5G的應(yīng)用場景
1 加速普及物聯(lián)網(wǎng)
從 4G 開始，物聯(lián)網(wǎng)在智能家居行業(yè)已經(jīng)興起，但只是處于初級階段。未來數(shù)年，5G的更高速率、更短時延、更大規(guī)模、更低功耗，將能夠有效滿足物聯(lián)網(wǎng)的特殊應(yīng)用需求，從而實(shí)現(xiàn)自動化和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)新用例，加快物聯(lián)網(wǎng)的落地和普及，如智慧醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等。
2 普及云端化生活
如果 5G 時代到來，4K 視頻甚至是 8K 視頻將能夠流暢實(shí)時播放 ；云技術(shù)將會更好的被利用，生活、工作、娛樂將都有“云”的身影；極高的網(wǎng)絡(luò)速率也意味著硬盤將被云盤所取締 ；隨時隨地可以將大文件上傳到云端。由于智能終端和應(yīng)用的普及，使得移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求越來越大，內(nèi)容越來越多，按需智能推送內(nèi)容，提升用戶體驗(yàn)。移動互聯(lián)網(wǎng)推動移動智能終端進(jìn)入和構(gòu)成移動設(shè)備云。
3 提升智能交互
VR直播、無人機(jī)陣列、無人駕駛汽車、人工智能、遠(yuǎn)程醫(yī)療間的數(shù)據(jù)交換，都需要運(yùn)用到 5G 技術(shù)進(jìn)行龐大的數(shù)據(jù)吞吐量，并具有極短的延遲時間。城市交通、市民生活、醫(yī)療健康、生活治理將邁入新的時代。在多平臺開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)超高速數(shù)據(jù)傳輸、低延時用戶感知，未來全新多方位的用戶體驗(yàn)將呈現(xiàn)在使用者面前，例如虛擬導(dǎo)航將通過超高速數(shù)據(jù)用戶體驗(yàn)實(shí)時訪問城市街道及大型場景建筑地圖數(shù)據(jù)庫；移動遠(yuǎn)程醫(yī)療的用戶可以根據(jù) 5G 低延時、高速特性在沒有醫(yī)療室高速行駛的列車上通過視頻通信獲取遠(yuǎn)端醫(yī)生的協(xié)助，及時運(yùn)用人工智能手段解決用戶醫(yī)療難題。
5G的技術(shù)體系
和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定義，5G既包括大規(guī)模天線，超密集組網(wǎng)，新型多址技術(shù)、全頻譜接入及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，也包括新型信息中心網(wǎng)絡(luò)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、虛擬化、云存儲等基礎(chǔ)支撐技術(shù)。總的來說，5G的技術(shù)體系分為基礎(chǔ)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)兩個層面。
一、基礎(chǔ)技術(shù)
1 新型信息中心網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)通信 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)難以實(shí)現(xiàn)全面海量數(shù)據(jù)的發(fā)布，而以 ICN（信息中心網(wǎng)絡(luò)）為代表的新技術(shù)優(yōu)勢日益明顯。5G注重利用 ICN、IP 的雙重結(jié)合，針對擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)移動性、數(shù)據(jù)部署等情況設(shè)定實(shí)用型目標(biāo)戰(zhàn)略，與 SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）相互融合，考慮數(shù)據(jù)平面與控制平面的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)情況，并為其提供動態(tài)配置環(huán)境。
2 SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))與 NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）
利用數(shù)據(jù)分離、軟件化、虛擬化概念，為 5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支撐，也是歐盟所公布的 5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展審核標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容。SDN 以基礎(chǔ)設(shè)施層（網(wǎng)絡(luò)最底層）、中間層（控制層）、最上層（應(yīng)用層）為主，涵蓋了 API 網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)用內(nèi)容。NFV 是從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的角度出發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系，利用 IT 技術(shù)平臺來實(shí)現(xiàn)功能虛擬化，并與所對應(yīng)的功能塊相銜接，便于統(tǒng)一調(diào)用相關(guān)虛擬資源。
3 5G芯片技術(shù)
在高寬帶收發(fā)系統(tǒng)、可見光通信、調(diào)制解調(diào)器、移動終端、大規(guī)模天線、云后臺服務(wù)等諸多環(huán)節(jié)都需要芯片支撐，而且比4G的性能要求更高、尺寸更小。
4 云后臺服務(wù)
云服務(wù)安全、可靠并形成中心式云后臺，利用量子密碼學(xué)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)5G安全的實(shí)現(xiàn)，可以有效的避免不必要的資源浪費(fèi)，并且可以降低物理層面的存儲支出，有效縮減第三方的存儲器代理提供的費(fèi)用。
? 二、應(yīng)用技術(shù)
5G的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)分為覆蓋增強(qiáng)技術(shù)、頻效提升技術(shù)、頻譜擴(kuò)展技術(shù)、能效提升技術(shù)等四個類別。
1 覆蓋增強(qiáng)技術(shù)
在云后臺技術(shù)的支撐下，覆蓋增強(qiáng)技術(shù)由密集異構(gòu)組網(wǎng)組成?？s小覆蓋半徑，以頻譜資源的空間復(fù)用，提高頻譜效率，從而提高業(yè)務(wù)量。在 5G 的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，利用宏站和低功率小型基站進(jìn)行覆蓋，包括4G、Wi-Fi、LTE 等多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過增加站點(diǎn)密度減少節(jié)點(diǎn)間的距離，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)距離終端更近，令頻譜效率以及系統(tǒng)容量得到大幅度的提升。
2 頻效提升技術(shù)
一是MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)天線技術(shù)。該技術(shù)是在接收端及發(fā)送端使用多個天線進(jìn)行接收和發(fā)送，大規(guī)模的增加天線數(shù)量，在不增加頻譜資源或總功率耗損的條件下提高信道容量、吞吐量及傳送距離，從而改善通信質(zhì)量。
二是可利用節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展技術(shù)。大規(guī)模 MIMO中基站天線的數(shù)量 陣列沒有空間時域限制，并且上行導(dǎo)頻采用的是時分雙工進(jìn)行的信度估計(jì)，將大大提升頻效。
三是新型傳輸波形。OFDM（正交頻分復(fù)用。一種無線環(huán)境下的高速多載波傳輸技術(shù)。）是當(dāng)前 Wi-FI和 LTE 標(biāo)準(zhǔn)中的高速無線通信的主要傳信模式，與傳統(tǒng)的 FDM 模式相比，頻譜利用率提升接近 1 倍，而且具有抗頻率選擇性衰落，并可充分的利用 FFT/IFFT模塊，實(shí)現(xiàn)容易、易操作。OFDM 仍然是未來 5G 的關(guān)鍵傳輸波形技術(shù)，但是其性能參數(shù)等有待優(yōu)化提高。
四是非正交多址接入技術(shù)。非正交多址接入技術(shù)（NOMA）把功率域由傳統(tǒng)的單用戶改為多用戶共享，并把無線接入能量提升 50%，非正交多址接入技術(shù)新增功率域，可以滿足每個用戶不同的路徑損耗實(shí)現(xiàn)復(fù)用。
五是先進(jìn)調(diào)制編碼技術(shù)。為了將來在有限的通信資源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高層次的吞吐量、高頻譜利用率及高服務(wù)高運(yùn)轉(zhuǎn)速度的無線傳輸，5G 迫切需要實(shí)現(xiàn)編碼空間調(diào)制，即在傳統(tǒng)的二位映射基礎(chǔ)上延伸至三維映射中去，并以天線實(shí)際的物理位置定位為依據(jù)來攜帶部分發(fā)送信息，以此提高頻譜效率。
3 頻譜擴(kuò)展技術(shù)
頻譜擴(kuò)展技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)的無線通信技術(shù)，包括認(rèn)知無線電、毫米波、可見光通信等技術(shù)。一是認(rèn)知無線電，是伴隨移動通信領(lǐng)域快速發(fā)展的無線電通信頻譜利用率的新技術(shù)，認(rèn)知功能的無線通信有效地利用時間和空間上的空閑頻譜資源來提供無線通信務(wù)，全動態(tài)利用“頻譜空穴”，并在此資源基礎(chǔ)上利用空間、時間適時調(diào)整功率、頻率、調(diào)制及其它動態(tài)參數(shù)獲取最佳的頻帶利用效果。二是毫米波，采用毫米波通信能夠很有效的緩解頻譜資源緊張的狀態(tài)也可以提升通信容量。由于 5G的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，毫米波具有波束集中，提高能效 ；方向性好，受干擾影響小 ；波束窄的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力提高通信的可靠性。三是可見光通信，可見光通信具有廣泛性、高速率性、寬頻譜、低成本、高保密性、實(shí)用性等特點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)、移動通信等領(lǐng)域獲得廣泛認(rèn)同新技術(shù)，其應(yīng)用滲透到航空、軍事、地鐵、通信等領(lǐng)域，并在未來 5G 通信中占有一席之地。
4 能效提升技術(shù)
一是多域協(xié)同無線資源管理，主要是業(yè)務(wù)域話音、非實(shí)時數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、多媒體及廣播和用戶域協(xié)同合作利用，并在充分配合碼域、時域、空域、頻域及能量域的資源域共同完成多域協(xié)同資源的管理；二是多協(xié)同可以實(shí)現(xiàn)跨層資源的聯(lián)合調(diào)度，在跨網(wǎng)優(yōu)化中實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信，促進(jìn)交流、增加合作，跨網(wǎng)資源聯(lián)合優(yōu)化配置。
表1：5G技術(shù)體系
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