计算下沉、网络切片、数据上云等新一代技术，可提供低至1ms端到端时延和高至10Gbps峰值速率，超低时延使得联网车辆可进行快速的判断决策动作，增强汽车的安全属性。5G网络的全面化覆盖将为V2X技术落地提供基础，大规模商用落地指日可待。随着5G网络为车联网提供标准协议，智能化和网联化的颠覆式技术创新使得汽车本身成为新时代的移动计算基础设施。