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3.5 物联网引领5G通信的发展方向

从各方面的技术指标来看,5G都在4G的基础上进行了大幅优化提升。比如,在传输速率方面,5G峰值速率为10~20Gbit/s,与4G相比提升了10~20倍,用户体验速率为100Mbit/s~1Gbit/s,提升了10~100倍;在流量密度方面,5G目标值为每平方千米10Tb/s,提升了100倍;在网络能效方面,5G提升了100倍;在连接数密度方面,5G每平方千米可联网设备的数量高达100万个,提升了10倍;在端到端时延方面,5G可达到1ms级别,提升了10倍;在移动性方面,5G支持时速高达500km的通信环境。为了达到性能指标的要求,5G综合运用了大规模多天线、新型多址、新型信息编码、毫米波通信、超密集组网、设备间通信(D2D)等关键技术。除此之外,5G还引入了全新的网络构架解决方案,如网络切片,可以根据垂直行业的业务需求量身定制,使得5G能够真正成为全社会共用的新一代信息基础设施。

除了技术指标,5G与2G、3G和4G还有一处重大差异,也就是5G不再单纯像前几代移动通信标准那样仅在网络连接速率上做提升,而是将应用场景从传统的移动互联网拓展到了物联网领域。5G技术发展的愿景与需求是应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景,实现万物互联,而其中海量的设备连接及各类新业务和应用场景其实都与物联网密切相关,5G通信技术和产业的发展在很大程度上会同步促进物联网的发展,所以也有人把5G时代称为物联网时代。从这个角度来看,物联网在5G时代会成为一个创新、创业的热点领域。

小米创始人雷军曾说:“5G是数字经济发展的加速器。5G的价值不仅在于能让我们的通信更快,更在于在它和AI的支撑下,物联网才能真正成为下一代的超级互联网,承载起数字经济的基础建设。有了强大的基础建设,新的商业机会和体验改进都会纷至沓来。在物联网方面,我认为整个互联网发展的方向是5G+AI+IoT构成的下一代超级互联网,PC互联网时代连接了10亿台设备,移动互联网时代连接了超过50亿台设备,而IoT时代的设备连接规模将会达到500亿台量级。随着5G时代的到来,5G所具备的低时延、高速率、广连接的特征,可以推动更多行业的快速发展,尤其是在智能家居、4K、8K高清视频、AR、VR等领域。”

5G的技术特性是具有更快的速率、更低的功耗、更低的时延、更强的稳定性,以及支持更多的用户。按照国际电信联盟ITU的划分,5G标准定义了三大业务应用场景:eMBB—增强移动宽带,顾名思义其针对的是大流量移动宽带业务;uRLLC—高可靠低时延通信,如无人驾驶等业务;mMTC—大规模机器类型通信,针对大规模物联网业务。

eMBB典型应用包括超高清视频、虚拟现实、增强现实等。这类场景首先对带宽的要求极高,关键的性能指标包括100Mbit/s的用户体验速率(热点场景可达1Gbit/s)、几十Gbit/s的峰值速率、每平方千米几十Tbit/s的流量密度、每小时500km以上的移动性能等。其次,涉及交互类操作的应用还对时延敏感,如虚拟现实沉浸体验对时延的要求在10毫秒级。

mMTC典型应用包括智慧城市、智能家居等。这类应用对连接数密度的要求较高,同时呈现行业的多样性和差异性。智慧城市中的抄表应用要求终端低成本、低功耗,要求网络支持海量连接的小数据包;视频监控不仅部署密度高,还要求终端和网络支持高速率传输;智能家居业务对时延要求相对不敏感,但终端可能需要适应高温、低温、震动、高速旋转等不同家居电器工作环境的变化。mMTC场景具有广连接、密集覆盖的特点。5G将会开启万物互联的时代,凭借支持海量连接的技术优势,5G将在工厂的自动化控制、智能制造等方面创造出新的局面。

uRLLC典型应用包括工业控制、无人机控制、智能驾驶控制等。这类场景聚焦对时延极其敏感的业务,高可靠性也是其基本要求。自动驾驶实时监测等的时延要求为毫秒级,汽车生产、工业机器设备加工制造的时延要求为10毫秒级,可用性要求接近100%。uRLLC场景具有低时延、高可靠通信的特点,将为车联网的发展带来新的突破。uRLLC的另一个应用热点是远程医疗。这些都充分体现了5G技术所蕴含的巨大能量。

4G改变生活,5G改变社会。5G时代的到来,为物联网产业发展提供了重要机遇。物联网作为新基建的重要数据采集承载平台,最主要的作用就是通过对数据的收集、运算、分析与感知,实现对物体的管理、反馈和优化,向管理人员提供实时反馈信息。数据传输的可靠性、及时性、竞争性、稳定性都会影响到物联网的运行效率和效能。将5G通信技术应用到物联网当中,能够使物联网加快信息传输速率,赋予物联网更高效能。除此之外,5G的应用目标不再只是手机上网速率的进一步提升,未来它将面向VR/AR、智慧城市、智慧农业、工业互联网、车联网、无人驾驶、智能家居、智慧医疗、无人机、应急安全等广泛领域。与物联网发展趋势紧密融合的5G时代,是一个高速、万物互联的智能时代,将会带来一场由海量数据引发的从量变到质变的数据革命,实现由技术创新推动的社会进步。5G将与各垂直行业领域展开更广泛的合作,共同激发创新,持续为社会创造价值,从而颠覆社会管理、能源生产及人类生活的方式。 v7pEkz7L+bPS1DddzETSDBrG0tOGsMi0vtGv8ftCW/3Hucgou2flnAzVfizWtGjN

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