2.1.4　5G

本节介绍5G技术，主要包括5G的概念、原理、特点和通用应用4个部分。

1. 5G的概念

5G的全称是第五代移动通信技术，是最新一代的数字蜂窝网络技术，于2019年开始在世界各地进行大规模部署。

在5G网络中，“蜂窝”指的是供应商覆盖的服务区域，声音、图像在手机中变成模拟信号后，再通过模数转换器变成比特流传输。所有的5G无线设备在蜂窝中，都可以通过无线电波与本地天线阵和发射机、接收机等进行通信。

2. 5G的原理

5G最大的特点是使用更高频率的无线电波（FR1、FR2波段）来实现更高的数据传输速率。毫米波频段的带宽高、信息量大，5G网络使用更宽的频道与无线设备进行通信，从而实现每秒传输更多的数据的目标。

但是，高频率信号有一个弱点是穿墙能力弱，导致基站的信号覆盖范围将较4G缩小很多。因此，5G采用微基站来保证覆盖范围。微基站设备小、随处可装，同时由于覆盖范围小，功率将大幅减小，能够提升用户的上网舒适度。

为避免资源浪费，微基站还可进行波束赋形，使电磁波指向连入该基站的设备，同时可根据设备的移动而调整方向。

3. 5G的特点

（1）高速度

5G提供超过1GB/s，甚至可达到10GB/s的传输速度，相比4G的峰值下载速度300M/s，5G理论上可支持高达百倍的提速。

（2）泛在网

泛在网指无所不在的网络，目标是在任意时间、地点通过任何人、物都能实现顺畅通信。在5G时代，为保证服务与体验，必须把以前的网络覆盖死角都消灭。因此，泛在网的实现是保证5G体验的一个重要条件。

（3）低时延

5G要求空口时延小于1ms，端到端时延小于5ms。5G对用户设备和基站之间的无线时延、基站和核心网之间的回传延迟、核心网延迟和互联网传输延迟等均进行了技术革新，以缩短整体延迟时间。

4. 5G通用应用

（1）车联网

5G具有高速度、低时延等特点，是车联网产业发展的重要基石，因此，车联网必然是5G的一个重要应用领域。5G可以提供高精地图实时下载，可以满足更精准的定位管理、车队的统筹管理，支持UBI数据业务。当车联网全面铺开后，还可基于5G进行交通安全预警和交通出行引导，进而实现自动驾驶。

（2）智能家居

智能家居也是5G的一个重要应用场景，结合人工智能，这个行业将迎来深度变革。5G支持更多的接入设备，因此现在的智能家居中枢的服务能力将大大提升。一般来说，目前的最大设备接入数为6～8个，而5G可以支持同时控制20个甚至更多的智能家居设备，大大提升整体的兼容能力和综合服务能力。

（3）虚拟现实

虚拟现实（Virtual Reality，以下简称VR）技术近年来取得了较大的突破，这得益于硬件和人工智能水平的大幅提升，包括设计制造能力、芯片运算能力、图像处理能力等。5G将推动整个VR产业进入下一轮的爆发期。5G中的网络切片和边缘计算，能够使诸多场景中的模型应用在VR领域成为现实。同时，通信成本的降低，也将扩大VR的服务范围。

（4）高清直播

5G的应用落地，使4K甚至8K超高清视频直播成为现实。2020年2月，武汉火神山医院、雷神山医院的施工现场设置了多个4K高清摄像头，24小时不间断、实时全方位地通过5G传输稳定清晰的现场画面，引起了社会的广泛关注，网友们还纷纷通过观看网络直播担任起“云监工”的角色。

（5）智能制造

目前，制造工业智能化程度正在逐步提升，基于现有技术如Wi-Fi和蓝牙等，无线解决方案也已经成功立足于制造车间。利用5G搭建工业物联网，可以支持更灵活、更高效的生产线，服务于建立涵盖整个产品生命周期的解决方案。

（6）智能电网

5G的低时延特点，使新兴能源公司建立智能电网成为可能。可再生能源如太阳能、风力和水力等缺乏稳定性，一般采用基于光纤布线的分布式馈线自动化系统。5G网络延迟低、吞吐量高，基于5G的无线分布式馈线系统将成为未来智能电网的新方向。