新的第五代（5G）無線基礎(chǔ)設(shè)施不僅為新應(yīng)用打開了大門，而且還將極大地改善當(dāng)今針對4G和更早世代無線技術(shù)而存在的應(yīng)用。借助5G網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)性能，通信將更加快速，并且隨著延遲顯著降低，無線通信的交互性也將得到改善。這對于消費者體驗以及機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信大有裨益。

5G將包括三類服務(wù)，它們都通過單一移動網(wǎng)絡(luò)提供：

增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB）：人類訪問的內(nèi)容和服務(wù)

大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）：對服務(wù)水平要求較寬松的低功率設(shè)備之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換

超可靠低延遲通信（URLLC）：對服務(wù)水平要求較嚴(yán)格的設(shè)備之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換

本文將探討5G帶來的增強(qiáng)如何改善現(xiàn)有應(yīng)用，并為更多創(chuàng)新應(yīng)用構(gòu)建起平臺。

5G無線與應(yīng)用

5G通信是一種設(shè)備間通信手段，更是一種改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用的真正的使能技術(shù)。讓我們來探索一下5G無線網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有應(yīng)用和新興應(yīng)用的意義。

互聯(lián)網(wǎng)使能

5G網(wǎng)絡(luò)最早也是最大規(guī)模的實施將專注于為智能手機(jī)和平板電腦等消費設(shè)備帶來互聯(lián)網(wǎng)連接，但憑借其高速、低延遲無線連接的能力，5G還將作為家居（固定無線訪問）的互聯(lián)網(wǎng)接入通道出現(xiàn)在消費者眼前。波束成形（將信號聚焦成束，指向用戶而不是向所有方向廣播）等技術(shù)將改善用戶信號的完整性，同時盡可能減少對其他用戶的信號干擾。

虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實

在虛擬現(xiàn)實（VR）中，頭戴式設(shè)備構(gòu)建了用戶可以與之交互的合成（由計算機(jī)生成）世界。VR頭戴式設(shè)備具有實時頭部追蹤功能，可以根據(jù)用戶的控制來改變對這個世界的視角。增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）并不構(gòu)造合成世界，而是通過頭戴式設(shè)備或智能手機(jī)將合成的物體疊加到用戶所見的真實世界中。

這兩種技術(shù)都將受益于5G網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)的能力：5G的速度將會支持在遠(yuǎn)程云構(gòu)建合成世界并傳輸（稱為“云渲染”）到VR設(shè)備。借助5G低延遲通信，頭部運動可以迅速得到響應(yīng)，因而只需渲染用戶當(dāng)前的世界視野所需的內(nèi)容。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是指與日常物品（例如洗碗機(jī)、門鈴）的互聯(lián)網(wǎng)連接。5G可提供的速度和容量將促使新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和服務(wù)呈現(xiàn)爆炸式增長，但這要等到成本降低后才能實現(xiàn)。這種擴(kuò)張在一定程度上緣于5G網(wǎng)絡(luò)能夠連接到小范圍內(nèi)的大量設(shè)備（例如：一平方米區(qū)域內(nèi)的一百萬個端點設(shè)備）。5G可以支持與區(qū)域中大量設(shè)備通信的一種方式是通過所謂的多輸入多輸出（MIMO）。MIMO可能涉及增加基站的天線數(shù)量以擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)容量；它也可以指使用多徑傳播在同一無線電信道上發(fā)送和接收多個數(shù)據(jù)信號。不管是哪種情況，這都意味著無需額外的無線電頻譜便能與更多設(shè)備進(jìn)行通信的更強(qiáng)大能力。

自動駕駛汽車

自動駕駛汽車（AV）是無需人類參與即可巡航的汽車，例如無人駕駛汽車。當(dāng)今的AV還只能在沒有5G無線基礎(chǔ)設(shè)施的情況下工作，但是借助速度更快、延遲更低的5G通信，新興AV技術(shù)將有能力提供新的服務(wù)。這種改進(jìn)的通信可以為司機(jī)和乘客提供一系列服務(wù)，包括娛樂（如視頻、音樂）和寬帶訪問。通過集成的事故或交通擁堵情況更新，司機(jī)可得益于自動調(diào)整的導(dǎo)航和路線，也可獲益于通過車輛到車輛（V2V）通信來優(yōu)化交通流量，例如在車輛之間小范圍地協(xié)調(diào)變道行為。

監(jiān)控

監(jiān)控，或者基于視頻和音頻的活動或行為監(jiān)視，將因5G技術(shù)而產(chǎn)生顯著改變。如今，大多數(shù)監(jiān)控解決方案都依賴互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）網(wǎng)絡(luò)，通過Wi-Fi連接到提供有限帶寬的Internet服務(wù)提供商（ISP）。許多此類解決方案允許雙向通信，但是這種通信可能會受制于非對稱IP網(wǎng)絡(luò)（即下載速度較快但上載速度較慢）。 5G網(wǎng)絡(luò)提供的可用帶寬將使高分辨率視頻（例如1080p高清（HD）視頻）能夠流暢串流，這是第三代（3G）或第四代（4G）無線網(wǎng)絡(luò)無法輕松支持的。

5G通信的速度還將支持云端實時人臉檢測和識別。在捕獲高分辨率視頻幀時，攝像頭將能夠上傳每一個幀到云端進(jìn)行處理。這個過程還可以進(jìn)一步優(yōu)化，即通過在攝像頭上執(zhí)行面部檢測，然后將檢測到的人臉（每個給定人臉的框定區(qū)域）分發(fā)到云中互相獨立的多個服務(wù)器。這個步驟將促進(jìn)對5G基礎(chǔ)設(shè)施更好的利用，這是因為發(fā)送到云端的圖像將會更小，因此可以在接收時進(jìn)行處理，將復(fù)雜的識別過程并行處理。

智能城市

智能城市部署了各種類型的物聯(lián)網(wǎng)傳感器（包括計量表、控制器、照明設(shè)備、屏幕等），并且以一種有效管理城市及其資源的方式使用這些傳感器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括交通、電力、水、廢物、犯罪和幾乎所有可能在城市中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。例如，垃圾車收集可回收物時可以計算質(zhì)量，預(yù)測出垃圾進(jìn)入垃圾處理設(shè)施的流量，然后確定垃圾設(shè)施處理垃圾的能力。

智能城市的概念已經(jīng)存在了十多年，但一直缺少一種與城市中存在的大量傳感器進(jìn)行有效通信的方法：例如，城市中在某個區(qū)域周圍也許就分布有可以檢測到洪水（包括深度和流量）的傳感器。5G技術(shù)提供了一個平臺，讓所有這些傳感器都可以通過該平臺共存，并在傳感器自身和中央云端基礎(chǔ)設(shè)施之間進(jìn)行通信。只有5G無線網(wǎng)絡(luò)可以支持物聯(lián)網(wǎng)傳感器在整個城市的規(guī)模上產(chǎn)生和聚集的數(shù)據(jù)規(guī)模，其中管理這種彈性的處理需求集所必需的可伸縮處理能力由云計算提供。

娛樂

4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用通常發(fā)生在向終端（例如電話或平板電腦）傳送內(nèi)容的過程中：如用戶在設(shè)備上觀看視頻。實時傳送的某些類型的數(shù)據(jù)（例如體育賽事或音樂會）會引起一些問題。即使許多用戶正在流式傳輸相同的內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)也需要將其獨立地傳遞給每個用戶。多媒體廣播/多播服務(wù)（MBMS）使用戶可以共享通過一個流傳遞的內(nèi)容，從而減少數(shù)據(jù)使用的帶寬。這種功能已通過MBMS按需操作（MOOD）進(jìn)行了擴(kuò)展，當(dāng)訪問相同內(nèi)容的設(shè)備數(shù)量超過定義的某個閾值時，便可以通過該功能動態(tài)地從單播切換到多播分發(fā)。隨著通過5G網(wǎng)絡(luò)傳播的內(nèi)容越來越多，MOOD將會使數(shù)字電視改頭換面。

云游戲

云游戲（又稱游戲點播）讓用戶可以通過對等設(shè)備（如智能手機(jī)、計算機(jī)或智能電視）玩云端托管的游戲，其中游戲視頻會以和其他視頻串流相同的方式串流至對等設(shè)備。不久前由Google開發(fā)并發(fā)布的云游戲平臺Stadia可能會是5G功能的重要受益者。該平臺通過對等設(shè)備（例如平板電腦）將游戲和視頻渲染的高級計算放到云中進(jìn)行，以流媒體方式傳回游戲視頻，同時將用戶輸入獲取到云中以進(jìn)行游戲控制。5G的高帶寬和低延遲使其成為云游戲的理想選擇。

云存儲

這種新型、快速5G渠道的另一項值得關(guān)注的應(yīng)用即所謂存儲即服務(wù)，其通過在云基礎(chǔ)架構(gòu)中采用彈性存儲來擴(kuò)展設(shè)備的存儲功能。為設(shè)備配備基于云的存儲可確保您的數(shù)據(jù)安全，而不必綁定到特定的設(shè)備，其最終結(jié)果就是不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享，以及通過基于云的數(shù)據(jù)保護(hù)來提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性。它還讓用戶得以建立自己的完整內(nèi)容庫，并且不會受制于某臺終端設(shè)備的存儲能力。5G網(wǎng)絡(luò)可以提供支持這項應(yīng)用所需的帶寬和延遲。

總結(jié)隨著技術(shù)的發(fā)展，我們實現(xiàn)新事物的能力終會觸碰到某些限制。于是，產(chǎn)品開發(fā)人員便嘗試避開這些限制，以便所需的功能可以通過現(xiàn)有技術(shù)來實現(xiàn)。新的5G無線基礎(chǔ)設(shè)施提供了平臺和技術(shù)上的飛躍，大大提升了通信的限制，為各種產(chǎn)品和服務(wù)打開了新的前沿陣地。無論這些限制是由帶寬、延遲還是密度造成的，5G網(wǎng)絡(luò)都將成為新產(chǎn)品和消費者新體驗的催化劑。5G技術(shù)還為物聯(lián)網(wǎng)等混合計算環(huán)境提供了新的結(jié)構(gòu)，其中的設(shè)備將繼續(xù)依賴基于云的基礎(chǔ)設(shè)施。