从移动宽带到万物互联（5G物联网业务发展）

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从移动宽带到万物互联
                ——5G技术及业务发展

        信息和通信技术（ICT）产业已经进入又一个升级周期，以往每一轮技术升级都获得了成功。2G与3G的成功以及当下4G的前景正在促成人们对新的5G移动通信系统的期待。这些移动技术的成功兴起推动传统电话由固定向移动的转变，并且已经把互联网带到每一个用户的手中。全世界都对5G的发展充满信心。我们曾经见证了移动网络逐渐成为不可或缺的基础网络，深入影响着我们的日常生活并促进着数字化经济的发展。这一趋势在5G时代将进一步扩展，提升用户体验并以信息和通信技术助力工业生产，而物联网将演变为新的模式。
        一、移动通信技术的演进
        从1G到4G，移动通信每一代的变化都给人感觉大有不同，从简单的语音通信到目前4G网络提供的移动数据通信，移动通信技术的发展可谓是日新月异。
        1、第一代移动通信技术（1G）
模拟式移动电话系统，自1980年代起开始使用，直至由2G数字通信取代。只能提供语音业务。
        2、第二代移动通信技术（2G）
数字式移动电话系统，1990年开始使用，除了可以提供语音业务外，还可以提供短消息和最高384Kbps的低速数据业务
        3、第三代移动通信技术（3G）
支持中高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。3G的代表特征是提供中高速数据业务，速率可达42Mbps以上。
        4、第四代移动通信技术（4G）
       可以支持高速数据传输的移动通信技术。4G在3G的基础上进一步提高了网速，单载波最高可达150Mbps，同时提高了单基站最大连接数，单基站最高可支持1200个链接。
        社会对无线连接的需求，主要来自越来越多的移动多媒体服务和应用，并且推动了移动流量的指数成长。据推测从2010年到2020年，移动流量将上升250倍。机器类通信将变得越来越重要，而到目前为止人类仍然是通信服务的主要对象，预测显示未来通信设备的数量在2020年将达到250亿，这里不仅包括以人为中心的通信设备，更多的是机器类的通信设备。
机器类和人机无线通信在众多领域和行业的应用不断增多，对无线网络出了大量而广泛的需求，所以5G应运而生。
        二、5G的技术优势
        与4G相比5G有着超高的速率、超低的时延和超大的链接能力。
        1、超高的速率：4G目前的最高速率可以达到150Mbps，而5G目前理论上最高可以达到10Gbps。是4G的60多倍。超高的速率也意味着超大的容量。如果某个用户想以1Mbps的速度上网，那么4G最多可以同时承载150个这样的用户，而5G则可以同时承载1万个。
超高的速率和超大的容量为万物互联提供了基础，例如：无人驾驶的数据流量需求为700Mbps左右，显然4G是做不到的，而5G则可以驾轻就熟。
        2、超低的时延：4G的时延大约在50ms左右，最高也可达到150ms。而5G的时延最低可达到1ms。时延的降低可以为更高精度的需求提供可能。而低时延的需求大量来自机器类和人机通信。例如远程医疗，中国联通已经率先实现了通过5G网络远程操控手术机器人为病人实施手术，时延低带来的好处是“伤口平整，没有一丝血迹”。低时延还能使无人驾驶成为可能，自动汽车可以更及时地处理发现的障碍物和复杂路况以及复杂天气带来的影响。从而保障自动汽车的安全性、灵活性和机动性。
超低的时延是5G最大的优势，低、中、高级的物联需求都可以支持。
        3、更大的链接能力：4G目前的单基站最大链接数为3600个（3个小区）。而5G单基站最大链接数可达到百万级。超大链接数对5G网络提出了极高挑战，百万级的链接可以支持海量通信终端接入，它是万物互联的基础。
        三、5G都能做什么？
        1、工业智造2025
        5G网络将实现工厂内海量传感器、机器设备和信息系统的相互连接。连接产生的海量数据由数据管理平台和人工智能系统实时接收和处理数据，并将相关分析、决策反馈至工厂，完成智能制造模式的生态闭环。同时，5G技术下的物联网络覆盖全球，连接着广泛分布的跨区域的商品、客户和供应商等，实现了对产品完整生命周期的全连接，最终形成一个基于大数据与AI的生态系统循环。
        智能制造的一个典型例子就是用户定制，智能制造实现后，用户可依据自己的喜好来低成本定制产品，较以往私人订制成本大幅下降，真正成为老百姓买得起的私人订制。
        2、智能汽车（无人驾驶）
        作为工业智能制造的细分领域——汽车智能制造行业的发展将为人们带来极大的出行便利。随着5G、AI技术进步，人们将越来越重视智能化的车联网功能。智能汽车可以同周边车辆、道路环境和相关基础设施等产生信息交互，获得比搭载传感器的单台车辆更多的周边信息，大大增强对周围环境的感知。此外，智能化车联网还将实现“智能决策”、“协同控制和执行”等功能。自动驾驶技术将在5G时代迎来更进一步的发展，5G可以连接比4G更多的节点，同时可以传输海量数据，非常适合应用于信息交互复杂的自动驾驶场景;5G网络可以保障车与车、车与路、车与其它障碍物之间的信息交互延时在1毫秒内，车辆在自动驾驶场景下可以即时处理周边的各种突发情况;另外，5G的云化服务功能也将更好地满足海量连接的应用需求。
        在未来，车联网将融合云计算、5G网络、人脸识别、智能视频监控报警、防碰撞和整车安全运行监管等技术，实时掌握运输车辆状况以及驾驶员的驾驶行为，及时预警违规和异常行为，有效防范事故的发生。车联网技术是未来智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统的基础和关键技术。随着LTE技术演进到5G，5G网络将支持更多的车联网应用场景。
        3、远程医疗
        近日，我国首例基于5G的远程手术成功了。位于海南的一位专家通过5G网络，进行远程操控，用时近三小时，成功为身处中国人民解放军总医院的患者实施了"脑起搏器"植入手术，揭开了医学史上的新篇章。与传统的看病模式不同，病人无需与专家实地面对面交流，医生通过计算机网络科技等多媒体技术，进行远程诊断以及相关数据的传输，随之，医生会给予病人相应的治疗方案和措施。这种远程医疗不仅能够节省医生和病人的时间和精力，更重要的是一些医学条件比较落后的地区的人们也能及时看病，不再有时空的限制。
        5G之前，远程医疗已经得到了应用和发展，但是仍然存在着一些问题。比如信号质量会影响整个诊疗过程的连续性，也会影响图片、视频、语音的质量，进而对于医生的正确性判断将会造成误差。而现今5G的诞生，将会给远程医疗注入一股更加新鲜的血液。
        5G下的远程医疗，首先就是高质量、高速度的网络。高分辨率的图片和视频能够使医生更加及时准确地判断出病人的病情，才能更好地对症下药。全范围覆盖、不中断的网络信号有利于医生在进行远程手术时不会因信号的问题而致使手术中断，危机患者生命。
        其次，打破了时空的限制。设想一下，未来一位患者坐在家里，手边有类似手机、电脑的智能终端，终端的另一头连着数个国家的专家团队。专家团队的电脑上会不断地同时出现患者的照片、身体内部图、B超图等各种图片及信息，专家们根据所得的共享的数据讨论患者的病情，并给出合理的诊断。而且，不论是白天还是晚上，不论是城市，还是乡村，患者都能随时随地接触到最有经验的专家们，而不用再去医院排上一整天的队，做上一整天的各种检查项目。并且，5G下的远程医疗也可以实时监控有关情况。医生不用再挨个查房，就可以进行远程查房，也可以对于患者后期的康复情况进行实况了解，患者的转院、治疗方案的变更都能第一时间传达出去。
        最后，就是提高医疗设备和医疗数据的共享度了。现今，市面上已经出现了各种医疗设备和医疗仪器了，这些设备通过接入网络，能够检测病人身体各项指标，实时传送数据信息。而医疗设备也能更好地实现共享，节省资源。
        4、生活娱乐方面
        VR这个概念炒得非常火，不过随着越来越多人体验过VR之后，热度却渐渐降了下来。原因就是，VR的技术显然还没有成熟，体验过后会发现，一些VR头盔会给人带来眩晕感，而且随着玩的时间加长，这种眩晕感越重。其实就是因为数据传播的速度跟不上我们大脑和眼睛的反应时间，两者产生了一个时间差，虽然看起来非常小，但却能在我们的身体上产生很大的反应。
5G的低时延性，使VR的发展瓶颈得以突破，所以未来我们就会像《头号玩家》里的人都能在“绿洲”上畅游，或者足不出户就能领略全世界的风景。
        5G的应用绝不仅是上述四个方面，5G的应用遍及全社会各行各业，如：应急通信、媒体点播、智慧城市、交通运输、虚拟现实和增强现实、智能建筑、智能办公、农业生产、智能渔业等等等等。