姓名：周君會? ? ? ? 學(xué)號：17011210526
轉(zhuǎn)載自：
https://www.zhihu.com/question/28593566
【嵌牛導(dǎo)讀】：5G時代即將來臨，涉及我們的方方面面。
【嵌牛鼻子】：隨著通信時代的發(fā)展，5G時代也隨之而來，5G相比4G，在許多方面都有所提高。并且會應(yīng)用到許多技術(shù)中去，如車聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)，將會極大地便利了我們的生活。
【嵌牛提問】：那么，5G 網(wǎng)絡(luò)將會怎樣改變世界？
【嵌牛正文】：
? ? ?通信世界的演化很快，幾乎10年就是一個時代，從上世紀(jì)90年代的2G，到2010年左右興起的4G。這個行業(yè)云集了世界上最聰明的一群人，鉆研著最頂尖的技術(shù)，為社會帶來無盡的便利和福祉。近代人類社會的演進(jìn)伴隨的就是通信技術(shù)的演進(jìn)，從最開始的電報，電話，到近代的移動通信技術(shù)，正是溝通便捷讓加快了歷史的進(jìn)程。但通信行業(yè)本身也很尷尬，這是一個基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)，承擔(dān)著為應(yīng)用提供管道的角色。今天的移動互聯(lián)網(wǎng)風(fēng)口很大程度上就是移動通信技術(shù)的進(jìn)步挖出來的。所以通信技術(shù)本身的貢獻(xiàn)需要從應(yīng)用通信技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)出來，當(dāng)然5G也不例外。
<img src="https://pic3.zhimg.com/50/v2-167c900a70c11bc615df77413e6862fa_hd.png" data-rawwidth="1692" data-rawheight="1156" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1692" data-original="https://pic3.zhimg.com/v2-167c900a70c11bc615df77413e6862fa_r.png">
要談5G網(wǎng)絡(luò)會怎樣的改變世界，談通信技術(shù)本身，必須談及伴隨著這種技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)主要有三大特點(diǎn)，極高的速率 enhanced mobile broadband (eMBB)，極大的容量 Massive Machine Type Communication(mMTC)，極低的時延Ultra Reliable Low Latency Communications(URLLC)，我就從這三個方面入手聊聊他將會給這個世界帶來什么潛在的應(yīng)用。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-2f8151197ce41f86772f1fb2bbb11403_hd.png" data-rawwidth="1518" data-rawheight="872" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1518" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-2f8151197ce41f86772f1fb2bbb11403_r.png">
高速率
5G可以說是站在巨人的肩膀上，依托4G良好的技術(shù)架構(gòu)，5G可以比較方便的在其基礎(chǔ)之上構(gòu)建新的技術(shù)。未來的5G愿景最強(qiáng)烈的一個方面就是用戶體驗(yàn)到的網(wǎng)絡(luò)速率。4G現(xiàn)在已經(jīng)很快了，但是還不夠，5G要做到的目標(biāo)是最大10Gbps（defined by METIS)。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-9ad01c236b62d07aa0d2b5cd076724cf_hd.png" data-rawwidth="1292" data-rawheight="856" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1292" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-9ad01c236b62d07aa0d2b5cd076724cf_r.png">
10Gbps是如何做到的呢？現(xiàn)在的移動網(wǎng)絡(luò)工作在相對較低的頻段，低頻段的好處的是傳播性能優(yōu)越，可以使運(yùn)營商用較少的成本（少量基站）達(dá)到很好的覆蓋。但是有一點(diǎn)不足就是低頻段的連續(xù)頻率資源非常寶貴，在國外各大運(yùn)營商會通過競標(biāo)的方式購買頻段的使用權(quán)，而在我們國家是政府分配。在4G LTE中單個載波最大的頻率范圍是20MHz，通過載波聚合技術(shù)可以將多個非連續(xù)的載波合起來使用達(dá)到更高的速率，但是這樣還依然不夠。5G的一個特點(diǎn)就是高頻，受限于高頻的傳播性能，所以很多的高頻段頻率資源沒有被使用，這正是5G可以好好利用的資源。但是如何解決高頻通信的傳播問題呢？這就輪到大規(guī)模天線（massive MIMO）登場的時候了，高頻資源的頻率很高，波長就很短（毫米波），那么在天線設(shè)計的時候可以做到天線陣子和他們之間的距離很小，就可以在很小的范圍內(nèi)集成天線陣列。天線陣子數(shù)量的增加可以帶來額外的增益，結(jié)合波束賦形，波束追蹤技術(shù)以彌補(bǔ)高頻通信在傳播上的受限。
<img src="https://pic2.zhimg.com/50/v2-62d26fdcd520e08c563c72f975b0e105_hd.png" data-rawwidth="1048" data-rawheight="1246" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1048" data-original="https://pic2.zhimg.com/v2-62d26fdcd520e08c563c72f975b0e105_r.png">
如此高的速率可以支持什么應(yīng)用呢？
高速上傳下載
3D視頻，4K甚至8K視頻流的實(shí)時播放
結(jié)合云技術(shù)，工作，生活和娛樂全都交給云
AR，VR與游戲生活相結(jié)合
Media everywhere 改變媒體傳播的方式
大容量
物聯(lián)網(wǎng)這個話題最近幾年來一直占據(jù)著熱門，但是受限于終端的功耗以及無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，廣域物聯(lián)網(wǎng)仍處于萌芽的狀態(tài)，伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，可以預(yù)見未來它必將大熱。
<img src="https://pic3.zhimg.com/50/v2-93476d795f9e7457f31fcfda355241f2_hd.png" data-rawwidth="2550" data-rawheight="1338" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="2550" data-original="https://pic3.zhimg.com/v2-93476d795f9e7457f31fcfda355241f2_r.png">
5G將會通過什么技術(shù)手段來支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展呢？首先看看它將如何解決物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心問題：功耗問題是困擾著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的最大障礙，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)太多，而且由于很多條件的限制，終端沒有辦法充電，只有通過初次裝入電池，寄希望于終端自身能夠節(jié)省電能，使用越久越好。為了解決這個問題3GPP專門推出了針對廣域物聯(lián)網(wǎng)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過限定終端的速率（物聯(lián)網(wǎng)終端對通信的實(shí)時性一般不高），降低使用帶寬，降低終端發(fā)射功率，降低天線復(fù)雜度（SISO），優(yōu)化物理層技術(shù)（HARQ，降低盲編碼嘗試），半雙工使終端的耗電量降低。而5G還會在這個基礎(chǔ)上走得更遠(yuǎn)，通過降低信令開銷使終端更加省電，使用非正交多址技術(shù)以支持更多的終端接入。
大容量應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)
智慧城市
智慧家居
智慧電網(wǎng)
智能放牧，種植
物流實(shí)時追蹤（以后不是查快遞到?jīng)]到，而是查它在哪條路上）
低時延高可靠
LTE網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使移動網(wǎng)絡(luò)的時延邁進(jìn)了100ms的關(guān)口，使對實(shí)時性要求比較高的應(yīng)用如游戲，視頻，數(shù)據(jù)電話成為可能。而5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，將會使時延降到更低，會為更多對時延要求極致的應(yīng)用提供生長的土囊。
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-f7528963f2238be3d26997cd12026d87_hd.png" data-rawwidth="1802" data-rawheight="1342" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="1802" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-f7528963f2238be3d26997cd12026d87_r.png">
降低時延的技術(shù)原理：LTE中的一個TTI是1ms，而5G將通過對幀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，將每個子幀在時域上進(jìn)行縮短從而在物理層上進(jìn)行時延的優(yōu)化。相信在后期5G信令的設(shè)計上也會采用以降低時延為目標(biāo)的信令結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
低時延高可靠應(yīng)用
遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)
遠(yuǎn)程駕駛
車聯(lián)網(wǎng)自動駕駛
工業(yè)控制
網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
截止2016年4月，全世界162個國家共有496張LTE網(wǎng)絡(luò)，有78億設(shè)備通過移動通信網(wǎng)絡(luò)相連接，而其中只有12億連接使用LTE，近一半的設(shè)備還使用的是蝸牛一般的2G網(wǎng)絡(luò)。未來伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)流量一定會呈指數(shù)級別的增長，相信5G這陣妖風(fēng)一定會吹出一個又一個的風(fēng)口，越來越多的應(yīng)用會應(yīng)運(yùn)而生。而用戶體會到的是真真正正的便捷與無處不在的優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)連接。
