5G通信技术的基本概念和主要特点

第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G)是一种具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。国际电信联盟(ITU)定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和机器类通信(mMTC)。增强移动宽带(eMBB)主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验;超高可靠低时延通信(uRLLC)主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求;机器类通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。为满足5G多样化的应用场景需求，5G的关键性能指标更加多元化。ITU定义了5G八大关键性能指标，其中高速率、低时延、大连接成为5G最突出的特征，用户体验速率达1Gbps，时延低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。2024年3月，全球移动通信系统协会智库发布的报告显示，移动通信技术5G的全球连接数已达16亿。 [87]3月28日，中国移动5G-A商用发布会在浙江杭州举行。会上介绍，中国移动5G Advanced网络(5.5G)正式商用。 [88]截至2024年8月末，中国5G基站总数达404.2万个，占移动基站总数的32.1%，5G移动电话用户达9.66亿户，占移动电话用户的54.3%。 [100]截至2024年11月，已累计建成5G基站达419.1万个，比上年末净增81.5万个。 [107]截至2024年底，中国5G通信用户已突破10亿户。

‌5G通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G)是一种具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术‌。它是实现人机物互联的网络基础设施，极大地促进了产业升级和经济社会发展‌12。

5G通信技术的基本概念和主要特点

‌高速率‌：5G网络的峰值速率可以达到10-20Gbit/s，能够满足高清视频、虚拟现实等大数据量传输的需求‌23。

‌低时延‌：空中接口时延低至1ms，适合自动驾驶、远程医疗等需要实时交互的应用‌23。

‌大连接‌：具备百万连接/平方公里的设备连接能力，满足物联网通信的需求‌23。

‌频谱效率高‌：比LTE提升3倍以上，提供更好的网络覆盖和用户体验‌23。

‌高流量密度‌：流量密度达到10Mbps/m²以上，支持高密度的数据传输‌23。

‌高移动性‌：在高速移动环境下(如500km/h)，仍能提供良好的用户体验‌23。

5G通信技术的应用场景和影响

5G不仅用于人与人之间的通信，还广泛应用于人与物、物与物的通信场景，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。5G将成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施‌23。

5G，全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，是4G之后的延伸。

5G的关键技术由韩国三星电子有限公司率先攻克。2013年5月13日，三星宣布，已成功开发第5代移动通信(5G)的核心技术，该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据，且最长传送距离可达2公里。

此前，世界上还没有一个企业或机构开发出在6GHz以上的超高频段实现每秒Gb级以上的数据传输技术，这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题，因为超高频波长段带来的数据损失大，且传送距离短。

该项技术攻克以后，其他各大通信领域巨头也在5G领域上进行不断突破。2017年首个5G标准5G NR首发版本正式发布。去年，5G的标准则不断的进行了规范，以国内华为和国外高通为首的通信巨头为5G通讯制定了更详细的规则。华为在3GPP会议上拿下了短码方案的胜利，这说明我们拿到了5G时代的话语权，也表明我国在5G通讯的研发和使用方面都走在了世界前列。

目前，各国都在紧张的进行5G基础设施的建设。大量的5G基站连接成密集的5G网络，这些网络还需要不断地测试来保证其可靠性。同时，各大科技巨头也都在研发基于5G网络的5G基带芯片，华为和高通都已经研发成功了自己的芯片。各大手机厂商则忙于开发自家5G手机来匹配5G芯片。而且，交通、机械、医疗等多个领域也都在引入5G。

5G将会怎样改变我们的世界?

几乎每一次通讯领域的革新都伴随着我们生活方式的改变。2G时代，我们可以在手机浏览网页，看到文字和图片信息;3G开始流行的时候，智能手机在国内刚刚开始发展，越来越多的应用软件开始在手机上安家落户。4G时代的到来，伴随着流量费用的大幅下降，越来越多的人开始用手机流量来看视频，听音乐，同时也引领着手机直播行业的迅猛发展。

而当前全世界都在紧急布局的5G，也将会给我们的生活带来翻天覆地的改变。

国际标准化组织第三代合作伙伴计划3GPP对5G定义了三大场景：eMBB、mMTC和URLLC。eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC对应的是大规模物联网业务，而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。

显然第一场景是在手机通讯方面，这也是我们可以最早体验的5G应用场景。5G网络意味着超快的数据传输速度，将可以实现1Gb/s，相比之下，当前的第四代长期演进(4GLTE)服务的传输速率仅为75Mbps，其传输速率不及5G的十分之一。

所以你再也不用等上十几分钟去下载一部1G多的超清电影了，也不是几分钟，而是——10秒。同时，网速的整体提升将会使手机终端带来更好的体验，手机应用会更加的稳定，聊天、看视频会更加流畅、画质更加清晰。而且我们现在谈论的还是基于现有4G LTE网络搭建的5G网络，仅仅是第一代5G调制解调器，未来的5G芯片，很可能会更快。

说到物联网，大家也都不陌生了。但其实当前的物联网还相对初级，连接的设备也相对较少。而5G网络的主要目标是让终端用户始终处于联网状态，而且是万物互联。未来，5G技术将会打通我们身边的各种设备。不仅仅是智能手机，它还可以支持智能手表、健身腕带、智能家庭设备等。5G将会为我们身边的诸多设备提供连接，拉近人与万物的智能互联的距离。

过去一段时间，智能家居的概念已经被不少公司提及。在未来5G时代的智能家居应用场景中，各类智能家电通过5G网络接入云端，基于用户习惯深度学习，打造属于个人的智能管家。如同现在手机能捕获你的各种习惯一样，未来的你的身边各种设备都可以基于用户来进行更加细致的运行。空调会记录你的温度习惯，电视会记录你的播放习惯，甚至洗衣机都将记录你多久洗一次衣服，为你打造一个智能化的家庭。

相比于前两种场景，5G低时延高可靠连接性所应用的场景不仅和我们生活息息相关，更重要的是给工业化带来变革。通常我们现在使用的4G网络，在打游戏的时候还会有几十毫秒的延迟。虽然在游戏方面对我们的影响不是很大，但是在工业领域，这样的延迟远远不能达到要求。

当开车时需要踩刹车，普通人的反应速度大约在0.5秒左右，也就是500毫秒，在一些紧急情况下这样的反应速度还是会带来不小的安全事故。而在5G情况下，无人驾驶汽车只要1毫秒就可以反应了，百倍速率的提升可以更好地保证行车安全。

同时，对于用无人驾驶来说，5G技术能够使车辆自动、快速、交替地通过十字路口。因为在5G网络下，车与车之间的联网，除上面说过的超高速率、超低时延特点外，还有超高密度的优势。它的标准是每平方公里可连接100万台设备，在这个数字密度下，所有车在同一网络下可以使自动驾驶更加快速精准地执行。所以。未来你再也不用担心长时间的堵车，汽车会最高效的把你送到目的地。

当然，有了5G之后，如果你是游戏玩家，按下控制器按钮后与屏幕上显示效果之间的延迟时间会更短，再不会因为延迟长而降低游戏体验。

通过具有里程碑意义的 5G 经济研究发现， 5G 的全部经济效应可能会在全球范围内通过以下方式实现2035 年——支持广泛的行业，并可能实现价值高达 13.1 万亿美元的商品和服务。

这种影响远大于前几代网络。5G新网络的发展需求，也正从传统的移动网络厂商扩展到汽车行业等行业。

该研究还显示，仅 5G 价值链(包括 OEM、运营商、内容创作者、应用开发商和消费者)就可以支持多达 2280 万个工作岗位，即中国北京人均就业岗位超过一个。并且有许多新兴的和新的应用程序在未来仍将被定义。只有时间才能证明“5G 效应”对经济的全面影响。5G 无线技术旨在为更多用户提供更高的多 Gbps 峰值数据速度、超低延迟、更高的可靠性、海量网络容量、更高的可用性以及更统一的用户体验。更高的性能和更高的效率赋予新的用户体验并连接新的行业。