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5G的未來已來
發布時間：2019-03-04 分類：趨勢研究
4G仿佛就在昨天，我們還在為流量資費過高而抱怨；轉瞬間，5G都已到了眼前。
過去的三十多年，移動網絡經歷了一次又一次革新，幾乎每十年就會有一代全新的移動技術誕生，從而帶來效率和體驗上的飛躍。
1G，將我們從固話中解放出來，開始了移動電話時代；2G，改善了1G時代的通話弱點并加入了短信功能；3G，開啟了新的多媒體時代；4G，搭建了一張移動互聯網，將3G簡單的多媒體擴展至全網；5G，開啟了物聯網世界的大門。
而現在，5G正在如火如荼的建設中。無論是5G通信廠商，比如華為、高通；還是移動終端廠商，像小米、一加、三星；還是三大運營商或其他國家的運營商，都在積極的為5G的到來做最后的努力。但是作為消費者，好像對5G并不是很了解，對5G的使用場景及未來應用趨勢沒有概念，只是簡單的知道5G就是網速變快了，其他方面不是很清楚。
現在，IT之家小編給大家簡單又不失內容描述一下，5G，到底是個什么鬼，可以讓大家都圍著它轉？
一、5G，你比4G多1G
IMT-2020，第五代通信技術，又稱5G（2015年10月26日至30日，在瑞士日內瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電聯無線電通信部門(ITU-R)正式批準了三項有利于推進未來5G研究進程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”），作為4G的后繼者，5G多出來的這1G到底有什么“魔力”呢？
3GPP(3rd Generation Partnership Project )定義了5G的三大場景，而這三大場景，則直接奠定了5G在未來的應用趨勢：
eMBB：增強移動寬帶，顧名思義是針對的是大流量移動寬帶業務URLLC：超高可靠、超低時延通信，自動駕駛、移動醫療、工業互聯網等垂直行業應用，要求超低時延和高可靠性（3G時延為500ms，4G為50ms，5G要求0.5ms）mMTC：大連接物聯網，針對大規模物聯網業務
增強型移動寬帶，這個其實很好理解。5G移動寬帶的增強，主要體現在網絡容量的提升。網絡容量提升最直接的體現就是網速變快，上下行速率相比4G，有了質的飛躍。
超高可靠、超低時延通信，其核心就是低時延。相比4G LTE網絡，5G由于采用了像“自包含集成子幀”（Self-contained integrated subframe）、可伸縮傳輸時間間隔（scalable TTI）這類新技術，延遲顯著減低。5G將支持低于1毫秒的時延，可靠性也遠遠超過4G。在一些敏感領域，低時延的作用就顯得尤為重要。事實上，整個5G物聯網的搭建中，低時延這一特性被經常提及并廣泛使用。
大連接物聯網，這也是5G“萬物互聯”的基礎。5G的大連接容量是每平方公里100萬臺設備的連接，根據3GPP的定義，也就是說5G允許每平方公里至少有100萬臺設備無時無刻不在連接。
當然，也有人表示懷疑。小小的一平方公里，全天候支持連接超100萬臺設備？這一點我們大可放心，根據高通的說法，“物聯網設備其實是很簡單的，需要傳輸的信息量也不大，因此少量的低頻頻段帶寬就能滿足這一需求，而且因為低頻的衍射能力強，覆蓋范圍廣，信號可以深入地下，或到達其它偏遠地區”。
而這個少量的低頻段，恰恰趁上了5G的高頻譜利用率，這一點，我們在后文中會提到。
事實上，5G的實際應用場景，包括已經有了初步規模的試點應用場景，也都是圍繞著3GPP規定的三大場景展開的。就像從三大主流又有分出了若干支流一樣，5G更多的應用場景是將規定的場景類型細分化，從而走進我們的生活，與我們的生活變得息息相關。
二、eMBB帶來的典型5G場景—VR、AR
eMBB（增強型移動寬帶）最典型的應用場景莫過于VR和AR（虛擬現實和增強現實）。雖然現在已經有了千兆級LTE，但目前廣泛應用的LTE網絡還難以支持實時VR/AR傳輸。
這一難題，在5G到來之后迎刃而解，而這一切得益于5G頻譜的高利用率——相比4G而言，5G可以利用從低于1 GHz的低頻段到1 GHz至6 GHz的中頻段，再到被稱為毫米波的高頻段，還可以充分利用各種可用頻譜管理范式和頻段中的每一個頻譜。
因此，5G理論下行峰值可達10Gbps，這一速度足以支持計算密集型的AR/VR用戶交互。
說到這里，我們先簡單了解一下什么是VR、AR、MR。
VR是虛擬現實Virtual Reality的英語縮寫。虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統它利用計算機生成一種模擬環境是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。
AR是增強現實Augmented Reality的英文縮寫。增強現實是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。這種技術最早于1990年提出。隨著隨身電子產品運算能力的提升，增強現實的用途越來越廣。
MR則是混合現實Mixed Reality的英文縮寫?；旌犀F實技術是虛擬現實技術的進一步發展，該技術通過在虛擬環境中引入現實場景信息，在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。
簡單來說就是，VR是你看到的一切都是假象；AR是你能分清哪個是真的，哪個是假的；MR則是你已經分不清哪個是真的，哪個是假的。那么我們為什么說5G的三大場景之一eMBB的典型應用領域就是VR、AR呢？
這一切得益于5G的標準，仿佛一切都是為VR、AR量身打造的。
VR、AR作為將平面圖像技術做到立體化、仿真模擬化，其中對數據傳輸的要求要遠高于平面圖像技術。
舉個不是很恰當的例子。不知道各位有沒有玩過CF，有玩過的小伙伴可能會有這種感受，當一臺機器網速跟不上的時候，屏幕會一閃一閃的，原本很流暢的畫面變成一幀一幀的“動畫片”，這種情況下，稍微玩一會就感覺到頭暈想吐。4G不能作為VR、AR的技術基礎原因就在這里—當然，也不是完全不能滿足。
5G在AR和VR上的優勢主要體現在三個方面：更高的容量、更低的延遲和更好的網絡均勻性。容量可以保證AR、VR不再是一種“貴族游戲”，低時延保證了消費者良好的使用體驗，網絡均勻性則保證消費者的使用范圍不會有過多限制。
根據IMT-2020對5G作出的標準要求，5G將提供以下新特性：
每秒10Gb的峰值數據速率即使在蜂窩基站覆蓋邊緣，也能獲得每秒100Mb的數據速率每平方米區域容量為10 MbpsOTA往返延遲為1毫秒
而這些，正如前文說的那樣，仿佛一切都是為VR、AR量身打造的。
這些標準意味著，5G將為VR、AR帶來前所未有的體驗?，F階段，4G網絡僅能滿足部分AR和VR應用，5G的出現，除了可以極大的增強現有的AR和VR應用體驗之外，更重要的是，5G還可以讓VR、AR這一在4G時代尚未普及的服務，變得更加大眾化，這也是5G的VR AR領域的作用之一。
VR想必了解的人很多，畢竟VR頭盔、VR游戲什么的普惠性很高，體驗成本也很小，作為可以帶來身臨其境的三維動態視景和實體行為的系統，VR產業很受投資者喜歡——相關的VR設備及VR游戲也有許多。
但是AR的實時性，注定其在工作領域使用的要多一些。目前，工作流輔助和“see-what-I-see”遠程互動和指導已經吸引了眾多消費者和投資者的目光。在2月28日的山東聯通5G大會上，5G MR沙箱功能（5G與AR、VR技術的結合，在實體沙盤中創造地理地貌?，F實世界、虛擬世界和體驗者之間通過5G網絡構建互動反饋回路）為我們展示了AR的“威力”——用鏟子將沙子現有地貌破壞，幾乎就在瞬間，AR功能將會繪好新的等高線，也就是新的地貌圖。實時性，是AR的特性，也正對應了AR的定義——實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術。
三、URLLC帶來的典型5G場景—車聯網、工業物聯網
如果說，5G只是eMBB的話，那跟4G沒什么區別，只是再一次提高移動寬帶服務而已。
我們知道，5G致力于搭建一個功能更強大的統一平臺，不僅將提升移動寬帶體驗，還將為關鍵任務通信（核心就是低時延）和大規模物聯網等新服務提供支持。
此外，5G還將以原生方式支持所有頻譜類型（許可、共享和免許可）和頻段（低頻段、中頻段和高頻段）、大量部署模型（從傳統大型基站到熱點），以及新的互聯方式（比如端到端和多跳網）。
前文我們提到，URLLC帶來了超高可靠、超低時延通信的5G新特性，而這個特性在自動駕駛、移動醫療、工業互聯網等領域有著重要作用。那么我們來舉例說明
以車聯網為例。
人的視覺反應時間大于100ms，突發事故的極限反應車距為3m。如果以人的視覺反應時間及反應距離作為標準的話，那么4G的大于200ms的交互時延（類似于人的反應時間，從事件發生到傳回再到作出反應）6m的極限車距很明顯就不如人的反應。
簡單點來說就是，人開車在3M及3M以上距離（不包括高速行駛，一般指市區行駛速度）遇到突發事件，是可以作出應急反應并保證人身安全；如果以4G作為車聯網的網絡服務基礎的話，也就是說在市區密集區域，是不可能存在6M的間距讓車來作出反應，那么這套4G車聯網不就成了擺設了嗎？這也是4G不能作為物聯網基礎服務的原因。
但是5G不同，小于20ms的交互時延，0.6m的極限車距，這一點已經完全超越人的反應時間及作出反應的有效距離，可以說，低時延為萬物互聯帶來了可能。
在健康醫療領域，這一特性也是至關重要的。
1月18日，全球首例基于5G網絡的遠程動物手術在福建福州實施成功，順利將一頭小豬的肝小葉切除。
據悉，本次手術中，醫生和需要進行手術的小豬相隔50公里，通過中國聯通5G網絡環境，醫生遠程操控手術機器人，將小豬的肝小葉順利切除。在手術現場，大家能夠通過屏幕實時觀測到手術進行的情況，在3D眼鏡的輔助下整個實時畫面更顯震撼。手術過程中，主刀醫生通過實時傳送的畫面，利用5G網絡遠程操控手術鉗和電刀，同時通過音視頻與手術室內助手進行交流。
這次手術的成功，展示了5G網絡高速率、穩定性和低時延的特性，福建醫科大學孟超肝膽醫院院長劉景豐表示，5G技術在遠程醫療上具有完全可行性。
低時延在健康醫療領域的作用被體現的淋漓盡致，試想一下，做手術時，一切都是動態的，假如時延過大，傳回的圖像在機械手作出反應之前，已經作出動態變化，這時候機械手根據之前的圖像進行操作，想想都可怕。
5G的低時延保證了5G網絡下傳回的圖像與實時影像幾乎不存在或者存在極小差異，保證了一些特殊場景下機械手代替人手的做手術的可能性及成功率。
此外，5G的低時延也保證了在工業領域不會出現“擁堵”的現象。
以青島5G智慧碼頭為例。中國聯通此前在青島碼頭試點5G智能碼頭。通過3.5 GHz上端到端的5G網絡部署，岸橋吊車與遠程控制中心之間的光纖連接替換為5G連接，在5G連接中混合承載著30多路高清攝像機上行業務和可編程邏輯控制器(PLC)的控制數據，滿足了毫秒級的端到端時延、高穩定性及可靠性等嚴苛要求。據悉，這樣一來可以節省高達70%的人工成本。
除了碼頭，5G在工業領域的作用將涉及更多的領域，包括智能工廠、智能挖掘機、推土機等。
隨著AI的興起、物聯網的不斷普及，國內的制造商開始在其工廠逐漸部署工業機器人和安裝傳感器，以此提升競爭力；而5G的出現，有望實現工廠遠程操控機器、監控供應鏈以及與外部系統通信的方式，同時降低成本，最終實現無人化工廠。
四、mMTC帶來的5G場景-智慧城市
mMTC，即大連接物聯網或大規模物聯網，其主要針對的是大規模物聯網業務。那么，怎么樣才算是大呢？根據3GPP的定義，這個大指的是允許每平方公里至少有100萬臺設備無時無刻不在連接，怎么樣才能充分利用5G的mMTC場景定義呢？
如果說，上面說的，VR、AR、車聯網、工業物聯網等都是5G在單一的點上的突破的話，那么mMTC的出現，則允許5G將上述的點全部串起來，形成一張網，而這張網，我們可以將之稱為智慧城市。
為了更好的理解智慧城市，我們設想一個未來通過5G或者6G、7G等實現的新型智慧城市。
現階段的“智慧城市”，已經做到了無人售票、無人檢票、無人超市等小規?！爸腔邸?，我們想通過5G打造的智慧城市是這樣的：
20XX年，小編是著名上市企業、全球500強、青島模范企業軟媒-IT之家的一名普通員工，早上起床要坐公交車去公司。剛出門，小編的5G手機軟媒XS就收到了IT之家App最新的公交車實時?？啃畔?，該技術通過5G網絡實時傳輸，可以看到你需要坐的那輛公交車到哪里了。當然，公交車也是無人駕駛的——也就是前面說到的車聯網。當公交車距離小編所需等待車站還有幾分鐘的時候，手機會提醒小編需要加速了，以免遲到。到站后，小編將吃完的煎餅果子垃圾袋兒隨手扔進旁邊的智能垃圾箱，剛好無人駕駛智能垃圾車過來了，“滴滴”兩聲跟智能垃圾箱打個照面，順手將垃圾桶里的垃圾帶走。剛進園區，就看見玄隱在停車。小編靠近一看，玄隱剛睡醒，感情這一路上都靠自動駕駛來的啊。到辦公室，小編打開5G時代的標配8K高清顯示器，剛準備辦公，一看還有半個小時才到上班時間。于是小編拿出微軟贈予玄隱、玄隱用完之后又丟給小編的VR頭盔，看了一會高清直播，順帶玩了一會軟媒最新的VR游戲—IT跳水王，真是美好的一天啊。
上述其實就是未來5G能帶給我們的生活場景，包括但不僅限于上述的描述場景。上述場景只是描繪了與我們普通上班族最息息相關的一幕，這些，都將在不久的將來成為現實。
所謂智慧城市，就是將5G的優勢發揮到位，把VR、AR、車聯網、工業物聯網、醫療、農業物聯網等單一場景全部串起來，組成一張網。我們說萬物互聯、互聯網，都連不起來、組不成一張網，還叫什么互聯網？
5G帶給我們的想象是無限的，而且這些想象中的有些場景已經變成了現實。但并不是所有人都看好5G，也有人會覺得5G就是個噱頭，4G剛出來的就說要打造智慧城市，結果還不是那個樣。那么事實到底是怎么樣的呢，5G真的只是噱頭嗎？
五、5G被夸大了嗎
1月17日，華為創始人任正非在深圳華為總部接受多家國內媒體采訪。任正非表示，5G實際上被夸大了它的作用，也被更多人夸大了華為公司的成就。因為我們跑得太快了，我們的年青人按捺不住自己的興奮，一直講啊講，就把事情夸大了。
任正非在采訪中表示，實際上現在人類社會對5G還沒有這么迫切的需要。人們現在的需要就是寬帶，而5G的主要內容不是寬帶。5G有非常非常多的內涵，這些內涵的發生還需要更多需求的到來，還需要漫長的時期。不要把5G想象成海浪一樣，浪潮來了，財富來了，趕快撈，撈不到就錯過了。5G的發展一定是緩慢的。
我們從任正非的話中，可以獲取兩個很重要的點：一個是5G的潛力很大，有“非常非常多的內涵”，再一個是5G“現在人類社會對5G還沒有這么迫切的需要”。
其實任正非的話被很多媒體誤解了，認為5G就是噱頭。5G真是噱頭，那么多人都擠破了頭也要擠進去？怕不是瘋了。
任正非在采訪中說的很明白了，5G現階段的需求沒有那么迫切，因為在5G領域，百廢待興。有了框架，還需要更多的磚瓦來完成5G這座大廈的建設；5G有很多的內涵，這就意味著5G不僅僅是一種技術的演進，更是一種技術上，從點到面的認知改變。
我們說科技改變生活，說的就是這個意思。
對單一的領域或者某個特定的點產生了影響，這不叫改變生活，這只能叫做改變生產方式。5G要做的，就是慢慢的將這些點連起來，即便之后會出現6G、7G，但是5G的物聯網的思維模式，將繼續影響6G、7G，直到真正的“5G”智慧城市的出現。
目前，5G手機也都在慢慢的推出?，F在已有19個主要的OEM廠商與高通合作，將推出5G手機——包括三星(Samsung)、LG、索尼(Sony)、vivo、OnePlus、OPPO等安卓領先智能手機制造商，還包括NETGEAR在內的移動數據產品制造商，而華為有自己的5G技術，也將推出5G終端。
而在運營網絡方面，今年晚些時候，中國、美國、歐洲和亞洲的移動網絡運營商——包括中國移動、AT&T、Verizon、德國電信、NTT DoCoMo、SK電訊以及其他許多公司——將開始進行第一批符合標準的移動5G NR網絡試驗。5G NR標準一旦完成，意味著真正的5G NR移動網絡和移動設備即將到來。
我們可以看到的是，從運營商到通信廠家到手機終端制造商再到普通消費者，對5G都持以開懷擁抱的態度，這也是5G的魅力。
六、總結
5G為我們描繪了一個美好的未來，而5G的應用場景在不久的將來都會變成現實，這是趨勢，更是目標。
