5g的關鍵技術有哪些？六大基本特點

5G的三大場景不僅要解決人們一直關注的速度問題，讓用戶在使用通信時獲得更快的速度，而且對功耗、時延等提出了更高的要求，一些方面完全超出了人們對傳統通信的理解，要把更多的能力整合到5G中。在這三大場景下，5G還擁有完全不同于傳統移動通信的特點，有些特點并不包括在三大場景中，但必須要逐漸完善，成為5G體系的特點。5G具有六大基本特點。

每一代移動通信技術的更叠，用戶最直接的感受就是速度的提升。

3G時代剛到，人們大為驚喜，但幾年以後，日益增長的需求已不是3G可以滿足的，于是人們開始期待4G。4G時代到來，網速取得重大突破，人們驚歎不已，移動手機上傳輸文件、觀看視頻完全不會再卡殼，下載一部高清電影隻需幾分鐘。而5G的速度高達1Gbps，最快可達10Gbps，速度單位已不再以Mb計算，下載一部超清電影隻需幾秒，甚至1秒不到，快得像火箭！這種令人歎為觀止的高速度，5G時代将全面應用到所有智能技術移動終端産品上。

網速的大幅提升能保證我們的網絡體驗品質。最開始的網上内容叫新聞組，沒有圖像，隻有文字内容。那時候有個朋友過年給我發了一個經過高度壓縮的問候視頻，隻有2M，但是我花了好幾個小時來下載。在3G時代，我們使用微博等功能的時候，有圖片的話都被默認為縮略圖，想看的時候需要點擊一下才能打開，在4G時代，這些圖片就都是默認打開的，這也是網絡速度得到大幅提升的結果。

5G時代，值得我們注意的不僅僅是手機，高速度的5G網絡将承載增強移動寬帶（eMBB）的應用場景，最貼近日常生活的就是在家裡用智能電視收看超高清視頻。與此同時，多樣終端産品也在積極研發當中，以迎接5G時代帶來的超高速度所成就的大流量應用。

4G用戶一般體驗的速度可以做到上傳6Mbps，下載50Mbps，通過載波聚合技術可以達到150Mbps左右。5G理論上可以做到每一個基站的速度為20Gbps，每一個用戶的實際效度可能接近1Gbps，如此高的速度不僅是用戶下載一部超清電影1秒鐘完成那麼簡單，它還會給大量的業務和應用帶來革命性的改變。

在傳統互聯網和3G時代，受到網絡速度影響，流量是非常珍貴的資源，所有的社交軟件都是訪問機制，就是用戶必須上網，才能收到數據。而4G時代，網絡速度提高，帶寬不再是極為珍貴的資源了，社交應用就變成了推送機制，所有的信息都可以推送到你的手機上，你随時可以看到，這意味着你的手機是永遠在線的，這樣的改變讓用戶體驗發生了天翻地覆的變化，用戶量也出現了井噴式增長。

5G速度大大提升，也必然會對相關業務産生巨大影響，不僅會讓傳統的視頻業務有更好的體驗，同時也會催生出大量新的市場機會與運營機制。

舉一個非常典型的例子。直播業務在4G時代已經有了驚人的增長，帶來巨大的商業機會，但4G的上傳速度隻有6Mbps，而當較多人同時使用時，這個速度還無法保證，卡頓很常見，直播效果受到影響，尤其是一些需要支持高清直播的内容，體驗感較差。5G的上傳速度達到100Mbps左右，網絡切片技術還可以保證某些用戶不受擁堵的影響，直播的效果會更好。在此背景下，每一個用戶都有可能成為一個直播電視台，當下火爆的新媒體和傳統的電視直播節目勢必面臨全新的競争。

高速度也會帶來新的商業機會。虛拟現實（Visual Reality，VR）就可能借5G實現突破。今天VR的體驗很差，很重要的一個原因就是速度無法支持。VR要想很好地實現高清傳輸，需要150Mbps以上的帶寬，這在大部分網絡中都無法實現。5G的到來，會大大改善VR的體驗，VR産業的大發展完全可期。

高速度還會支持遠程醫療、遠程教育等從概念轉向實際應用。遠程醫療可行的基礎就是低成本，同時又需要高清晰的圖像傳輸，需要低時延的操作，這些都要以高速度的網絡作為基礎。

高速度是5G不同于4G最顯著的一個特點。人類對于速度的追求是永無止境的，所以也永遠沒有所謂的夠用，3G不夠用，4G不夠用，5G也會不夠用。人類會一直追求用各種新技術來支持更大的帶寬、更高的速度，并在此基礎上支持更多的服務，讓傳統的業務和服務有更好的體驗。

各種業務的大發展對5G網絡提出了更高的要求，網絡需要無所不包，廣泛存在。隻有無處不在的網絡，才能支撐日趨豐富的業務和複雜的場景。例如，目前，我們在地下停車場，如果沒有網絡，雖然有一定的麻煩，但還可以忍受。如果無人駕駛廣泛采用，地下停車場仍無網絡，這些無人駕駛汽車就無法自動進入車庫停車充電，因此這個網絡必須廣泛存在。

泛在網有兩個層面：一個是廣泛覆蓋，一個是縱深覆蓋。廣泛覆蓋是指人類足迹延伸到的地方，都需要被覆蓋到，比如高山、峽谷，此前人們很少去，不一定需要網絡覆蓋，但是到了5G時代，這些地方就必須要有網絡存在，因為無論是智能交通還是其他業務，都需要通

過穩定可靠的網絡進行管理，在沒有網絡的地方是無法管理的。同時，通過覆蓋5G網絡，可以大量部署傳感器，進行自然環境、空氣質量、山川河流的地貌變化甚至地震的監測，5G可以為更多這類應用提供網絡。

縱深覆蓋是指人們的生活中已經有網絡部署，但需要進入更高品質的深度覆蓋。今天，大部分人家中已經有了4G網絡，但衛生間等狹小空間的網絡質量經常不是太好，地下車庫大多沒信号，想要在這種環境中處理事情，會面臨無網絡的尴尬。5G時代，以前網絡品質不好的衛生間、沒信号的地下車庫等特殊場所，都能而且需要被高質量的網絡覆蓋。因為未來家裡的抽水馬桶可能是需要聯網的，馬桶可能可以自動幫你做尿常規檢查并傳到雲端，通過大數據對比，确定你的健康情況，通過各方面的提升來改善你的身體狀況，這可能會成為智能健康管理體系的一個重要組成，進而對人的身體改善起到非常重要的作用。

從某種程度上來說，泛在網比高速度還重要。試想一下，如果隻是建一個覆蓋少數地方、速度很高的網絡，并不能保證大面積5G服務與體驗，相當于一種優質産品隻有極少的人能夠體驗，這肯定是不行的。在3GPP的三大場景中沒有提泛在網，但泛在的要求是隐含在所有場景中的。

在4G時代以前，我們常常會遇到手機沒信号或者信号弱的問題，尤其是在較偏遠的地方。因為在3G和4G時代，我們使用的是宏基站。宏基站的功率很大，但體積也比較大，所以不能密集部署，導緻離它近的地方信号很強，離它距離越遠，信号越弱。但到了5G時代，微基站将會逐步建立，幾乎不用再擔心信号不足的問題。

微基站，即小型基站。微基站的部署可彌補宏基站的空白，覆蓋宏基站無法觸及的末梢通信，為泛在網的

全面實現提供可能，使得所有的智能終端都能突破時間、地點和空間的限制，在任何角落連接到網絡信号。

随着技術的不斷發展，網絡速度變得越來越快，同時設備功耗也變得越來越高。谷歌眼鏡之所以不能大規模商用，很大一部分原因就是功耗太高，用戶體驗太差。

從這個角度而言，降低功耗是個很大的問題，5G要支持大規模物聯網應用，就必須考慮功耗方面的要求。一個實際的例子是，可穿戴産品近年來取得一定的發展，但也遇到很多瓶頸，其中體驗較差，是難以進入普通民衆生活的主要原因。比如智能手表，每天甚至幾個小時都需要充電，導緻用戶的體驗非常差。未來，物聯網産品都需要通信與能源，雖然今天可以通過多種手段實現通信，但能源的供應大多隻能靠電池，為了确保産品的使用時間長，必須把功耗降下來，讓大部分物聯網産品一周充一次電，或者一個月充一次電，以改善用戶體驗，越來越豐富的物聯網産品才會得到普通大衆的廣泛接受。

低功耗主要采用兩種技術手段來實現，分别是美國高通等主導的eMTC和華為主導的NB-IoT。

eMTC基于LTE協議演進而來，為了更加适合物與物之間的通信，也為了成本更低，對LTE協議進行了裁剪和優化。eMTC基于蜂窩網絡進行部署，其用戶設備通過支持1.4MHz的射頻和基帶帶寬，可以直接接入現有的LTE網絡。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率。

NB-IoT的構建基于蜂窩網絡，隻消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，以降低部署成本、實現平滑升級。

NB-IoT不需要像5G的核心技術一樣重新建設網絡。雖然NB-IoT的傳輸速度隻有20K左右，但卻可以大幅降低功耗，使得設備有很長的時間不用換電池。這一特點對于各種設備的大規模部署都是有好處的，也能滿足5G對于物聯網應用場景低功耗的要求。NB-IoT和eMTC一樣，是5G網絡體系的一個組成部分。

低功耗的要求非常廣泛，舉一個典型的例子。對于河流的水質監測，幾十公裡或是幾公裡設立一個監測點，監測結果不夠準确，要找到污染源非常困難，而設立大量常規的監測點，成本又太高，這就需要設立大量成本低的監測點，及時回傳數據。如果采用低功耗技術，将監測器布置在河流沿線，半年換一次電池，維護的成本就很低，從而形成有價值的應用。

5G的一個新場景是無人駕駛、工業自動化的高可靠連接。正常情況下，人與人之間進行信息交流，140毫秒的時延是可以接受的，不會影響交流的效果。但對于無人駕駛、工業自動化等場景來說，這種時延是無法接受的。5G對于時延的終極要求是1毫秒，甚至更低，這種要求是十分嚴苛的，但卻是必需的。3G網絡時延約100毫秒，4G網絡時延約20~80毫秒，到了5G時代，時延将會逐步下降至1~10毫秒。

5G低時延的特點，必将使自動駕駛和車聯網等領域迎來大爆發。通常來說，無人駕駛汽車需要中央控制中心和車進行互聯，車與車之間也應該進行互聯，在高速前進中，一旦需要制動，需要瞬間把信息傳送到車上，車的制動系統會迅速做出反應。100毫秒左右的時間，車會向前沖出幾米，這就需要在最短的時延内，把信息傳送到車上并得到及時反應，否則後果不堪設想。

不僅如此，相關交通樞紐上還将部署大量傳感器和攝像頭拍下視頻，通過大數據傳輸形成動态流量圖，行人可輕松直觀地看到交通實況，智能交通體系将全面建成。該技術還有望用于比賽實況轉播，人們在移動終端上即可看到個性化的體育賽事直播，進行全方位無死角觀看。

智慧交通的應用隻是5G時代的開端，而真正的王者，是無人機。

在無人駕駛飛機上，低時延的要求同樣很高。比如，當成百上千架無人駕駛飛機編隊飛行時，為了确保安全，每一架飛機之間的距離和動作要極為精準，哪怕是其中一個信息傳輸延遲太久，都有可能引發重大災難性事故。而在工業自動化領域，機械臂在操作零件組裝時，要想做到高度精細化，制造出高質量的産品，也需要超低時延。

當前，在傳統的人與人通信，甚至人與機器通信時，要求都沒有這麼高，因為人的反應相對較慢，也不需要機器那麼高的效率和精細化。要滿足低時延的要求，必須在5G網絡建構中找到減少時延的辦法。可以預見，邊緣計算這樣的技術将被用到5G的網絡架構中。

2017年，中國首個低空數字化應用創新基地在上海揭幕，該基地将搭建4G+5G網絡，進行低空飛行實驗，探索“空中走廊”的可能性。利用5G更大的帶寬、更高的速度和超低時延，無人機将達到更加精準的控制和及時通信的效果。

低時延還有一個重要應用領域，就是工業控制。這個領域對于時延要求最高，一台高速度運轉的數控機床，發出停機的命令，這個信息如果不及時送達，而是有很高的時延，就無法保證生産出的零件是高精密的。低時延就是把信息送達後，機床馬上做出反應，這樣才能保證精密度。

低時延需要大量的技術進行配合，需要把邊緣計算等技術和傳統網絡結合起來，對特殊的領域提供特殊的服務與保障。

移動通信的基本聯系方式是蜂窩通信，現在一個基站基本隻能連四五百部手機，國際電信聯盟的期望是每一平方公裡有100萬個終端。愛立信有一個預測，人類未來會有500億個連接。我們現在的預測是，到2025年，中國會有100億個移動通信的終端。

傳統的通信中，終端是非常有限的，這是因為在固定電話時代，電話是以人群來定義的，比如說家裡一部電話，辦公室一部電話。而手機時代，終端數量大爆發，因為手機是按個人來定義的。4G時代的智能終端産品已不再局限于移動手機，智能手環、平闆電腦、智能電器、無人機等都已進入人們的日常生活。

為什麼說到2025年中國會有100億個移動通信的終端？有兩個方面的原因。

第一個原因是，到了5G時代，終端不再按人來定義，而是每個人可能擁有數個終端，每個家庭擁有數個終端。屆時，智能産品将更加層出不窮，并且通過網絡相互關聯，形成真正的智能物聯網世界。以後的人類社會，人們不再有上網的概念，聯網将會成為常态。

數據顯示，2018年，中國移動終端用戶已經達到15億，其中以手機為主。從發展趨勢來看，5G時代接入網絡中的終端，不再以手機為主，還會擴展到日常生活中的更多産品。換句話說，眼鏡、筆、皮包、腰帶、鞋子等都有可能接通入網絡，成為智能産品。家中的門窗、門鎖、空氣淨化器、加濕器、空調、冰箱、洗衣機都可以接入5G網絡，相互之間進行信息傳遞，普通家庭真正成為完全智能化的智慧家庭。

第二個原因是，社會生活中以前不可能聯網的設備也會聯網工作，變得更加智能。比如汽車、井蓋、電線杆、垃圾桶這些公共設施，之前的功能都非常單一，談不上什麼智能化。而5G将賦予這些設備新的功能，成為智能設備。所謂4G改變生活，5G改變社會，其要義就在于此。

大數據以前是通過傳統渠道獲得信息，如果未來我們有100億個終端可以傳輸數據，那麼我們擁有的數據量将會大大增加。有了這麼大的數據量，人工智能的能力才會變得強大，才會變得有價值，這對于社會效率的提高是非常有價值的。

5G時代還會創造出很多以前人們日常生活中沒有的新産品，比如家中會有環境寶這樣的産品，用來進行室内空氣品質的監測，并根據監測結果智能控制家中的空氣淨化器、空調，甚至暖氣。馬桶也将更加智能化，不但可以沖洗，還可以進行日常身體的健康檢查。

我們可以大膽設想一下未來的場景：

下班回家，房間的智能空調和電燈便根據你的室外體溫自動開啟，溫度調節到室内體感舒适的溫度；智能微波爐通過感應自動加熱晚餐。餐後，浴缸自動放水，調節到适合你的溫度；智能電動牙刷記錄下你的口腔健康狀況。如果此時有事需要出行，車庫的門自動開啟，一上車就立刻可以看到去往目的地的實時路況。

未來的所有設施，甚至穿戴産品，都有可能連接到移動網絡，形成無比強大的數據庫，虛拟與現實無縫對接，帶來全新的智能時代。

萬物互聯帶來的還有市場大爆發。随着大量的智能硬件進入5G網絡，設備的連接數量會從原來的幾億或十幾億，增加到百億。大量的設備可以成為大數據的信息收集終端，從而大幅提升服務能力。在這個基礎上，雲、人工智能才有更加廣泛的發展。

安全似乎并不是3GPP讨論的基本問題，但依個人之見，它也應該成為5G的一個基本特點。具體來說，傳統的互聯網要解決的是信息傳輸速度、無障礙傳輸問題，自由、開放、共享是互聯網的基本精神，但建立在5G基礎上的智能互聯網，功能更為多元化，除了傳統互聯網的基本功能，更要建立起一個社會和生活的全新體系。正因如此，智能互聯網的精神也變成了安全、管理、高效、方便。

其中，安全是對5G時代的智能互聯網的首位要求。沒有安全保證，可以不建5G；5G建設起來後，如無法重新構建安全體系，将會産生巨大的破壞力。

可以設想一下，如果無人駕駛系統很容易被攻破，像電影劇情一樣，道路上的汽車可能很容易被黑客控制。如果智能健康系統被攻破，大量用戶的健康信息被洩露。如果智慧家庭被入侵……這個世界将會變成何等模樣？這些可怕的場景不應該出現，安全問題也不是修修補補可以解決的。

在5G的網絡構建中，在底層就應該解決安全問題。從網絡建設之初，應該加入安全機制，信息應該加密，網絡不應該是開放的，對于特殊的服務需要建立起專門的安全機制。網絡不是完全中立、公平的。舉一個簡單的例子。在網絡保證上，普通用戶的上網服務，如果隻有一套系統保證網絡暢通，用戶可能會面臨擁堵。但在智能交通領域，需要多套系統保證其安全運行，保證其網絡品質，在網絡出現擁堵時，必須保證智能交通體系的網絡暢通，且這個體系也不是一般終端可以接入并實現管理與控制的。

根據全國電子商務交易額統計，手機支付的用戶比例已經從2014年的33%上升到如今的超過75%。在将來5G時代的物聯網中，每一個商品都将裝上傳感器，完成

無人值守和自動購買。目前，無人超市正在全國部分城市試點。

在目前的移動支付體系中，安全問題也是一重大隐患，盜卡盜号、支付詐騙和非法融資的情況屢見不鮮，這也成為很多用戶不願選擇移動支付的主要原因。而到了5G時代，有了大數據、雲計算和人工智能的技術，移動支付的安全性問題将會逐步解決。各大金融機構已經緊跟時代步伐，研發新的智能支付産品，智能終端有望成為移動金融安全終端，新的安全體系将會重構。

随着5G的到來，傳統的互聯網TCP/IP協議也将面臨考驗。傳統互聯網的安全機制非常薄弱，信息都是不經加密就直接傳輸，這種情況不能在智能互聯網時代繼續下去。随着5G的大規模部署，将會有更多的安全問題出現，世界各國應該就安全問題形成新的機制，最後建立起全新的安全體系。

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