5G⽹络特点与三⼤应⽤场景
无人驾驶汽车⼀、什么是5G
5G是第五代的蜂窝移动通信(英⽂:5th generation mobile networks或5thgeneration wireless systems),5G性能的⽬标是⾼数据速率,减少延迟,节省能源,降低成本,提⾼系统容量和⼤规模设备连接。
国际标准化组织3GPP定义了5G的三⼤场景。其中,eMBB指3D/超⾼清视频等⼤流量移动宽带业务,mMTC指⼤规模物联⽹业务,URLLC指如⽆⼈驾驶、⼯业⾃动化等需要低时延、⾼可靠连接的业务。
通过3GPP的三⼤场景定义可以看出,5G不仅应具备⾼速度,还应满⾜低时延这样更⾼的要求,尽管⾼速度依然是它的⼀个组成部分。从1G到4G,移动通信的核⼼是⼈与⼈之间的通信,个⼈的通信是移动通信的核⼼业务。但是5G的通信不仅仅是⼈的通信,⽽是物联⽹、⼯业⾃动化、⽆⼈驾驶等业务被引⼊,通信从⼈与⼈之间通信,开始转向⼈与物的通信,直⾄机器与机器之间的通信。
⼆、5G的基本特点
(1)⾼速度
⽹络速度提升,⽤户体验与感受才会有较⼤提⾼,⽹络才能⾯对VR/超⾼清业务时不受限制,对⽹络速度要求很⾼的业务才能被⼴泛推⼴和使⽤,意味着⽤户可以每秒钟下载⼀部⾼清电影,也可能⽀持VR视频。
(2)泛在⽹
随着业务的发展,⽹络业务需要⽆所不包,⼴泛存在。只有这样才能⽀持更加丰富的业务,才能在复杂的场景上使⽤。泛在⽹在⼴泛覆盖和纵深覆盖两个层⾯提供影响⼒。
⼴泛是指我们社会⽣活的各个地⽅,需要⼴覆盖,如果覆盖5G,可以⼤量部署传感器,进⾏环境、空⽓质量甚⾄地貌变化、地震的监测,将⾮常有价值。
纵深是指虽然已经有⽹络部署,但是需要进⼊更⾼品质的深度覆盖。5G的到来,可把以前⽹络品质不好的卫⽣间、地下停车库等都⽤很好的5G⽹络⼴泛覆盖。
⼀定程度上,泛在⽹⽐⾼速度还重要,只是建⼀个少数地⽅覆盖、速度很⾼的⽹络,并不能保证5G的服务与体验,⽽泛在⽹才是5G体验的⼀个根本保证。
(3)低功耗
5G要⽀持⼤规模物联⽹应⽤,就必须要有功耗的要求。这些年,可穿戴产品有⼀定发展,但是遇到很多瓶颈,最⼤的瓶颈是体验较差。现今,所有物联⽹产品都需要通信与能源,虽然通信可以通过多种⼿段实现,但是能源的供应只能靠电池。通信过程若消耗⼤量的能量,就很难让物联⽹产品被⽤户⼴泛接受。如果能把功耗降下来,将能⼤⼤改善⽤户体验,促进物联⽹产品的快速普及。
(4)低时延
5G的⼀个新场景是⽆⼈驾驶、⼯业⾃动化的⾼可靠连接。⼈与⼈之间进⾏信息交流,140毫秒
的时延是可以接受的,但是如果这个时延⽤于⽆⼈驾驶、⼯业⾃动化就很难满⾜要求。5G对于时延的最低要求是1毫秒,甚⾄更低。
⽆⼈驾驶汽车,需要中央控制中⼼和汽车进⾏互联,车与车之间也应进⾏互联,在⾼速度⾏动中,⼀个制动,需要瞬间把信息送到车上做出反应,100毫秒左右的时间,车就会冲出⼏⼗⽶,这就需要在最短的时延中,把信息送到车上,进⾏制动与车控反应。
⽆⼈驾驶飞机更是如此。如数百架⽆⼈驾驶编队飞⾏,极⼩的偏差就会导致碰撞和事故,这就需要在极⼩的时延中,把信息传递给飞⾏中的⽆⼈驾驶飞机。⼯业⾃动化过程中,⼀个机械臂的操作,如果要做
到极精细化,保证⼯作的⾼品质与精准性,也是需要极⼩的时延,最及时地做出反应。这些特征,在传统的⼈与⼈通信,甚⾄⼈与机器通信时,要求都不那么⾼,因为⼈的反应是较慢的,也不需要机器那么⾼的效率与精细化。⽽⽆论是⽆⼈驾驶飞机、⽆⼈驾驶汽车还是⼯业⾃动化,都是⾼速度运⾏,还需要在⾼速中保证及时信息传递和及时反应,这就对时延提出了极⾼要求。
(5)万物互联
传统通信中,终端是⾮常有限的,固定电话时代,电话是以⼈为定义的。⽽⼿机时代,终端数量有了巨⼤爆发,⼿机是按个⼈应⽤来定义的。到了5G时代,终端不是按⼈来定义,因为每⼈可能拥有数个,每个家庭可能拥有数个终端。
(6)重构安全
传统的互联⽹要解决的是信息速度、⽆障碍的传输,⾃由、开放、共享是互联⽹的基本精神,但是在5G基础上建⽴的是智能互联⽹。智能互联⽹不仅是要实现信息传输,还要建⽴起⼀个社会和⽣活的新机制与新体系。智能互联⽹的基本精神是安全、管理、⾼效、⽅便。在5G的⽹络构建中,在底层就应该解决安全问题,从⽹络建设之初,就应该加⼊安全机制,信息应该加密,⽹络并不应该是开放的,对于特殊的服务需要建⽴起专门的安全机制。
三、5G三⼤应⽤场景
⼀是增强移动宽带,其峰值速率将是4G⽹络的10倍以上;
⼆是海量机器通信,将实现从消费到⽣产的全环节、从⼈到物的全场景覆盖,即“万物互联”;
三是超⾼可靠低时延通信,通信响应速度将降⾄毫秒级,如⾃动驾驶汽车探测到障碍后的响应速度将⽐⼈的反应更快,将助推⾃动驾驶汽车从实验室开到路上。
虽然5G在技术和应⽤⽅⾯还不够成熟,⼯信部已向中国电信、中国移动、中国联通三⼤运营商发放了5G系统中低频段试验频率使⽤许可。2019年,5G进⼊试商⽤阶段,5G已强势降临。