5G && 物联网 | 易学教程

可打电话的 2G、能够上网的 3G、满足移动互联网用户需求的 4G 相比，逐步可以商用的 5G 在多重性能上更胜一筹，如

高数据率；
低延迟；
更节能；
有效地降低通信成本；
具备更高的系统容量；
更可靠的连接；
平均下载速度 1GBps，最高 20GBps
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物联网：

智慧城市

从垃圾管理、交通监控到逐渐智能化的医疗设施。

自动驾驶汽车

未来，自动驾驶将是人工智能、物联网相结合发展的一个重要方向。

医疗保健

随着各种医疗设备成为物联网应用的一环，医疗领域的服务也将得到改善。

物流

5G 连接将使复杂的物联网追踪传感器成为可能，从而改变端到端的物流运营流程。

零售业

零售业而言，更好的连接性以及更多设备连接到物联网可以帮助开发者改进数字标牌从而更便捷地与购物者互动。

再者，5G 也将有效改善增强现实和虚拟现实领域的网络连接问题。而新零售也是增强现实和虚拟现实主要的应用领域之一。

根据我们的构想，届时5G将主要应用于三大方面，即：增强型移动宽带(eMBB, 即enhanced Mobile BroadBand)、关键任务服务(Mission Critical Service, 也称为高可靠低时延连接URLLC，即Ultra-Reliable Low Latency Connection)以及海量物联网(Massive IoT)。

5G对移动宽带（移动网络）的增强主要体现在两个方面，其一是覆盖范围更广，其二是提升网络容量的提升。覆盖范围更广的也意味着信号更好，这项提升对于在大规模建筑中的体验提升尤其明显，比如办公楼，工业园区，购物中心，大型体育场；而网络容量的提升意味着移动网络的带宽提高，能够支持更多设备同时使用大量数据，具体到每个人就是网速更快了。这两项改善的最终结果是，无论在任何位置，你都将在使用移动宽带应用时享受更一致的增强体验。

增强型移动宽带最典型的应用场景莫过于VR和AR（虚拟现实和增强现实）。虽然我们早已实现了千兆级LTE，但目前广泛应用的LTE网络还难以支持实时VR/AR传输。而5G由于一系列新技术的应用和对现有技术不同程度的改进，将实现传输速率的极大提升，现在看似“黑科技”的千兆级下行速率，到5G时代只是常态。5G理论下行峰值可以超过10Gbps，足以支持计算密集型的AR/VR用户交互。

当然，VR/AR只是增强型移动宽带的众多用例之一。得益于覆盖范围和网络容量的改善，5G还可以应用在数字广告牌、远程培训教育、远程医疗、多人线上会议、改善人口密集地区移动网络使用体验等领域。不过这些其实主要还是4G价值的扩展，就经济价值而言，5G这方面的特性不如海量物联网和关键业务型服务那么有变革性，但就普通用户的日常体验而言，无疑是意义重大的。

所谓物联网，就是“万物互联”，所谓海量物联网，指的是每平方公里至少有100万台设备无时无刻不在连接（3GPP定义）。这一数量看似很唬人，但要知道，物联网设备其实是很简单的，需要传输的信息量也不大，因此少量的低频频段带宽就能满足这一需求，而且因为低频的衍射能力强，覆盖范围广，信号可以深入地下，或到达其它偏远地区。物联网虽然“简易”，但实现以后带来的好处是巨大的。

海量物联网的应用场景大致包含以下部分：资产跟踪、智能农业、智慧城市、能源/公用事业监控、实体基础设施、智能家居、远程监控、信标和联网购物。海量物联网是5G相比于前几代一个全新的应用领域。在这些用例中，我们可以看到5G变革性的影响。

相比当前的4G LTE网络，由于采用了像“自包含集成子帧”（Self-contained integrated subframe）、可伸缩传输时间间隔（scalable TTI）这类新技术，延迟显著减低，5G将支持低于1毫秒的时延，可靠性也远远超过4G。因此也就可以用在那些对网络延迟很敏感的领域，比如无人机、工业流水线，还有即将实现的自动驾驶汽车等等。

无人机是典型的对移动网络要求低时延、高可靠性的用例。因为“反应快”对无人机的安全操作至关重要。而且随着在无人机上越来越多地使用高清摄像头和传感器套件，5G增强型移动宽带所具备的处理大量数据的能力也十分重要。

政府对无人飞行器的需求也在逐渐增加，未来的潜在用例包括公安侦破、反恐、防暴、巡逻、搜救、跟踪、公共安全、交通管制、勘探和天气监测……

5G的部署也需要相当长的时间，虽然最早的商业部署可以从2019年就开始，5G真正大范围普及预计要等到2025年。

日本总务省短片「5G 联结的世界」描绘了未来在 5G 时代日本人社会和家庭的场景，高品质实时直播、自动驾驶、无人机农业耕作、远程医疗、无人商店、实时翻译等。

目前一线城市光纤带宽最高为 500Mbs，而 5G 的传输速度理论上已经超越光纤。固定无线接入（WTTx）利用了移动网络技术而非传统的固定线路提供家庭互联网接入，从而 5G WTTx 不仅能提供超越光纤的网速，还有效解决了传统光纤宽带部署的困难、成本高等问题，且随着用户对带宽的需求越来越高，WTTx 可以更快地进行带宽提升的部署。5G 的网络切片技术可以实现在同一物理网络下提供不同的网络带宽，以满足不同的网络需求。5G 的到来使未来家庭网络接入更趋于无线化。目前 Verizon 和 AT&T 已在美国投资试点，用 5G 代替光纤入户。据华为预测，到 2020 年，3.5 亿户家庭有可能购买 WTTx 服务。

5G WTTx 会为我们带来更好的家庭娱乐体验。典型案例是超高清 8K 视频。截止 2016 年 8 月，全球 4K/UHD 电视用户已经占据 40% 以上份额，Sony 等大厂商也开始发布一系列成本更低的 4K/8K 电视，8K 视频的带宽需求超过 100Mbps，5G WTTx 快速部署的优势为超清视频普及提供了很好的支持。

首先云游戏将受益于 5G。云游戏将玩家所有的操作处理、画面渲染和数据压缩全部放在云端进行，降低了设备终端的硬件要求。但目前大部分家庭仍然无法达到云游戏所需的网络性能，5G 能使终端的大量数据及时上传到云端处理并迅速回传，提供 4K 及超低延时的沉浸式游戏体验。

另外，与 AR/VR 功能结合的高响应触觉游戏设备为玩家带来全新的游戏感官维度，触觉响应的加入带来更加沉浸式的游戏体验。5G 的高带宽和低延时很好地满足 AR/VR 设备的要求，4K 画质使画面更加逼真，超低延时视频也减少了眩晕感，尤其是迅速响应的触觉反馈，使《头号玩家》中沉浸式游戏体验离我们越来越近。

社交网络视频化是目前最显著的趋势。以短视频为代表的社交视频、以直播为代表的移动实时视频被越来越多的人所接受。传统社交网络也在视频领域做着积极的布局：Facebook、Twitter 推出直播视频;微信推出即刻视频，微博也在最新的更新中分出视频板块。视频社交比传统的文字、图片社交更具社交性与互动性，能把更多人实时地联系在了一起。

5G 对智能家居的贡献在于我们希望提供统一的无线局域协议标准。目前智能家居设备的连接协议都大不相同。以支持 HomeKit 的各厂家产品来看，飞利浦“秀”灯泡通过 Zigbee 协议与飞利浦桥接器连接以达到智能化控制;Eve Energy 智能插座通过蓝牙进行数据交互;D-Link 摄像头则通过 WiFi。总结来说，不同开发商都会采取不同的无线协议对智能家居设备进行控制，即使都采用相同的协议如 ZigBee 也需要各自的网关进行连接，这都会影响智能家居的协同性与场景体验。家居产品不同的耗电要求决定了不同的連接协议，部分非插电设备如门窗感应器等采用低功耗、短距离、低数据量的 ZigBee 协议会大大延长电池使用寿命，而插电设备如摄像头则倾向于 WiFi 连接以保证更好的网络连接和大数据传输。

在5G时代，最先出现的一定是网络设备的升级换代，运营商将进行大量采购建设网络。4G时代，仅中国移动一家的累计投资就已经超过4500亿元，5G的建设又将带来万亿级的投资。同时另一方面，考虑到目前运营商在4G上的巨大前期投资，5G的投资节奏可能会需要一个逐步加快的过程，前期一方面要为5G孵化技术，另一方面要优化整个网络运营系统，降低网络运营成本。

按照目前的节奏，2018年各家运营商已初步完成了系统验证；2019年运营商将确定建设及投资方案，在各大主要城市启动5G网络试点；2020年正式启动商业化推广，在特定应用场景落地应用；2021-2023年进入建设高峰期；2025年可以预期5G网络大量普及

这一批市场机会首先还将集中在华为、爱立信、诺基亚、中兴等传统设备厂商手中，同也将惠及时国内关联的上游元器件厂商如烽火、长飞、光迅等。围绕着这些头部大公司，我们可以关注一些远期的技术中小型供应商，如毫米波天线、陶瓷/微带介质滤波器、GaN功率放大器、100G以上光模块等技术供应商。同时，小基站市场我们也预计会有爆发性增长空间，市场对低能耗低成本易部署的解决方案具有强烈需求，掌握小基站优化核心技术的企业值得关注。

在网络架构侧，我们观察到主要有开源化，边缘化和平台化三个变革方向。

首先，运营商在大力推广接入网开放，2018年6月O-RAN联盟已正式建立，中国移动、美国AT&T、德国电信、日本NTT DOCOMO、法国Orange、印度Bharti Airtel、中国电信、韩国SKT和KT、新加坡Singtel、西班牙Telefonica和澳大利亚Telstra等运营商均已加盟。

5G时代的医疗和健康

Healthy Living（健康生活）：如无处不在的手机健康应用和健康数据分享
Prevention（预防）：如医疗穿戴设备带来的病情实时监控和预防
Diagnosis（诊断）：如医学图像的共享、远程会诊等
Treatment（治疗）：如基于个人大数据（病例、基因、生活习惯等）的精准医疗
Home care （家庭护理）：如COPD（慢性肺阻塞）等慢性病护理

最后，第一张关键字图谱的最高频率词是 Citizen （公民）。所有的科技都是以人物中心，为人服务的。Citizen还有一种深层的意义：公平。每个人都有权利和机会接入到这个信息时代，分享科技带来的福利。

2019年伊始，5G“走南闯北”,不仅在媒体、教育、医疗等行业的商用进程如火如荼，还登上了长城，走进了故宫，跨越多彩神州的辽阔大地带动千行百业，构建万物互联的智能世界。

高数据率；
低延迟；
更节能；
有效地降低通信成本；
具备更高的系统容量；
更可靠的连接；
平均下载速度 1GBps，最高 20GBps
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5G 和物联网相辅相成

而这又与物联网之间有何联系？其实 5G 相较于物联网的关系，可以看成 4G 之于互联网的关系。

如今根据 Business Insider 的预测数据显示，物联网设备安装数量将在接下来的几年中呈现爆发式发展：

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截止 2021 年，预估将有 225 亿个连接的物联网设备。

面对如此庞大的生态系统，低延时、高速率、高容量的 5G 不乏为一个优秀的选择。对此，知名互联网学者、DCCI 互联网研究院院长刘兴亮也曾表示：

“3G 和 iPhone、Android 一起开启了移动互联网的新时代。谁也无法否认，这是人类历史上一个伟大的时代。现在，5G 也被赋予了这样的历史使命，它也将会大规模开启一个新的时代。”

基于此，在物联网时代被寄以满满期望的 5G 将会为物联网带来哪些改变？

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智慧城市

5G 将在智慧城市计划中实现更广泛的应用，从垃圾管理、交通监控到逐渐智能化的医疗设施。

随着越来越多的传感器进入城市基础设施，智慧城市将充分受益于新一代网络，毕竟 5G 不仅能够处理大量的数据负载，还可以集成各种智能系统，不断达成通信交互，实现真正联网城市的愿景。

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自动驾驶汽车

未来，自动驾驶将是人工智能、物联网相结合发展的一个重要方向。

基于车联网技术，自动驾驶汽车上的传感器会产生大量数据，其中包括测量温度、交通状况、天气、GPS 位置等。这些所生成的数据会消耗大量能源，此外，自动驾驶汽车也需要依赖于信息的实时传输技术以提供最佳服务。

如今，凭借高速连接和低延迟的 5G，自动驾驶汽车可以自动化收集各种数据，包括时间关键数据，且算法可以在这些数据上自动跟踪汽车的工作状况和改善未来的设计。

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医疗保健

随着各种医疗设备成为物联网应用的一环，医疗领域的服务也将得到改善。当前缺乏医疗设施的农村地区和其他类似的偏远地区也将极大地受益于物联网连接。随着具有如此低延迟的 5G 普及，未来如远程手术都将成为可能。

用多少时间学习才够转行AI，看这份报告！

https://edu.csdn.net/topic/ai30?utm_source=cxrs_bw

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物流

5G 连接将使复杂的物联网追踪传感器成为可能，从而改变端到端的物流运营流程。5G 高速和低延迟的特性可以实时收集数据，从而检测物流的各个环节。

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零售业

基于移动互联网时代，智能手机的普及，5G 的到来将为用户塑造更优质的体验。就零售业而言，更好的连接性以及更多设备连接到物联网可以帮助开发者改进数字标牌从而更便捷地与购物者互动。

再者，5G 也将有效改善增强现实和虚拟现实领域的网络连接问题。而新零售也是增强现实和虚拟现实主要的应用领域之一。

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5G 在物联网中的实践应用

那么作为开发者，如何在 5G 商用的路途中去拥抱物联网，为此，CSDN 发起并举办以“5G 在物联网领域的技术应用实践”的沙龙活动，邀请来自微软（中国）的首席技术官韦青、北京邮电大学信息与通信工程学院多媒体技术教研中心主任/博士生导师孙松林、爱立信中国研发部多天线高级专家朱怀松、爱立信中国研发部主任系统工程师刘阳等行业内顶尖的领军者、资深的技术专家们共聚一堂，共同探讨 5G 在物联网中的巨大潜能。

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