5G技术特性及其应用研究

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　　摘要：随着5G技术的全球商用，人们对5G技术的关注再度掀起一波热潮。5G技术能够带来什么，云计算、物联网、人工智能和5G技术的叠加，将对社会发展产生什么影响，值得我们去探索和研究。
　　关键词：5G;速率;时延;连接;物联网;VR
　　中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0028-01
　　1 5G技术概述
　　5G即第五代移动通信技术，也称IMT-2020，即在2020年正式商用，实际上世界各国已经陆续发布了商用时间，如韩国在2018年12月1日宣布5G进入商用，而我国则在2019年6月6日由工信部向四大基础电信运营商发放5G商用牌照，中国正式进入5G商用进程。
　　5G的标准化进程来看，聚焦eMBB的R15独立组网标准已于2018年6月14日冻结，R16（包括uRLLC、mMTC）预计在2020年会完成标准的研究和制定。
　　2 5G的技术特性
　　5G技术和4G技术比较，发生了根本性的改变，这种改变主要体现在三个方面，即速率、时延和连接数，从量级来看，这种改变是十倍甚至百倍的变化，因此5G是新一代移动通信技术，下面我们来看看这些技术特性。
　　2.1 5G技术的速率特性
　　我们把无线技术从速率的角度来分类，分为低速、中速、高速无线技术，低速如NB-IoT（<100kbps），中速如eMTC（1Mbps），高速如WIFI（54Mbps）、4G（100Mbps），而5G的峰值下载速率超过1Gbps，从传输速率来看，5G是4G速率的10倍以上，是eMTC速率的1000倍以上。5G技术能达到上下行速率大幅度提升，主要是频宽100M，比4G的20M提升了5倍，另外在下行链路的CP-OFDM技术可以支持多载波传输等。
　　2.2 5G技术的时延特性
　　时延是实时通信的最大瓶颈，时延越低，实时性越高，基于4G LTE的通信时延普遍在100ms以内，而5G的时延要求更苛刻，如eMBB业务要求DL和UL的时延为4ms，uRLLC业务要求DL和UL的时延为0.5ms。5G如何实现时延大幅降低呢，我们知道，5G的NR采用的编码技术和4G是一样的，都是OFDM技术，而4G的时延在几十到上百毫秒，5G技术降低时延主要有以下几点：
　　（1）灵活的时隙使用：改变4G技术OFDM固定时隙发送机制，灵活使用空闲时隙，有效降低时延。
　　（2）扁平化的网络架构：使用NFV、SDN技术，核心层、接入层全部云化和IP化，单纯的网络架构提升接续效率，降低接续时延。
　　（3）边缘计算：通过部署边缘计算，数据传送在边缘计算服务节点内完成，不通过核心网，传输距离短、网络节点少，从而降低时延。
　　2.3 5G技术的连接特性
　　4G的基站连接数是1000，窄带物联网技术NB-IoT的最大连接数是5万，而5G的连接数为每平方公里百万的连接，相比较5G的连接能力提升了100倍。支持5G大连接特性的mMTC标准将在R16冻结。那么5G技术的连接特性有哪些特点呢：
　　（1）包容基于LTE的物联网技术：当前NB-IoT技术处于大规模商用部署阶段，在LPWA物联网技术中有优势，同样基于LTE的5G将包容NB-IoT、eMTC技术，并继续增强。
　　（2）更高速率：NB-IoT和eMTC支持中低速物联网应用，5G技术在大连接特性下，在接入速率上将有更大的弹性。
　　（3）更低时延：5G技术在大连接特性下，结合uRLLC特性，传输时延低至毫秒，从而满足实时传输和控制要求。
　　3 5G技术的应用
　　尽管世界各国纷纷宣布5G商用计划，但我们也发现5G用户并未出现爆炸式增长，5G的应用还处于探索阶段，那么5G技术将带来哪些应用变革呢，下面我们总结了几个最有潜力的应用。
　　3.1 高清视频业务
　　5G技术超高的下载速率和移动性优势，首先带来的是高清视频变革。在个人应用方面，4K高清视频、高清游戏、赛事直播等应用将得到发展;在行业方面，5G技术改变传统的视频传输模式，在媒体直播、移动执法、智慧城市等领域将得到广泛使用。
　　3.2 VR业务
　　VR技术的沉浸式体验是新的需求增长点，当前VR技术发展缓慢的主要问题是技术瓶颈较多，如终端笨重、终端和服务器有线连接、内容不丰富。而5G技术的出现解决了VR内容云化部署问题，从而去除了VR的“辫子”，随着VR业务迎来新一轮增长，需求和资本的涌动必然驱动终端和内容的成熟，并形成云+5G+VR的技术模式，并在VR高清视频、VR智慧教育、VR游戏等业务上得到极大的发展。
　　3.3 工业物联网
　　随着智能制造2025国家战略的推進，工业智能化程度越来越高，将5G技术嵌入工业制造流程，有效降低园区网络覆盖成本并增加移动性，边缘计算技术有效降低时延，在智能控制、质量检测、仓储物流、智慧港口等领域将得到广泛应用。
　　3.4 车联网
　　车联网不仅需要给车装上大量的传感器，更关键的是把传感器数据实时回传平台，5G技术的出现，解决了无线传输低时延的瓶颈，从而使无人驾驶成为可能。另外车联网给用户带来极致体验、为厂家提供了改进性能的依据、为平台商提供了下一个运营的“风口”，因此5G技术将促进车联网的爆发式增长。
　　4 结语
　　5G技术是推动互联网发展和经济发展的里程碑技术，5G技术的研究和商用进展理应得到大家广泛的关注和参与，笔者作为行业有关人员，结合自身的工作经历，对5G技术特性进行了分析，对5G未来的商业应用做了预测和归纳，希望对大家认识5G、使用5G有一定的帮助。
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