5G除了给你带来更快的网速，还有哪些应用？
原创 许洛袈 科协频道 2022-07-02 08:30 发表于北京
纵观人类文明历史，信息传递永远是时代进步的重要推动力，从最早的拟态手势升级到烽火狼烟，再到长安城的望楼……而最让人兴奋的无疑是电磁波的加入，由它发展的无线通信技术让我们得以跨越交流的鸿沟，可以与另一座城市、另一片大陆乃至另一片星空进行对话。透过速率的差异实现分离，具有能耗低、无溶剂挥发、占地面积小、放大效应不显著、适用于各种处理规模等优点，应用前景广阔。
后来居上的中国
20世纪80年代，第一代蜂窝式移动通信系统（1G）问世，随后大约每过十年时间，移动通信技术都会升级换代一次，从2G到3G，再到4G，每次技术革新都给人们生活方式带来了重大改变，人类或许也从未想象过自己能与一部机器过得如此亲密，而现在，5G的到来将会带来怎样的惊喜呢？
2019年6月6日，中国工信部向中国移动 、中国联通、中国电信以及中国广电发放了5G商用牌照，为5G的商用提供支持，而到2019年底，全球共有34个国家和地区推出了5G商用服务，随后各国多家运营商相继宣布开通5G网络，5G正式开始进入商用化阶段。在此之前，中国工信部、科技部、发改委等部门联合华为、中兴等企业已经开始布局5G产业投资和技术研发，并取得了一定的先进性成果，中国也脱离了前几代通信技术的“落后生”形象，实现移动通信的快速赶超并取得“阶段化领跑”。
据中国信通院发布的《中国5G发展和经济社会影响白皮书》显示，截至2021年9月，中国5G终端连接数已超过4.3亿，用户渗透率突破27%，此外，在当前全球声明的4.7万项5G标准必要专利族中，中国声明1.8万项专利族，全球占比近40%，位列世界第一。
5G的快是怎么个快法
对于普通的民众而言，5G相较于4G带来最直观的感受或许是网速好像确实变快了不少。
因为在5G标准下的网络可达到上行速度10GB/s、下行速度20GB/s的峰值速率，要知道在4G网络下，理论峰值传输速率仅为上行50Mbps、下行100Mbps，但要达到如此高的速率，“代价”是什么呢？
著名的香农定理告诉我们，信道信息传输速率的上限是由信道频率带宽和信噪比两个因素来决定的，因此要提升通信网络中数据传输的速率（即网速），可以增加带宽，也可以提高信噪比，而前几代移动通信的升级换代主要是围绕带宽来进行，5G网络的建设也不例外。
要增加频率带宽，自然是能用的频率越多越好，但频率是个稀缺资源，不仅移动通信需要频率，广播电视、航空、铁路、公路等都需要，尤其是覆盖能力较强的低频资源比较有限，早已被瓜分完毕，于是业界将目标瞄准在高频上。高频不仅具有丰富的频谱资源，还能满足大流量传输的带宽要求，为此，5G的使用频率已经上探到比2、3、4G都高的3~6Ghz无线频谱。
有了更高的频率，带宽自然也变大了，能传输的数据量也更多了，如果说之前的4G是乡村小道，那么5G就相当于是高速公路了，无论是速度还是容量都有质的改变。
除了提升频率，5G网络的另一个研发重点是提升频率的使用效率。众所周知，高频资源的频率很高，相应的波长就很短，因此5G基站在天线设计上就可以做到天线阵子之间的距离缩小，从而形成大规模天线阵列，在采用这种阵列的移动网络系统中，信号可以在水平和垂直方向进行动态调整，结合波束赋形技术，能使信号更加精准地指向特定的用户设备，打个比方，假如4G基站在同一频率下的资源可以同时传输10条信号，那么5G基站可以做到同时传输30条信号，大幅提升了频谱效率。
5G应用与行业融合的创新之路
让民众感受到网速变快显然并非5G的唯一用途，实际上，5G的到来，打破了传统移动通信下仅存在于人与人的通信服务，逐渐演变成人与物、物与物之间的通信，最终打造万物互联的新格局。
得益于5G数据峰值速率、时延、连接密度等能力指标超群，国际电信联盟提出了5G的三个比较广泛的应用场景：即增强型移动宽带（eMBB）、高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）， 具体来说，5G通信技术将逐渐渗透至各个行业，为其带来新的发展。据工信部统计数据显示，目前我国5G应用案例已超过2万个，覆盖了国民经济20大类中的15个，97个大类中的39个。
而随着5G与各行业的融合应用不断深入，重点行业和典型应用场景逐步明确，5G通信技术在智慧医疗、工业互联网、智慧交通、智慧生产等领域的解决方案和技术也愈发成熟。
例如在智慧医疗方面，5G的高可靠、低时延通信可快速让外科医生在手术室系统下实时浏览病人核磁共振图像文件及报告，节省患者手术等待时间；在智慧生产方面，可实现对林地的远程监控，根据地面实时情况，动态调整灌溉、施肥间隔，从而提高生产效率；在智慧交通方面，5G可接手自动驾驶汽车传感器产生的海量数据，对其快速回传与指令传递，从而提升自动驾驶汽车的问题解决能力，保障自动驾驶的安全可靠。
当前，中国5G应用规模化发展已进入关键阶段，各行业5G应用不断绽放，为人们生活提供更多便利。但值得注意的是，5G应用在行业深度、技术研发、联动协调及内容供给等方面仍面临诸多问题和困难，对此，首先需要建立5G应用推进体系，通过国家牵引，形成行业间协同发展，促进5G应用加快落地，其次对重点行业采取不同的策略，由于我国行业数字化水平参差不齐，难以实现统一发展，但经验、方法及通用化产品可形成快速复制和推广的解决方案，以量变带动质变。
主要参考来源：
1.刘殿锋,刘超,张军.新时代下的5G通信及其发展[J].电子技术与软件工程, 2020(9):3.
2.潘峰,李珊,李泽捷.我国5G应用规模化发展研究[J]. 信息通信技术, 2022, 16(1):7.
3. 王建宙——从1G到5G：移动通信如何改变世界
