5g的关键技术有哪些？六大基本特点

5G的三大场景不仅要解决人们一直关注的速度问题，让用户在使用通信时获得更快的速度，而且对功耗、时延等提出了更高的要求，一些方面完全超出了人们对传统通信的理解，要把更多的能力整合到5G中。在这三大场景下，5G还拥有完全不同于传统移动通信的特点，有些特点并不包括在三大场景中，但必须要逐渐完善，成为5G体系的特点。5G具有六大基本特点。

每一代移动通信技术的更迭，用户最直接的感受就是速度的提升。

3G时代刚到，人们大为惊喜，但几年以后，日益增长的需求已不是3G可以满足的，于是人们开始期待4G。4G时代到来，网速取得重大突破，人们惊叹不已，移动手机上传输文件、观看视频完全不会再卡壳，下载一部高清电影只需几分钟。而5G的速度高达1Gbps，最快可达10Gbps，速度单位已不再以Mb计算，下载一部超清电影只需几秒，甚至1秒不到，快得像火箭！这种令人叹为观止的高速度，5G时代将全面应用到所有智能技术移动终端产品上。

网速的大幅提升能保证我们的网络体验品质。最开始的网上内容叫新闻组，没有图像，只有文字内容。那时候有个朋友过年给我发了一个经过高度压缩的问候视频，只有2M，但是我花了好几个小时来下载。在3G时代，我们使用微博等功能的时候，有图片的话都被默认为缩略图，想看的时候需要点击一下才能打开，在4G时代，这些图片就都是默认打开的，这也是网络速度得到大幅提升的结果。

5G时代，值得我们注意的不仅仅是手机，高速度的5G网络将承载增强移动宽带（eMBB）的应用场景，最贴近日常生活的就是在家里用智能电视收看超高清视频。与此同时，多样终端产品也在积极研发当中，以迎接5G时代带来的超高速度所成就的大流量应用。

4G用户一般体验的速度可以做到上传6Mbps，下载50Mbps，通过载波聚合技术可以达到150Mbps左右。5G理论上可以做到每一个基站的速度为20Gbps，每一个用户的实际效度可能接近1Gbps，如此高的速度不仅是用户下载一部超清电影1秒钟完成那么简单，它还会给大量的业务和应用带来革命性的改变。

在传统互联网和3G时代，受到网络速度影响，流量是非常珍贵的资源，所有的社交软件都是访问机制，就是用户必须上网，才能收到数据。而4G时代，网络速度提高，带宽不再是极为珍贵的资源了，社交应用就变成了推送机制，所有的信息都可以推送到你的手机上，你随时可以看到，这意味着你的手机是永远在线的，这样的改变让用户体验发生了天翻地覆的变化，用户量也出现了井喷式增长。

5G速度大大提升，也必然会对相关业务产生巨大影响，不仅会让传统的视频业务有更好的体验，同时也会催生出大量新的市场机会与运营机制。

举一个非常典型的例子。直播业务在4G时代已经有了惊人的增长，带来巨大的商业机会，但4G的上传速度只有6Mbps，而当较多人同时使用时，这个速度还无法保证，卡顿很常见，直播效果受到影响，尤其是一些需要支持高清直播的内容，体验感较差。5G的上传速度达到100Mbps左右，网络切片技术还可以保证某些用户不受拥堵的影响，直播的效果会更好。在此背景下，每一个用户都有可能成为一个直播电视台，当下火爆的新媒体和传统的电视直播节目势必面临全新的竞争。

高速度也会带来新的商业机会。虚拟现实（Visual Reality，VR）就可能借5G实现突破。今天VR的体验很差，很重要的一个原因就是速度无法支持。VR要想很好地实现高清传输，需要150Mbps以上的带宽，这在大部分网络中都无法实现。5G的到来，会大大改善VR的体验，VR产业的大发展完全可期。

高速度还会支持远程医疗、远程教育等从概念转向实际应用。远程医疗可行的基础就是低成本，同时又需要高清晰的图像传输，需要低时延的操作，这些都要以高速度的网络作为基础。

高速度是5G不同于4G最显著的一个特点。人类对于速度的追求是永无止境的，所以也永远没有所谓的够用，3G不够用，4G不够用，5G也会不够用。人类会一直追求用各种新技术来支持更大的带宽、更高的速度，并在此基础上支持更多的服务，让传统的业务和服务有更好的体验。

各种业务的大发展对5G网络提出了更高的要求，网络需要无所不包，广泛存在。只有无处不在的网络，才能支撑日趋丰富的业务和复杂的场景。例如，目前，我们在地下停车场，如果没有网络，虽然有一定的麻烦，但还可以忍受。如果无人驾驶广泛采用，地下停车场仍无网络，这些无人驾驶汽车就无法自动进入车库停车充电，因此这个网络必须广泛存在。

泛在网有两个层面：一个是广泛覆盖，一个是纵深覆盖。广泛覆盖是指人类足迹延伸到的地方，都需要被覆盖到，比如高山、峡谷，此前人们很少去，不一定需要网络覆盖，但是到了5G时代，这些地方就必须要有网络存在，因为无论是智能交通还是其他业务，都需要通

过稳定可靠的网络进行管理，在没有网络的地方是无法管理的。同时，通过覆盖5G网络，可以大量部署传感器，进行自然环境、空气质量、山川河流的地貌变化甚至地震的监测，5G可以为更多这类应用提供网络。

纵深覆盖是指人们的生活中已经有网络部署，但需要进入更高品质的深度覆盖。今天，大部分人家中已经有了4G网络，但卫生间等狭小空间的网络质量经常不是太好，地下车库大多没信号，想要在这种环境中处理事情，会面临无网络的尴尬。5G时代，以前网络品质不好的卫生间、没信号的地下车库等特殊场所，都能而且需要被高质量的网络覆盖。因为未来家里的抽水马桶可能是需要联网的，马桶可能可以自动帮你做尿常规检查并传到云端，通过大数据对比，确定你的健康情况，通过各方面的提升来改善你的身体状况，这可能会成为智能健康管理体系的一个重要组成，进而对人的身体改善起到非常重要的作用。

从某种程度上来说，泛在网比高速度还重要。试想一下，如果只是建一个覆盖少数地方、速度很高的网络，并不能保证大面积5G服务与体验，相当于一种优质产品只有极少的人能够体验，这肯定是不行的。在3GPP的三大场景中没有提泛在网，但泛在的要求是隐含在所有场景中的。

在4G时代以前，我们常常会遇到手机没信号或者信号弱的问题，尤其是在较偏远的地方。因为在3G和4G时代，我们使用的是宏基站。宏基站的功率很大，但体积也比较大，所以不能密集部署，导致离它近的地方信号很强，离它距离越远，信号越弱。但到了5G时代，微基站将会逐步建立，几乎不用再担心信号不足的问题。

微基站，即小型基站。微基站的部署可弥补宏基站的空白，覆盖宏基站无法触及的末梢通信，为泛在网的

全面实现提供可能，使得所有的智能终端都能突破时间、地点和空间的限制，在任何角落连接到网络信号。

随着技术的不断发展，网络速度变得越来越快，同时设备功耗也变得越来越高。谷歌眼镜之所以不能大规模商用，很大一部分原因就是功耗太高，用户体验太差。

从这个角度而言，降低功耗是个很大的问题，5G要支持大规模物联网应用，就必须考虑功耗方面的要求。一个实际的例子是，可穿戴产品近年来取得一定的发展，但也遇到很多瓶颈，其中体验较差，是难以进入普通民众生活的主要原因。比如智能手表，每天甚至几个小时都需要充电，导致用户的体验非常差。未来，物联网产品都需要通信与能源，虽然今天可以通过多种手段实现通信，但能源的供应大多只能靠电池，为了确保产品的使用时间长，必须把功耗降下来，让大部分物联网产品一周充一次电，或者一个月充一次电，以改善用户体验，越来越丰富的物联网产品才会得到普通大众的广泛接受。

低功耗主要采用两种技术手段来实现，分别是美国高通等主导的eMTC和华为主导的NB-IoT。

eMTC基于LTE协议演进而来，为了更加适合物与物之间的通信，也为了成本更低，对LTE协议进行了裁剪和优化。eMTC基于蜂窝网络进行部署，其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1Mbps的峰值速率。

NB-IoT的构建基于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT不需要像5G的核心技术一样重新建设网络。虽然NB-IoT的传输速度只有20K左右，但却可以大幅降低功耗，使得设备有很长的时间不用换电池。这一特点对于各种设备的大规模部署都是有好处的，也能满足5G对于物联网应用场景低功耗的要求。NB-IoT和eMTC一样，是5G网络体系的一个组成部分。

低功耗的要求非常广泛，举一个典型的例子。对于河流的水质监测，几十公里或是几公里设立一个监测点，监测结果不够准确，要找到污染源非常困难，而设立大量常规的监测点，成本又太高，这就需要设立大量成本低的监测点，及时回传数据。如果采用低功耗技术，将监测器布置在河流沿线，半年换一次电池，维护的成本就很低，从而形成有价值的应用。

5G的一个新场景是无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。正常情况下，人与人之间进行信息交流，140毫秒的时延是可以接受的，不会影响交流的效果。但对于无人驾驶、工业自动化等场景来说，这种时延是无法接受的。5G对于时延的终极要求是1毫秒，甚至更低，这种要求是十分严苛的，但却是必需的。3G网络时延约100毫秒，4G网络时延约20~80毫秒，到了5G时代，时延将会逐步下降至1~10毫秒。

5G低时延的特点，必将使自动驾驶和车联网等领域迎来大爆发。通常来说，无人驾驶汽车需要中央控制中心和车进行互联，车与车之间也应该进行互联，在高速前进中，一旦需要制动，需要瞬间把信息传送到车上，车的制动系统会迅速做出反应。100毫秒左右的时间，车会向前冲出几米，这就需要在最短的时延内，把信息传送到车上并得到及时反应，否则后果不堪设想。

不仅如此，相关交通枢纽上还将部署大量传感器和摄像头拍下视频，通过大数据传输形成动态流量图，行人可轻松直观地看到交通实况，智能交通体系将全面建成。该技术还有望用于比赛实况转播，人们在移动终端上即可看到个性化的体育赛事直播，进行全方位无死角观看。

智慧交通的应用只是5G时代的开端，而真正的王者，是无人机。

在无人驾驶飞机上，低时延的要求同样很高。比如，当成百上千架无人驾驶飞机编队飞行时，为了确保安全，每一架飞机之间的距离和动作要极为精准，哪怕是其中一个信息传输延迟太久，都有可能引发重大灾难性事故。而在工业自动化领域，机械臂在操作零件组装时，要想做到高度精细化，制造出高质量的产品，也需要超低时延。

当前，在传统的人与人通信，甚至人与机器通信时，要求都没有这么高，因为人的反应相对较慢，也不需要机器那么高的效率和精细化。要满足低时延的要求，必须在5G网络建构中找到减少时延的办法。可以预见，边缘计算这样的技术将被用到5G的网络架构中。

2017年，中国首个低空数字化应用创新基地在上海揭幕，该基地将搭建4G+5G网络，进行低空飞行实验，探索“空中走廊”的可能性。利用5G更大的带宽、更高的速度和超低时延，无人机将达到更加精准的控制和及时通信的效果。

低时延还有一个重要应用领域，就是工业控制。这个领域对于时延要求最高，一台高速度运转的数控机床，发出停机的命令，这个信息如果不及时送达，而是有很高的时延，就无法保证生产出的零件是高精密的。低时延就是把信息送达后，机床马上做出反应，这样才能保证精密度。

低时延需要大量的技术进行配合，需要把边缘计算等技术和传统网络结合起来，对特殊的领域提供特殊的服务与保障。

移动通信的基本联系方式是蜂窝通信，现在一个基站基本只能连四五百部手机，国际电信联盟的期望是每一平方公里有100万个终端。爱立信有一个预测，人类未来会有500亿个连接。我们现在的预测是，到2025年，中国会有100亿个移动通信的终端。

传统的通信中，终端是非常有限的，这是因为在固定电话时代，电话是以人群来定义的，比如说家里一部电话，办公室一部电话。而手机时代，终端数量大爆发，因为手机是按个人来定义的。4G时代的智能终端产品已不再局限于移动手机，智能手环、平板电脑、智能电器、无人机等都已进入人们的日常生活。

为什么说到2025年中国会有100亿个移动通信的终端？有两个方面的原因。

第一个原因是，到了5G时代，终端不再按人来定义，而是每个人可能拥有数个终端，每个家庭拥有数个终端。届时，智能产品将更加层出不穷，并且通过网络相互关联，形成真正的智能物联网世界。以后的人类社会，人们不再有上网的概念，联网将会成为常态。

数据显示，2018年，中国移动终端用户已经达到15亿，其中以手机为主。从发展趋势来看，5G时代接入网络中的终端，不再以手机为主，还会扩展到日常生活中的更多产品。换句话说，眼镜、笔、皮包、腰带、鞋子等都有可能接通入网络，成为智能产品。家中的门窗、门锁、空气净化器、加湿器、空调、冰箱、洗衣机都可以接入5G网络，相互之间进行信息传递，普通家庭真正成为完全智能化的智慧家庭。

第二个原因是，社会生活中以前不可能联网的设备也会联网工作，变得更加智能。比如汽车、井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施，之前的功能都非常单一，谈不上什么智能化。而5G将赋予这些设备新的功能，成为智能设备。所谓4G改变生活，5G改变社会，其要义就在于此。

大数据以前是通过传统渠道获得信息，如果未来我们有100亿个终端可以传输数据，那么我们拥有的数据量将会大大增加。有了这么大的数据量，人工智能的能力才会变得强大，才会变得有价值，这对于社会效率的提高是非常有价值的。

5G时代还会创造出很多以前人们日常生活中没有的新产品，比如家中会有环境宝这样的产品，用来进行室内空气品质的监测，并根据监测结果智能控制家中的空气净化器、空调，甚至暖气。马桶也将更加智能化，不但可以冲洗，还可以进行日常身体的健康检查。

我们可以大胆设想一下未来的场景：

下班回家，房间的智能空调和电灯便根据你的室外体温自动开启，温度调节到室内体感舒适的温度；智能微波炉通过感应自动加热晚餐。餐后，浴缸自动放水，调节到适合你的温度；智能电动牙刷记录下你的口腔健康状况。如果此时有事需要出行，车库的门自动开启，一上车就立刻可以看到去往目的地的实时路况。

未来的所有设施，甚至穿戴产品，都有可能连接到移动网络，形成无比强大的数据库，虚拟与现实无缝对接，带来全新的智能时代。

万物互联带来的还有市场大爆发。随着大量的智能硬件进入5G网络，设备的连接数量会从原来的几亿或十几亿，增加到百亿。大量的设备可以成为大数据的信息收集终端，从而大幅提升服务能力。在这个基础上，云、人工智能才有更加广泛的发展。

安全似乎并不是3GPP讨论的基本问题，但依个人之见，它也应该成为5G的一个基本特点。具体来说，传统的互联网要解决的是信息传输速度、无障碍传输问题，自由、开放、共享是互联网的基本精神，但建立在5G基础上的智能互联网，功能更为多元化，除了传统互联网的基本功能，更要建立起一个社会和生活的全新体系。正因如此，智能互联网的精神也变成了安全、管理、高效、方便。

其中，安全是对5G时代的智能互联网的首位要求。没有安全保证，可以不建5G；5G建设起来后，如无法重新构建安全体系，将会产生巨大的破坏力。

可以设想一下，如果无人驾驶系统很容易被攻破，像电影剧情一样，道路上的汽车可能很容易被黑客控制。如果智能健康系统被攻破，大量用户的健康信息被泄露。如果智慧家庭被入侵……这个世界将会变成何等模样？这些可怕的场景不应该出现，安全问题也不是修修补补可以解决的。

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，应该加入安全机制，信息应该加密，网络不应该是开放的，对于特殊的服务需要建立起专门的安全机制。网络不是完全中立、公平的。举一个简单的例子。在网络保证上，普通用户的上网服务，如果只有一套系统保证网络畅通，用户可能会面临拥堵。但在智能交通领域，需要多套系统保证其安全运行，保证其网络品质，在网络出现拥堵时，必须保证智能交通体系的网络畅通，且这个体系也不是一般终端可以接入并实现管理与控制的。

根据全国电子商务交易额统计，手机支付的用户比例已经从2014年的33%上升到如今的超过75%。在将来5G时代的物联网中，每一个商品都将装上传感器，完成

无人值守和自动购买。目前，无人超市正在全国部分城市试点。

在目前的移动支付体系中，安全问题也是一重大隐患，盗卡盗号、支付诈骗和非法融资的情况屡见不鲜，这也成为很多用户不愿选择移动支付的主要原因。而到了5G时代，有了大数据、云计算和人工智能的技术，移动支付的安全性问题将会逐步解决。各大金融机构已经紧跟时代步伐，研发新的智能支付产品，智能终端有望成为移动金融安全终端，新的安全体系将会重构。

随着5G的到来，传统的互联网TCP/IP协议也将面临考验。传统互联网的安全机制非常薄弱，信息都是不经加密就直接传输，这种情况不能在智能互联网时代继续下去。随着5G的大规模部署，将会有更多的安全问题出现，世界各国应该就安全问题形成新的机制，最后建立起全新的安全体系。

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