5G技术未来发展与应用设计

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　　摘 要：5G是当下最热门的话题之一。本文通过了解5G现状和对5G普及问题的社会调查，分析5G未来发展，并设计5G未来在交通、医疗、农业、教育、金融等领域的应用，希望本研究对5G未来发展趋势研究有一定的帮助。
　　关键词：5G;发展研究;应用设计
　　0 引言
　　5G的呼之欲出，预示着万物互联时代的降临。超高的传输速度、超低的传输延迟使5G成为“十三五”期间国家重点支持的产业，随着华为在5G通信技术方面展现出世界最先进的水平，中国也成功在5G领域占得先机。5G的未来发展与应用领域备受关注，全世界都在瞩目5G能彻底改变人类的生活。
　　1 5G市场的现状和普及调查
　　2019年10月31日，中国国际信息通信展览会上，工信部副部长宣布5G商用正式启动。在北京，首位5G用户正式诞生，标志着5G已经正式面向市场。据权威数据预测，2019年会有30多个5G移动终端上市，5G预约用户也达到了千万级别，所以5G真的完全进入我们的生活了吗？答案是否定的。2019年5G手机的市场份额不足1%，预计到2020年也不会超过10%，究其原因是5G手机普遍定价太高，且5G的高速度带来了5G流量的大消耗，5G的套餐费用也比4G有了很大程度的提高，同时5G还没有真正实现全覆盖，虽然建立了上千个基站，但还不如4G的覆盖面。
　　笔者针对2019年5G市场的普及情况，在全省各地向不同年龄层次的人群发放问卷1365份，去掉部分无效问卷，最终回收有效问卷1102份，有效回收率80.73%，内容涉及5G的一些预测、问题、应用等方面。另外对有效问卷，通过SPSS软件进行分类汇总，得到如下结果：
　　1.1 最早接触的网络
　　在这次调查中，最早接触的网络是1G的占比仅为1.63%，最早接触2G的占比92.92%，最早接触3G的占比5.45%，可见绝大多数人都是在2G时代开始使用互联网的，也是一代枭雄诺基亚的见证者。1G是大哥大时代，通信技术还没有成形，且价格昂贵，因此使用过的人极少。
　　1.2 5G速度
　　使用5G下载一部大小为500M的电影需要多久？问卷结果显示，451人认为1S以内就可以完成，占比40.93%;587人认为需要5S，占比53.27%;认为需要10S的仅为64人，占比5.80%。可见大多数人都非常看好5G的速度，认为其可以形成质的飞越。
　　1.3 5G吸引力
　　5G产品诞生多久后会更换成5G产品？调查结果显示，立马愿意更换的仅为8.89%，3～6个月更换的为31.76%，1年及以上更换的为59.35%，追问其缘由，大部分受访者表示，5G效果还没有达到最好的状态，套餐价格高，覆盖面还不够广，状态不稳定，还需要等待一段时间。
　　2 5G未来的应用设计
　　5G通信技术具有高容量、低时延、低能耗、泛在网等优势，未来可以应用在交通、医疗、农业、教育、金融等领域。
　　交通：交通方面主要是车联网中的无人驾驶领域。无人驾驶就是基于计算机系统，通过车载传感器感知周围的道路情况，通过模拟器修正规划的路线、方向、速度，从而实现无人操控的自动驾驶行为，需要的就是在同一时空内所有的设备连接进入互联网从而统一进行管控，对容量的要求非常高，所有的汽车、路障、行人等都需要在系统中出现，避免感知不到而做出错误判断的不良后果。同时要及时反馈感知到的数据，路面的状况复杂，一旦有延迟，就会发生交通事故。5G的低于10ms的延迟可以使车辆互联沟通做得更好，从而解决道路拥堵、停车难等问题。
　　医疗：医疗方面主要运用在一些AR外科手术中。比如之前的开放式脊柱的外科手术，外科医生需要较大的切口才能很好地观察到需要手术的脊柱情况，而通过AR，只需微小的创口，然后通过成像的方式做手术，大大减轻了软组织损伤、失血等情况，外科医生通过智能眼镜可以看到设备预定的放置修复部位，比人的观察准确得多，同时AR技术可以让人体呈现360度的3D图像，医生可以根据精准的成像来预估手术情况。同样，在一些关键的大手术中，AR技术需要5G的低时延的帮忙，负责一次微小的延迟就有可能导致大量失血和手术失败。精准的成像技术以及自动评估技术可以避免医生因为经验不足或把握不准导致的修复达不到预期的情况。同时有些手术的时长达到两天，经常有报道称医生大手术结束后直接睡在手术室，因此仪器续航也十分重要，低能耗可以增加机器的续航时间，大大提高手术的成功率。
　　农业：农业方面主要运用在种植和监测方面。现今人力劳作时代已经慢慢过去，大规模机械化的时代已经来临，农业上首先需要把控当前的温度湿度，大棚的生产尤其如此，还有土壤的酸碱度、墒情都会影响产品的产量。5G技术可以精准地监测这些地区的不同作物，其泛在网功能可以监测各种地形的各种作物，同时低能耗可以降低监测的能耗，从而延长监测的时长。运用5G，可以判断作物生长情况和病虫害情况，降低人工使用率，实现智能化的种植、管理、采摘活动，按照标准严格执行，从而生产出让人放心的产品。
　　教育：教育方面主要运用在教学管理上。5G技术的开发有助于教育模式的转变，学生不需要到校就可以完成教学。老师可以通过远程教学实现虚拟课堂，多维度的空间让教师可以自己发挥，同时也可以检测学生的学习情况。课后的练习也进入了智能化评阅模式，形成智能管家，系统精准地评估学生的各项素质。教育资源的分布不均问题也可以得到解决，学生通过5G网络可以收看来自全球各地的视频课堂内容，从不同学校的图书馆借阅或下载图书资源，还可以独立进行虚拟科学实验，避免操作失误带来的风险，学生可以自主学习。
　　金融：金融方面主要运用在大数据的搜集和管理上。5G速度快、延时低，可以简化金融类的交易流程，同时大数据的搜集更加精准，可以更好地控制一些风险，无论是投资人还是被投资人都可以将风险降到最低，减少全球性的金融危机。另外5G技术也可以增加金融行业的安全性，移动支付是时下最重要的支付手段，但移动支付的弊端近些年也凸显出来，安全性能不足成为了最致命的环节，而5G技术可以通过加密的方式杜绝一些假冒的账号、用户，加密传输保证了数据的安全性。
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　　作者简介：黄文泽（1998—），男，江苏南京人，本科生。
　　指導老师：钟马
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