5G技术：高速率、低延迟、节能降本

（一）5G的概念

5G是第五代移动通信技术的缩写，也被称为第五代移动电话通信标准，是最新一代中国移动通信技术。5G技术的主要目标是追求高速率，最大限度减少延迟，进一步节省能源，降低运营成本。与上一代的4G通信技术相比，5G技术的主要优势就是数据传输速率快，最高传输速率提高了近100倍。下一代移动通信联盟制图得益于5G技术研究的迅速发展，相关商业化应用在2020年逐步推开，以满足广大消费者和企业具体需求。5G不仅可以提供更快的传输速度，还可以满足更多的用户使用需求，如互联网广播类服务以及发生自然灾害时的生命通信等，具有广阔的市场空间。

（二）5G特性分析

5G技术的主要优势包括：超大带宽、超低时延及超多连接。其中最显著的优势是传输速度快，5G可以达到当前4G速度的100倍，为其在各种复杂场景中的应用提供了必要的技术支持。

第一，5G应用场景分析。就当前4G技术而言，移动互联网是其主要的应用场景。5G具有4G不具有的诸多特性，其应用场景将更为广泛。在未来，智能交通、智能医疗、智能家居、超高清视频等领域都会看到5G技术的身影。可以说，4G改变了我们的生活，而5G会深刻改变我们的社会。

第二，5G技术应用趋势。在4G时代，人与人之间实现了互联。在5G时代，将会实现万物互联。可以设想，在5G技术应用的各阶段将会呈现出不同的应用趋势。首先，在应用的初始阶段，5G将主要被用于超高清视频以及AR/VR领域。在应用的发展阶段，5G将会实现万物互联，体验的范围将进一步扩大。在应用的成熟阶段，将会实现基于5G技术的广泛应用，最终将步入数字经济时代。

（三）5G技术的发展现状

随着大数据时代到来，我国的物联网也得到了发展，尤其是5G技术的发展和应用，进一步促进了我国网络体系的改革。目前，5G已经成为全球主要研究的技术。2014年，韩国的三星电子企业就对5G技术进行了研究，首次开发出以5G通信技术为核心的信息技术。这种技术与4G网络技术相比，优势是非常明显的，具有速率高、容量大和延时短等多种优点。5G通信技术的速率非常高，大约为10Gbps，远远超过了当前的4G网络技术。其容量是4G网络容量的百倍，甚至千倍。在延时上，我们发现5G通信技术延时可以控制在5－10ms，最低的时候可以控制在1ms。由于具有这些显著的优势，5G必将在未来的发展过程中成功地代替4G网络技术。此外，5G通信技术在多种智能设备中也得到了有效应用，如健身器和智能手表等，满足了时代发展和进步的需求。5G通信技术已经越来越多样化，并有效地带动了相关产业的发展。未来，5G通信技术与物联网技术的有效结合，必将进一步推动ICT技术在社会中的稳定发展。

（四）5G技术在物联网中的应用

1.进行研发牵引和标准引导

技术人员在对当前我国物联网技术发展现状进行分析时发现，对5G技术的创新和应用需要在产业的发展情况上进行分析。

（1）需要按照要求培育出一批自主物联网平台，其主要目的是积极参与国际竞争，还要结合以前网络技术的特点，提高总体设计质量，对数据信息进行采集，保障设备连接的有效性。在此过程中，技术人员本身还要具备数据处理等基础能力，对行业物联网应用进行引导。

（2）需要重点对高端智能传感器和物联网等多种内容进行安全管理。由于物联网的数据开放性强，所以需要强化其隐私保护等功能，以物联网终端和操作系统为基础，建立一体化的管理平台，应用5G技术整合产业链上下游，积极促进产业生态的有效发展。最后，还需要对不同的产业发展情况进行标准引导，建立相关的物联网标准体系，从而保障5G技术在物联网中的有效应用。

2.积极带动物联网的发展

5G通信技术在社会网络体系中得到了快速发展，物联网技术也在此基础上得到进一步发展。5G手机的出现不仅在一定程度上打破了物联网技术以前的布局，还实现了对网络结构的智能化改造。5G通信技术会让智能设备的数量和类型明显增加，为物联网技术的有效应用提供了基础，让网络的应用变得更加便捷。5G技术的特点还在各种设备上得到一定的体现，它可以借助毫米波开展通信，还可以在一定程度上有效缩小通信设备与占地面积，为小型化和便捷化设备在生产中的稳定运行提供条件。在5G技术的物联网背景下，广大用户还会体验到在4G网络中不能体验到的功能，并将其运用到日常工作与生活中，为人们提供更多的便利。在5G技术基础上，人工智能等设备在物联网的发展中也得到了广泛使用，如智能导航驾驶会出现在人们的生活中，在保障驾驶人员安全性的基础上，为用户提供更准确的数据信息。以5G技术为前提，对物联网中的潜在功能和作用进行全面挖掘，可以为人们提供更加便捷的服务。尤其是在全球化的时代背景下，5G通信技术与物联网技术的有效结合，能提高我国的网络技术水平，让各大行业在激烈的市场竞争中脱颖而出。(www.xing528.com)

3.政府和运营商需要共同推进5G技术的发展

5G技术的发展，需要以PC+互联网为基础，发挥其本身特有的功能，加强5G技术在电子政务和电子商务中的有效应用，还需要以智能手机+移动互联网为前提，发挥其移动支付功能，创新支付方式，加强其有效应用。尤其是在移动物联网发展的背景下，多种信息技术都得到了完善，5G技术已经成为智慧城市建设的主要内容，成为物联网发展的有效措施。在此背景下，政府和运营商需要加强合作，在城市神经网络和人工智能等方面，合理应用5G技术，实现“物与物、人与物”的全面信息化。如加强5G技术在智慧环保、智慧交通和智慧照明等多领域中的应用。政府作为智慧城市规划以及政策制定中的主导者，需要结合城市总体的发展目标，进行顶层设计，主要包括对资源的整合，创新网络、运维和商业等多种模式，确保在城市可以平稳运行的基础上，加强对5G技术的有效应用。此外，政府还能够通过政策扶持，或者财政补贴等方式，完善5G技术的物联网建设体系。

4.建立公共网络服务平台

在5G技术背景下，建立公共物联网服务平台，可以汇聚行业的信息数据，为各行各业的发展提供更好的物联网服务。目前，全球已经大约有50家运营商建立了物联网平台，实现对物联网的生态建设。在我国，运营商非常重视生态建设，一般会利用模组补贴、生态联盟和创新大赛等多种手段，增加上下游合作伙伴的数量。尤其是在商业模式方面，为了避免传统风险投资和收入分享等对物联网发展的影响，运营商结合城市公共产品以及服务类型，建立了相应的公共服务平台。

5G技术已经成为社会网络发展的必然趋势。加强5G技术在物联网中的应用，可以进一步完善我国的网络建设体系。

（五）5G移动通信技术在物联网的作用

从物联网的体系结构上来看，5G移动通信技术处于网络层，所以从物联网的需求上分析，5G技术并不会对物联网所有应用行业产生影响。物联网本质是一种更高发展的互联网。5G的研发目标是实现在任何地点、任何时候的无缝隙连接，以及连接的高可靠性和高安全性，并且根据需要具备移动性功能。这种应用需求就使得无线网络的作用变得更加重要。从网络层上讲，现有的Wi-Fi、2G、3G、4G等无线网络都可使用，但因为各种网络存在各自的优缺点，它们就不能完全适应物联网发展的需要。物联网的网络层，在架构上是以现有的通信网络及互联网建立起来的，或者说网络层其实就是通信网和互联网，它利用这两者进行服务，在功能上主要是信息接入、信息的传输及业务承载。现有的通信网及互联网的性能指标各有不同，如通信网，常见的各类移动通信网，有线网络，带宽上又有窄带和宽带的，而且物联网的接入单元，使用单元，信息的种类等有极大区别，所以在分析物联网的网络层需求时，一种技术肯定不可能满足所有要求。根据5G技术特点，从物联网体系中的网络层需求来看，5G技术更为符合现时大部分的物联网应用的需求。

5G的三个典型应用场景的分类及技术上的关键性能指标，在对典型场景的适应性上基本能满足目前物联网的网络层需求。从技术需求上说，5G将成为未来物联网的核心网络。5G其实只是提供物联网网络层的技术服务。5G的三个典型应用场景的技术特点主要包括以下几个方面。

eMBB是面向传统类的大流量移动宽带业务，如超高清视频、超高清电视会议等。这类应用其实是对目前4G或者其他无线网络应用的增加，现有的物联网应用中对容量和速率的需求越来越大，现有的无线网络不足以支持这些需求，5G将使得这些应用产生巨大变动。

mMTC是针对大规模的物联网业务，目前建设的主要是NB-IoT，但将来可以利用其丰富的无线资源主要发展6GHz以下的无线资源。在5G技术以前，人们更多使用的是Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等技术，这些技术从覆盖范围来讲都比较小，只能用在小范围的场景，数据传输主要利用4G移动通信系统。目前主要建设的是大范围覆盖的NB-IoT、LoRa技术，它们可以有效促进物联网的发展应用。

在现在的智能化工厂中，大量传感器都安装在机器内部，相关信息经传感器传达到后端网络，通过处理后再传送回机器的整个过程中，以现有网络的传输性能，延迟现象比较明显，极有可能引发安全事故。URLLC将网络等待时间降低至1ms以下，URLLC的低时延和高可靠性的特点，使它成为无人驾驶、工业自动化等业务的首选。5G三大典型应用场景可以满足物联网不同的应用需求。如电视会议、远程视频监控等大流量的应用场景eMBB可以满足需求；mMTC能满足海量低功耗终端的数据连接和传输需求。URLLC可以将网络的时延降低到1ms以下，能符合工业自动化控制过程中，系统和设备间进行实时传输数据的要求。

（六） 5G移动通信技术在物联网中的技术支持

目前，在不考虑成本因素的情况下，物联网各个行业及领域中的通信在技术需求上越来越趋向于要求超大容量、高速率、低时延。而这些技术需求全部体现在5G的关键指标要求中。①超大容量指的是海量的同时用户接入数，物联网应用中经常需要大量物的连接。②高速率指的是数据传输速率高，物联网中涉及大数据的采集和处理，必须有高的数据传输速率。③低时延指用户接入网络用时少且得到的信息响应快，在物联网中有不少应用要求极低的时延，如前述的无人驾驶和工业自动化等。移动通信系统从3G时代开始追求高带宽、低时延等主要性能指标，都体现在移动通信的空中接口技术和网络架构技术上，5G在这两类关键技术上相对于4G有了很大的变革，开发了很多新的关键技术，从而在性能指标上有了重大提升。

总而言之，5G在空口关键技术和网络关键技术中分别实现超大容量、高速率、低时延三大性能要求。针对用户接入数量体现的超大容量问题，作为无线物理层的关键核心技术，5G采用各种新型的多址接入技术，通过在时域、频域、空域、码域的非正交技术复合手段，在同等资源的情况实现更多用户的接入，还可以根据当前场景的需要灵活变换，从而实现物联网要求的超大容量，目前5G已开发的技术有SCMA、MUSA、PDMA、NOMA等非正交多址接入技术。在对速率提升明显的技术中，各种编码技术是提升速率的关键手段，同样5G提出的新调制编码技术、新频段的使用和新的MIMO技术分别在频谱利用率、增加新的频谱资源和频谱在空间的复用等手段上实现高速率的数据传输。移动通信的网络架构对通信中时延、速率、容量有着重大影响，在5G新的无线网络架构中，从全新的网元功能上满足了5G的高容量、高速率、低时延的需求，5G的无线网络架构基本发展思路就是扁平化，人们相应地开发了C-RAN、SDN、NFV、UDN、SON、D2D等5G无线网络架构技术。