5G的未来已来

　　4G仿佛就在昨天，我们还在为流量资费过高而抱怨；转瞬间，5G都已到了眼前。
　　过去的三十多年，移动网络经历了一次又一次革新，几乎每十年就会有一代全新的移动技术诞生，从而带来效率和体验上的飞跃。
　　1G，将我们从固话中解放出来，开始了移动电话时代；2G，改善了1G时代的通话弱点并加入了短信功能；3G，开启了新的多媒体时代；4G，搭建了一张移动互联网，将3G简单的多媒体扩展至全网；5G，开启了物联网世界的大门。
　　而现在，5G正在如火如荼的建设中。无论是5G通信厂商，比如华为、高通；还是移动终端厂商，像小米、一加、三星；还是三大运营商或其他国家的运营商，都在积极的为5G的到来做最后的努力。但是作为消费者，好像对5G并不是很了解，对5G的使用场景及未来应用趋势没有概念，只是简单的知道5G就是网速变快了，其他方面不是很清楚。
　　现在，IT之家小编给大家简单又不失内容描述一下，5G，到底是个什么鬼，可以让大家都围着它转？
　　一、5G，你比4G多1G
　　IMT-2020，第五代通信技术，又称5G（2015年10月26日至30日，在瑞士日内瓦召开的2015无线电通信全会上，国际电联无线电通信部门(ITU-R)正式批准了三项有利于推进未来5G研究进程的决议，并正式确定了5G的法定名称是＂IMT-2020＂），作为4G的后继者，5G多出来的这1G到底有什么＂魔力＂呢？
　　3GPP(3rd Generation Partnership Project )定义了5G的三大场景，而这三大场景，则直接奠定了5G在未来的应用趋势：eMBB：增强移动宽带，顾名思义是针对的是大流量移动宽带业务
　　URLLC：超高可靠、超低时延通信，自动驾驶、移动医疗、工业互联网等垂直行业应用，要求超低时延和高可靠性（3G时延为500ms，4G为50ms，5G要求0.5ms）
　　mMTC：大连接物联网，针对大规模物联网业务
　　增强型移动宽带，这个其实很好理解。5G移动宽带的增强，主要体现在网络容量的提升。网络容量提升最直接的体现就是网速变快，上下行速率相比4G，有了质的飞跃。
　　超高可靠、超低时延通信，其核心就是低时延。相比4G LTE网络，5G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。在一些敏感领域，低时延的作用就显得尤为重要。事实上，整个5G物联网的搭建中，低时延这一特性被经常提及并广泛使用。
　　大连接物联网，这也是5G＂万物互联＂的基础。5G的大连接容量是每平方公里100万台设备的连接，根据3GPP的定义，也就是说5G允许每平方公里至少有100万台设备无时无刻不在连接。
　　当然，也有人表示怀疑。小小的一平方公里，全天候支持连接超100万台设备？这一点我们大可放心，根据高通的说法，＂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＂。
　　而这个少量的低频段，恰恰趁上了5G的高频谱利用率，这一点，我们在后文中会提到。
　　事实上，5G的实际应用场景，包括已经有了初步规模的试点应用场景，也都是围绕着3GPP规定的三大场景展开的。就像从三大主流又有分出了若干支流一样，5G更多的应用场景是将规定的场景类型细分化，从而走进我们的生活，与我们的生活变得息息相关。
　　二、eMBB带来的典型5G场景—VR、AR
　　eMBB（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）。虽然现在已经有了千兆级LTE，但目前广泛应用的LTE网络还难以支持实时VR/AR传输。
　　这一难题，在5G到来之后迎刃而解，而这一切得益于5G频谱的高利用率——相比4G而言，5G可以利用从低于1 GHz的低频段到1 GHz至6 GHz的中频段，再到被称为毫米波的高频段，还可以充分利用各种可用频谱管理范式和频段中的每一个频谱。
　　因此，5G理论下行峰值可达10Gbps，这一速度足以支持计算密集型的AR/VR用户交互。
　　说到这里，我们先简单了解一下什么是VR、AR、MR。
　　VR是虚拟现实Virtual Reality的英语缩写。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
　　AR是增强现实Augmented Reality的英文缩写。增强现实是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术最早于1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。
　　MR则是混合现实Mixed Reality的英文缩写。混合现实技术是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。
　　简单来说就是，VR是你看到的一切都是假象；AR是你能分清哪个是真的，哪个是假的；MR则是你已经分不清哪个是真的，哪个是假的。那么我们为什么说5G的三大场景之一eMBB的典型应用领域就是VR、AR呢？
　　这一切得益于5G的标准，仿佛一切都是为VR、AR量身打造的。
　　VR、AR作为将平面图像技术做到立体化、仿真模拟化，其中对数据传输的要求要远高于平面图像技术。
　　举个不是很恰当的例子。不知道各位有没有玩过CF，有玩过的小伙伴可能会有这种感受，当一台机器网速跟不上的时候，屏幕会一闪一闪的，原本很流畅的画面变成一帧一帧的＂动画片＂，这种情况下，稍微玩一会就感觉到头晕想吐。4G不能作为VR、AR的技术基础原因就在这里—当然，也不是完全不能满足。
　　5G在AR和VR上的优势主要体现在三个方面：更高的容量、更低的延迟和更好的网络均匀性。容量可以保证AR、VR不再是一种＂贵族游戏＂，低时延保证了消费者良好的使用体验，网络均匀性则保证消费者的使用范围不会有过多限制。
　　根据IMT-2020对5G作出的标准要求，5G将提供以下新特性：每秒10Gb的峰值数据速率
　　即使在蜂窝基站覆盖边缘，也能获得每秒100Mb的数据速率
　　每平方米区域容量为10 Mbps
　　OTA往返延迟为1毫秒
　　而这些，正如前文说的那样，仿佛一切都是为VR、AR量身打造的。
　　这些标准意味着，5G将为VR、AR带来前所未有的体验。现阶段，4G网络仅能满足部分AR和VR应用，5G的出现，除了可以极大的增强现有的AR和VR应用体验之外，更重要的是，5G还可以让VR、AR这一在4G时代尚未普及的服务，变得更加大众化，这也是5G的VR AR领域的作用之一。
　　VR想必了解的人很多，毕竟VR头盔、VR游戏什么的普惠性很高，体验成本也很小，作为可以带来身临其境的三维动态视景和实体行为的系统，VR产业很受投资者喜欢——相关的VR设备及VR游戏也有许多。
　　但是AR的实时性，注定其在工作领域使用的要多一些。目前，工作流辅助和＂see-what-I-see＂远程互动和指导已经吸引了众多消费者和投资者的目光。在2月28日的山东联通5G大会上，5G MR沙箱功能（5G与AR、VR技术的结合，在实体沙盘中创造地理地貌。现实世界、虚拟世界和体验者之间通过5G网络构建互动反馈回路）为我们展示了AR的＂威力＂——用铲子将沙子现有地貌破坏，几乎就在瞬间，AR功能将会绘好新的等高线，也就是新的地貌图。实时性，是AR的特性，也正对应了AR的定义——实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术。
　　三、URLLC带来的典型5G场景—车联网、工业物联网
　　如果说，5G只是eMBB的话，那跟4G没什么区别，只是再一次提高移动宽带服务而已。
　　我们知道，5G致力于搭建一个功能更强大的统一平台，不仅将提升移动宽带体验，还将为关键任务通信（核心就是低时延）和大规模物联网等新服务提供支持。
　　此外，5G还将以原生方式支持所有频谱类型（许可、共享和免许可）和频段（低频段、中频段和高频段）、大量部署模型（从传统大型基站到热点），以及新的互联方式（比如端到端和多跳网）。
　　前文我们提到，URLLC带来了超高可靠、超低时延通信的5G新特性，而这个特性在自动驾驶、移动医疗、工业互联网等领域有着重要作用。那么我们来举例说明
　　以车联网为例。
　　人的视觉反应时间大于100ms，突发事故的极限反应车距为3m。如果以人的视觉反应时间及反应距离作为标准的话，那么4G的大于200ms的交互时延（类似于人的反应时间，从事件发生到传回再到作出反应）6m的极限车距很明显就不如人的反应。
　　简单点来说就是，人开车在3M及3M以上距离（不包括高速行驶，一般指市区行驶速度）遇到突发事件，是可以作出应急反应并保证人身安全；如果以4G作为车联网的网络服务基础的话，也就是说在市区密集区域，是不可能存在6M的间距让车来作出反应，那么这套4G车联网不就成了摆设了吗？这也是4G不能作为物联网基础服务的原因。
　　但是5G不同，小于20ms的交互时延，0.6m的极限车距，这一点已经完全超越人的反应时间及作出反应的有效距离，可以说，低时延为万物互联带来了可能。
　　在健康医疗领域，这一特性也是至关重要的。
　　1月18日，全球首例基于5G网络的远程动物手术在福建福州实施成功，顺利将一头小猪的肝小叶切除。
　　据悉，本次手术中，医生和需要进行手术的小猪相隔50公里，通过中国联通5G网络环境，医生远程操控手术机器人，将小猪的肝小叶顺利切除。在手术现场，大家能够通过屏幕实时观测到手术进行的情况，在3D眼镜的辅助下整个实时画面更显震撼。手术过程中，主刀医生通过实时传送的画面，利用5G网络远程操控手术钳和电刀，同时通过音视频与手术室内助手进行交流。
　　这次手术的成功，展示了5G网络高速率、稳定性和低时延的特性，福建医科大学孟超肝胆医院院长刘景丰表示，5G技术在远程医疗上具有完全可行性。
　　低时延在健康医疗领域的作用被体现的淋漓尽致，试想一下，做手术时，一切都是动态的，假如时延过大，传回的图像在机械手作出反应之前，已经作出动态变化，这时候机械手根据之前的图像进行操作，想想都可怕。
　　5G的低时延保证了5G网络下传回的图像与实时影像几乎不存在或者存在极小差异，保证了一些特殊场景下机械手代替人手的做手术的可能性及成功率。
　　此外，5G的低时延也保证了在工业领域不会出现＂拥堵＂的现象。
　　以青岛5G智慧码头为例。中国联通此前在青岛码头试点5G智能码头。通过3.5 GHz上端到端的5G网络部署，岸桥吊车与远程控制中心之间的光纤连接替换为5G连接，在5G连接中混合承载着30多路高清摄像机上行业务和可编程逻辑控制器(PLC)的控制数据，满足了毫秒级的端到端时延、高稳定性及可靠性等严苛要求。据悉，这样一来可以节省高达70%的人工成本。
　　除了码头，5G在工业领域的作用将涉及更多的领域，包括智能工厂、智能挖掘机、推土机等。
　　随着AI的兴起、物联网的不断普及，国内的制造商开始在其工厂逐渐部署工业机器人和安装传感器，以此提升竞争力；而5G的出现，有望实现工厂远程操控机器、监控供应链以及与外部系统通信的方式，同时降低成本，最终实现无人化工厂。
　　四、mMTC带来的5G场景-智慧城市
　　mMTC，即大连接物联网或大规模物联网，其主要针对的是大规模物联网业务。那么，怎么样才算是大呢？根据3GPP的定义，这个大指的是允许每平方公里至少有100万台设备无时无刻不在连接，怎么样才能充分利用5G的mMTC场景定义呢？
　　如果说，上面说的，VR、AR、车联网、工业物联网等都是5G在单一的点上的突破的话，那么mMTC的出现，则允许5G将上述的点全部串起来，形成一张网，而这张网，我们可以将之称为智慧城市。
　　为了更好的理解智慧城市，我们设想一个未来通过5G或者6G、7G等实现的新型智慧城市。
　　现阶段的＂智慧城市＂，已经做到了无人售票、无人检票、无人超市等小规模＂智慧＂，我们想通过5G打造的智慧城市是这样的：20XX年，小编是著名上市企业、全球500强、青岛模范企业软媒-IT之家的一名普通员工，早上起床要坐公交车去公司。
　　刚出门，小编的5G手机软媒XS就收到了IT之家App最新的公交车实时停靠信息，该技术通过5G网络实时传输，可以看到你需要坐的那辆公交车到哪里了。当然，公交车也是无人驾驶的——也就是前面说到的车联网。
　　当公交车距离小编所需等待车站还有几分钟的时候，手机会提醒小编需要加速了，以免迟到。
　　到站后，小编将吃完的煎饼果子垃圾袋儿随手扔进旁边的智能垃圾箱，刚好无人驾驶智能垃圾车过来了，＂滴滴＂两声跟智能垃圾箱打个照面，顺手将垃圾桶里的垃圾带走。
　　刚进园区，就看见玄隐在停车。小编靠近一看，玄隐刚睡醒，感情这一路上都靠自动驾驶来的啊。
　　到办公室，小编打开5G时代的标配8K高清显示器，刚准备办公，一看还有半个小时才到上班时间。于是小编拿出微软赠予玄隐、玄隐用完之后又丢给小编的VR头盔，看了一会高清直播，顺带玩了一会软媒最新的VR游戏—IT跳水王，真是美好的一天啊。
　　上述其实就是未来5G能带给我们的生活场景，包括但不仅限于上述的描述场景。上述场景只是描绘了与我们普通上班族最息息相关的一幕，这些，都将在不久的将来成为现实。
　　所谓智慧城市，就是将5G的优势发挥到位，把VR、AR、车联网、工业物联网、医疗、农业物联网等单一场景全部串起来，组成一张网。我们说万物互联、互联网，都连不起来、组不成一张网，还叫什么互联网？
　　5G带给我们的想象是无限的，而且这些想象中的有些场景已经变成了现实。但并不是所有人都看好5G，也有人会觉得5G就是个噱头，4G刚出来的就说要打造智慧城市，结果还不是那个样。那么事实到底是怎么样的呢，5G真的只是噱头吗？
　　五、5G被夸大了吗
　　1月17日，华为创始人任正非在深圳华为总部接受多家国内媒体采访。任正非表示，5G实际上被夸大了它的作用，也被更多人夸大了华为公司的成就。因为我们跑得太快了，我们的年青人按捺不住自己的兴奋，一直讲啊讲，就把事情夸大了。
　　任正非在采访中表示，实际上现在人类社会对5G还没有这么迫切的需要。人们现在的需要就是宽带，而5G的主要内容不是宽带。5G有非常非常多的内涵，这些内涵的发生还需要更多需求的到来，还需要漫长的时期。不要把5G想象成海浪一样，浪潮来了，财富来了，赶快捞，捞不到就错过了。5G的发展一定是缓慢的。
　　我们从任正非的话中，可以获取两个很重要的点：一个是5G的潜力很大，有＂非常非常多的内涵＂，再一个是5G＂现在人类社会对5G还没有这么迫切的需要＂。
　　其实任正非的话被很多媒体误解了，认为5G就是噱头。5G真是噱头，那么多人都挤破了头也要挤进去？怕不是疯了。
　　任正非在采访中说的很明白了，5G现阶段的需求没有那么迫切，因为在5G领域，百废待兴。有了框架，还需要更多的砖瓦来完成5G这座大厦的建设；5G有很多的内涵，这就意味着5G不仅仅是一种技术的演进，更是一种技术上，从点到面的认知改变。
　　我们说科技改变生活，说的就是这个意思。
　　对单一的领域或者某个特定的点产生了影响，这不叫改变生活，这只能叫做改变生产方式。5G要做的，就是慢慢的将这些点连起来，即便之后会出现6G、7G，但是5G的物联网的思维模式，将继续影响6G、7G，直到真正的＂5G＂智慧城市的出现。
　　目前，5G手机也都在慢慢的推出。现在已有19个主要的OEM厂商与高通合作，将推出5G手机——包括三星(Samsung)、LG、索尼(Sony)、vivo、OnePlus、OPPO等安卓领先智能手机制造商，还包括NETGEAR在内的移动数据产品制造商，而华为有自己的5G技术，也将推出5G终端。
　　而在运营网络方面，今年晚些时候，中国、美国、欧洲和亚洲的移动网络运营商——包括中国移动、AT&T、Verizon、德国电信、NTT DoCoMo、SK电讯以及其他许多公司——将开始进行第一批符合标准的移动5G NR网络试验。5G NR标准一旦完成，意味着真正的5G NR移动网络和移动设备即将到来。
　　我们可以看到的是，从运营商到通信厂家到手机终端制造商再到普通消费者，对5G都持以开怀拥抱的态度，这也是5G的魅力。
　　六、总结
　　5G为我们描绘了一个美好的未来，而5G的应用场景在不久的将来都会变成现实，这是趋势，更是目标。
　　参考资料：
　　高通官网
　　新浪科技，《任正非：5G被夸大了作用 社会对5G没这么迫切需要》
　　通信产业网，《中国联通爱立信携手：共建青岛港5G智慧码头》
　　知乎，《5G可以运用在哪里》
　　C114，《驳<5G将会彻底失败>》
　　山东联通5G峰会