下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
在第一节，我们详细介绍了5G技术标准的制定过程，也提到了各个阶段不同版本的Release。尽管5G最终的标准还没有完全确定，很多技术细节还需要进一步完善，但在国际电信联盟的愿景中，有一点是确定的，那就是5G将面向增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（uRLLC）三大场景进行全面提升，这其中包括峰值速率、移动性、时延等能力，于是，高速度、海量设备、低时延就成了被广为接受的5G三大场景。
eMBB全称是Enhanced Mobile Broadband，也就是增强移动宽带，其核心含义是在现有的移动宽带业务场景的基础上，进一步提升用户数据体验速度，这也是人们提起5G时最直观的印象。4G的平均下载速度可以达到30～50Mbps，用手机下载一部1G的视频用时通常也不过几分钟，用户体验比较好。但是在人群密集的地方，比如车站、大型会议现场等，你会明显感觉到网速的下降，简单来说就是带宽不够用了。根据香农第二定律，如果信息传输率超过了信道容量，就不可能实现可靠的传输。所以，为了满足上述情景中的信息传输需求，就必须增加无线通信的带宽。目前，全世界范围内4G通信的频率大概在1000MHz（兆赫兹）到2000MHz之间，如果向下扩展，带宽可增加的空间很有限，而且还要考虑到有些频率已经被占用了，扩展空间还将进一步被压缩。所以，向上往更高频率去扩展，就是很自然的选择了。
至于选择哪个频率，目前有两种声音，一是由华为及其同盟提出来的6000MHz，即刚刚比无线网Wi-Fi高一些，我们都知道目前Wi-Fi一般工作在两个频段，即2.4GHz和5.0GHz（也就是2400MHz和5000MHz）。这个方案能够比较好地利用4G资源，绕过障碍物的能力强，而且技术也相对简单，很适合应用于和4G相结合的过渡型5G，也就是我们在前文所提到的NSA模式。二是由高通及其同盟提出来的28GHz，这个方案直指未来的SA模式，好处是在这么高的频段上，信号不会与现有的任何无线通信信号产生干扰，而且带宽可以扩得非常大，但是这个方案技术要求很复杂，信号的传输距离大大缩短，所要求的基站密度也大大增加。
总结一下，5G的高速率，主要来自无线信号频率的向上拓展所带来的带宽增加。网速变快给人们的生活方式所带来的巨大改变，我们已经从4G窥见一二，比如短视频和直播的爆发，基本上只要在有4G网络的地方，人们就可以用手机刷短视频和看直播，这在3G时代是难以想象的。那么，5G又将催生哪些改变人们生活方式的行业呢？目前，比较明确的趋势之一就是4K、8K高清视频直播，这将大大提升用户体验。更让人们期待的是那些还没有被我们看到，但是一旦出现就会极大改变我们生活方式的新产业。在憧憬未来时，不确定性或许比确定性更让人激动。
mMTC，全称是massive Machine Type of Communication，即海量机器类通信，有时也被称为大规模物联网，其核心含义就是能够支持单位面积更大数量设备的连接。5G每平方公里可以支持100万的连接数，相比之下，4G每平方公里只能支持2000左右的连接数，可见5G的设备连接能力完全突破了传统的人与人之间的通信，使人与物、物与物的大规模通信成为可能。
机器类通信（MTC）是实现万物互联的关键之一，对带宽和通信的实时性、可靠性有较高的要求。在3GPP对MTC的定义中，MTC是一种数据通信形式，它涉及一个或多个不需要人机交互的实体，与传统移动网络通信相比，MTC成本更低，而且可以实现海量连接。MTC涉及两种主要通信场景，一是MTC设备与一个或多个MTC服务器进行通信（一对一或一对多）；二是MTC设备与设备之间进行通信（多对多）。mMTC属于MTC的一种，主要涉及的是第二种多对多的通信场景。同时，作为5G三大场景之一，mMTC拥有可拓展和灵活的带宽，属于低速率传输，主要面向以传感器和数据采集为目标的应用场景。
要实现海量机器之间的通信，无线传输技术是关键。5G的mMTC场景为了满足海量连接及数据采集的服务需求，诞生了许多种无线传输技术，包括NOMA（非正交多址接入）、NB-IoT（窄带物联网）、LoRa（远距离无线电）、SCMA（稀疏码多址接入）以及CS（压缩感知）等。每一种技术都有各自的特点，适用于不同的机器通信场景。
mMTC的具体应用场景非常丰富，比如智能家居，不仅家里所有的智能设备都可以互相连接，通过一部手机或者音箱等设备就可以简单控制，而且某一个设备与其制造商也是连接的，假如你用的是小米品牌的空气净化器，小米后台也能够检测到室内的空气质量，如果过于干燥，小米加湿器就会自动打开。这都是未来非常可能出现的生活场景，而更广泛的mMTC场景还包括智慧交通（实时采集车辆、司机、行人、道路传感器和摄像机等海量数据，帮助优化交通流量分配）、智慧电表（自动记录电力、煤气或水的消耗量，并将数据自动传输到相应的公用事业单位）等。
uRLLC，全称是ultra Reliable Low Latency Communications，即超高可靠低时延通信，其核心含义是能够支持更低的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。时延方面，uRLLC场景下端到端时延约为4G的1/5，可以达到1～10毫秒，基站与终端间甚至可以达到上下行均为0.5毫秒的用户面时延。可靠性方面，5G uRLLC的可靠性指标是用户面时延1毫秒内一次传送32字节包的可靠性为99.999%。
网络时延来自上行链路和下行链路两个方向，简单理解就是我们通常所说的上传和下载，5G的uRLLC通过采用以下几种主要技术来实现更低的时延：（1）引入更小的时间资源单位，比如mini-slot；（2）上行接入采用免调度许可的机制，终端可直接接入信道；（3）支持异步过程，以节省上行时间同步开销；（4）采用快速自动请求重传（HARQ）和快速动态调度等。
在提升系统的可靠性方面，5G uRLLC采用的技术包括：（1）采用更鲁棒的多天线发射分集机制；（2）采用鲁棒性更强的编码和调制阶数（MCS，也就是调制与编码策略选择），以降低误码率；（3）采用超级鲁棒性信道状态估计。所谓鲁棒，是Robust的音译，也就是强壮的意思。
总而言之，低时延和高可靠性使得5G uRLLC具备了非常可观的应用前景，比如无人驾驶、工业应用和控制、远程制造、远程手术等高度延迟敏感型业务。以无人驾驶为例，传统汽车在行驶过程中，刹车减速时，尾部红灯会立即亮起来，转向时也要求打开转向灯，这都是为了给后面的车辆一个信号，让司机有所准备。但车辆行驶速度越来越快，从前车打灯到信号传递到后车司机的眼睛，再到大脑反应、司机采取应对措施，这几秒的反应时间已经足以让追尾、剐蹭等事故发生了。
而在V2X-5G技术（V2X即Vehicle to Everything）的支持下，后车可以在极低时延后（几乎是实时的）收到前车刹车减速的实时精确数据，于是就可以及时而精确地根据前车的制动负加速度采取相应的减速措施，这样就大大避免了安全事故的发生。如果车与车、车与红绿灯等周边交通设施都实现了联网、实现了协同后，不仅交通事故会大大减少，交通拥堵情况也会大大降低，整个道路资源的利用率都会大大提高。