隨著IoT、自動駕駛和人工智能等新技術的應用和發(fā)展，5G作為承載這些技術實現(xiàn)的重要組成部分也在如火如荼地加速研發(fā)和布局中。中國在5G的標準研發(fā)和商業(yè)化的過程中逐步成為了領先者，并且有望在2020年實現(xiàn)真正的商業(yè)化運作。本文將圍繞著5G技術的演變、商業(yè)化進程、技術應用以及技術展望等方面進行整體的介紹。

一、5G技術的演變

5G技術是從4G技術向前的自然演進，相比于目前使用的4G技術，5G甚至可以處理多于3個數(shù)量級的信息量和數(shù)據(jù)。這不僅代表了無線連接的發(fā)展方向，更代表了一種全新更高的無線連接水平。3G為用戶提供了互聯(lián)網(wǎng)的移動接入，4G允許用戶進行社交連接。然而5G技術將使我們生活方式、工作和娛樂方式發(fā)生改變，它是加速物聯(lián)網(wǎng)普及的源動力。

這場技術革命將圍繞無線基礎設施展開，無線基礎設施將推動新的應用技術的產(chǎn)生，例如自主駕駛系統(tǒng)——能夠無障礙地駕駛和導航。工業(yè)制造系統(tǒng)將隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而變得更智能，其中機器人和工業(yè)自動化等主要應用方向?qū)⑦~上新的高度。其次，工作和娛樂方式將得到改變。例如：AR、VR和XR技術將得到快速發(fā)展。

目前，5G的一個關鍵點是已經(jīng)建立的一組標準，以確保新的基礎設施能夠提供強大和高效的服務。第三代合作伙伴項目組織（3GPP，是一個1998年12月成立的國際標準化組織）也將致力于保證這些標準的有效性。3GPP內(nèi)的技術規(guī)范小組（TSG）致力于與無線接入網(wǎng)絡服務和系統(tǒng)方面以及與核心網(wǎng)絡和終端相關的問題。5G新的無線規(guī)范于2017年底正式推出。5G現(xiàn)階段使用的是3GPP Release-15標準。后續(xù)的晚些時候?qū)l(fā)布Release-16標準，這個標準將會應用于5G的第二階段。

二、5G技術的商用進程及應用

5G是一種高帶寬、低延時、多終端接入的網(wǎng)絡系統(tǒng)。5G網(wǎng)絡的協(xié)議和技術最終標準于2016年底出臺，并于2018年獲得批準。由于許多前期工作已經(jīng)完成，運營商預計到2020年將基于這些標準推出商業(yè)系統(tǒng)，到2022年實現(xiàn)全套系統(tǒng)；因此，有一個積極的開發(fā)和實施期，將影響物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)人員。5G是從目前的4G設計演變而來。該調(diào)制解調(diào)器將集成到模塊中，以便于添加到物聯(lián)網(wǎng)和M2M設計中。5G系統(tǒng)開發(fā)的一個主要區(qū)別是網(wǎng)絡的要求在確立技術標準之前就已經(jīng)確定。

5G網(wǎng)絡的最高速率可達10Gbit/s峰值速率，外加極低的端到端延遲（1ms），這對于物聯(lián)網(wǎng)的應用是一個關鍵性的優(yōu)勢。與現(xiàn)在使用蜂窩網(wǎng)絡相比，5G網(wǎng)絡可以提供1000倍帶寬和10到100倍的設備接入數(shù)量。與3G和4G網(wǎng)絡一樣，數(shù)據(jù)連接狀態(tài)為“保持打開”模式。這對支持高達100倍以上設備的能力至關重要，因為將有更多的設備同時連接到網(wǎng)絡。另一個對5G物聯(lián)網(wǎng)的推出至關重要的因素是低功耗的規(guī)范，因為無線調(diào)制解調(diào)器的電池壽命要求為10年或更長。這將為更多電池供電的無線物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點提供機會，再次提供更容易的安裝方式。從5G在工業(yè)行業(yè)的應用角度來看，5G系統(tǒng)的能夠支持大規(guī)模的通訊組件的網(wǎng)絡接入，其中包括各種不同的傳感器、執(zhí)行器和控制單元，它們都可以通過無線來組網(wǎng)。

2019年是中國5G的元年。中國的三大網(wǎng)絡運營商中國移動（2018年5G規(guī)模實驗計劃）、中國電信（2019年實現(xiàn)5G試商用，2020年實現(xiàn)重點城市的規(guī)模商用）和中國聯(lián)通（2019年預商用，2020年正式商用）紛紛發(fā)布了5G商用的時間表。2020年將是5G商用的普遍起點。5G技術將加速邊緣計算、人工智能、大數(shù)據(jù)融合、物聯(lián)網(wǎng)等技術的快速發(fā)展。在未來的幾年中，持續(xù)的試點以及商業(yè)驗證將會持續(xù)加速推進。全面的商業(yè)化運營不久就能實現(xiàn)。

從應用層面來看，未來5G將在自動駕駛和醫(yī)療遠程診斷方面得到廣泛的應用。5G對于汽車的自動駕駛系統(tǒng)（AV）來說是必要的，今后無人駕駛汽車將成功地與基礎設施和云通信，在云上汽車可以獲得交通信息、事故警告和可靠的空中傳送（OTA）固件更新。自主駕駛的車輛（AV）需要實時處理前所未有的信息量。例如，避免碰撞，檢測障礙物和行人，并檢測到一個免費停車點，這需要在車輛、城市基礎設施（如交通燈、公共安全系統(tǒng)）、云服務提供商，甚至汽車制造商之間交換大量元數(shù)據(jù)。汽車部件：如超聲波雷達、GPS、攝像頭和信息娛樂系統(tǒng)都會導致數(shù)據(jù)量的激增。車輛可以對外界環(huán)境做輸出，能探測狀態(tài)并做反饋。因此，發(fā)展自動駕駛技術，5G將是一個必不可少的先決條件。

同樣，在遠程醫(yī)療診斷中，5G也發(fā)揮了不可替代的優(yōu)勢。2020年抗擊新冠肺炎的過程中，5G+醫(yī)療+遠程辦公+遠程教育等實際的應用場景在抗疫一線也發(fā)揮了重要的作用。5G和醫(yī)療診斷技術相結(jié)合正變得越來越成熟，不斷加快醫(yī)生診斷和治療過程。由熱成像測試儀、體感檢測、移動云網(wǎng)絡等各種高科技組成的5G熱成像人體測溫系統(tǒng)已開始使用。消費者走過測溫通道，其體溫檢測結(jié)果就能實時顯示在電腦屏幕上。據(jù)了解，這種非接觸、無延遲的測溫方式，得益于熱成像測試儀的快速檢測及5G網(wǎng)絡的快速響應。

三、5G技術的展望5G通信已經(jīng)來臨，初始部署已經(jīng)開始。但是很明顯，在5G真正商業(yè)化之前，仍有許多工作要做。未來，5G網(wǎng)絡主要在3個應用領域可以提供新的服務。

一、增強的移動寬帶使新的消費服務成為可能。5G將提供增強移動寬帶網(wǎng)絡（eMBB），以豐富用戶服務，實現(xiàn)高性能通信應用，包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、智能家居和高速互聯(lián)網(wǎng)接入。

二、擴大覆蓋范圍。26至28GHz范圍內(nèi)的高頻段使天線小型化成為可能，進而便利于更先進的自適應多輸入多輸出（MIMO）陣列，該陣列控制無線電傳輸?shù)男问胶头较?，從而使這些高頻段具有更長的范圍和更好的覆蓋范圍，干擾更小。

三、5G網(wǎng)絡架構(gòu)使新的工業(yè)服務成為可能。5G內(nèi)核支持虛擬化和網(wǎng)絡切片（Network slicing），這將是新的行業(yè)服務的基礎。這些新的服務可以是垂直行業(yè)特有的網(wǎng)絡服務、遠程醫(yī)療服務或特定應用。

四、結(jié)論

5G網(wǎng)絡的發(fā)展正在加速，在未來為物聯(lián)網(wǎng)和M2M網(wǎng)絡帶來巨大優(yōu)勢。超高速通信是5G技術促成的實質(zhì)性的飛躍。5G技術正在確保我們未來的移動網(wǎng)絡將我們所有人連接起來。也許有人會說我們的未來是超連通性的。在這種超連通性中，包括機器、計算機、機器人和人們終將全部聯(lián)結(jié)在一起。