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1　前言

5G時代即將到來，引發了人們對未來重大變化的遐想。隨著工信部5G商用牌照的發放，我國正式進入5G商用元年。已拉開大幕的5G時代，我們的生活將會發生怎樣的改變？

從科技創新帶來經濟效益提升的角度來看，5G是經濟社會數字化轉型的關鍵使能器。未來，5G與云計算、大數據、人工智能、虛擬增強現實等技術的深度融合，將連接人和萬物，成為各行業數字化轉型的關鍵基礎設施。

一方面，5G將為用戶提供超高清視頻、下一代社交網絡、浸入式游戲等更加身臨其境的業務體驗，促進人類交互方式再次升級。另一方面，5G將支持海量的機器通信，以智慧城市、智能家居等為代表的典型應用場景與移動通信深度融合，預計千億量級的設備將接入5G網絡。5G還將以其高可靠性、低時延性能，引爆車聯網、移動醫療、工業互聯網等垂直行業應用。總體上看，5G促發社會變革。5G的廣泛應用將助推制造強國、網絡強國建設，使新一代移動通信成為引領國家數字化轉型的通用目的技術。

何為5G？

通俗來講，5G就是第五代移動通信技術的簡稱，4G技術的“升級”型產物。如果說4G是雙向8車道的高速公路，那5G就是雙向100車道的高速公路。

5G應用已經成了熱門話題，如：5G AR/VR、5G車聯網、智能制造。由于5G技術具有得天獨厚的優勢，業界普遍認為，5G將對智能工業、無人駕駛汽車、VR以及物聯網等領域產生重要推動作用。

對于智能化社會發展，人們特別是關心：5G是什么概念，5G對于智能化社會有什么樣的意義？5G技術將為智能化提供怎樣的發展機遇？

本文即針對此問題，談談個人的看法，以期引發業內共同探討。

2　5G技術的主要特點

“5G不僅是新一代移動通信技術，更是一種新的網絡、新的經濟、社會發展的基礎設施。”在中國科協信息通信科學傳播專家團隊首席專家、工業和信息化部通信科學技術委員會秘書長張新生看來，超寬帶、海量連接、高可靠、低時延，是5G主要的技術特征。5G成為新一代移動信息技術網絡的總稱，是新的通用技術。他認為：“今天的5G是通用技術，普遍適用于多個行業，帶來長期且持續的改進，并能催生新的創新。通用技術對廣泛行業以及人類社會可以產生深遠且持久的影響，將重新定義經濟競爭力，并改變社會。”

5G技術定義的三大場景不但覆蓋了高帶寬、低延時等傳統應用場景，而且還能滿足工業環境下的設備互聯和遠程交互應用需求，這種廣域網全覆蓋的特點為企業構建統一的無線網絡提供了可能。

經常有人說“4G改變生活，5G改變社會”。人們認為，5G最革命性的意義在于與文化娛樂、工業設施、醫療儀器、交通工具等的深度融合，有效滿足娛樂、工業、醫療、交通等各個垂直行業的多樣化業務需求，進而實現萬物互聯。

根據國際電聯ITU的5G愿景，5G將會面向三大應用場景：增強移動寬帶場景（enhanced mobilebroadband，eMBB）、低時延高可靠場景（ultrareliable and low latency communications，uRLLC）和大連接低功耗場景（Massivemachinetypecommunications，mMTC）。

5G帶來的關鍵技術

在核心網方面，5G應該說很好地采用了NFV（網絡功能虛擬化）和SDN（軟件定義網絡）的理念，大部分是基于軟件和硬件分離的架構。在大家看起來都是服務器，在上面虛擬出很多不同的功能單元，從網絡功能設計來看，也更好地實現了控制和數據平面的分離。其次，在網絡架構方面，進一步向扁平化發展，過去2G、3G的四層，到4G已經變成三層，到5G更加簡潔，變成兩層，而且很多應用了移動邊緣計算。核心網標準重點落實像網絡切片、移動邊緣計算，確保端到端用戶的安全。

另外，5G技術的技術優勢還體現在毫米波、小基站、大規模天線、波束成形等技術上。考慮到5G的先進性和經濟性兩個方面，5G網絡建設分為非獨立組網和獨立組網兩種模式。所謂獨立組網就是采用5G新的空口接入到5G新的核心網，端到端都是完整5G的標準。非獨立方式更多體現在核心網部分，也就是說，有些運營企業在初級階段仍然用4G核心網接入5G新的接口作為過渡以減少初期投資。

在推動物聯網落地過程中，比如eMBB能支撐起遠程視頻監控、視頻會議等高帶寬的應用場景；mMTC能滿足大量低功耗嵌入式終端的數據連接與傳輸需求。URLLC可以將網絡等待時間的目標壓低到1毫秒以下，以支撐工業自動化控制過程中系統和設備對數據傳輸的實時性的諸多指標和要求。

從專業角度出發，5G新技術的關鍵能力比前幾代移動通信更加豐富。

用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、峰值速率和移動性等都將成為5G的關鍵性能指標。

5G對于第四次工業革命的意義在哪里？網絡上有一篇文章，其中有這樣一段文字：“高性能的無線網絡連接工廠內的海量傳感器、機器人和信息系統，連接產生的海量數據、優質數據不斷‘喂食’人工智能，并將分析、決策反饋至工廠。同時，5G廣覆蓋的物聯網絡覆蓋全球，連接廣泛分布或跨區域的商品、客戶和供應商等，保持對整個產品生命周期的全連接。總之，未來的工廠是數字虛擬和物理現實相融合，ICT技術與現代制造業相融合，以提高工業生產的靈活性、可追溯性、多功能性和生產效率，為制造業開辟新的商業模式。工廠內部和外部之間的界限也越來越模糊，工廠不再是獨立的封閉實體，而是龐大的價值鏈和生態系統的一部分，這就是所謂的‘虛擬工廠’。”

新空口（NR），這里指的是5G的無線連接能力。新空口、網絡切片和邊緣計算是三大具關鍵性的5G技術，也是驅動第四次工業革命的核心技術。

各種新興的應用是5G商用的主要推動力，這些應用通常對帶寬和時延要求較高，而5G網絡的高帶寬和低時延特性正好滿足了這些新興技術的應用。

5G有三個方面的進展。除了網速得到百倍的提升，網絡的時延也將低至百萬分之一秒，此外，5G能夠廣覆蓋，實現萬物互聯，在每一平方公里可以支撐100萬個移動終端。

在4G時代，僅僅是網速提升了，移動互聯網就讓我們的生活如此便捷，5G的未來更值得憧憬。

因為5G的發展，整個社會將進入到萬物互聯的狀態，“城市大腦”得到全面普及。在這些城市中，每一條道路、每一個井蓋、每一塊草地，都可能接入網絡來管理，整個城市中的學校、醫院、工廠、劇院等大型公共和私人空間都可以在網上進行遠程訪問，比如攝像頭、計算機系統以及這些空間內的小型設備，大到鍋爐、小到桌椅板凳垃圾桶，都擁有了“智慧”。

3　5G技術的應用研究

當前，5G技術的應用研究正如火如荼地廣泛開展，大致有以下幾種：

3.1　物聯網

隨著工廠智能化轉型的推進，物聯網作為連接人、機器和設備的關鍵技術正受到企業的高度關注。這種需求在推動物聯網應用落地的同時，也極大地刺激了5G技術的發展。面對復雜的工業互聯需求，5G技術需要適應不同的工業場景，能滿足物聯網的絕大部分連接需求。

最近普及的物流服務，共享單車、共享出行、共享辦公空間、重型機械的租賃等模式，都在向服務轉型。這些都是基于設備聯網形成中心管理的基礎設施。未來所有工具類的產品，都有可能聯網，作為基礎設施以服務的形式提供服務。人類社會將會從產品作為主要商品，升級到以服務作為主要商品，在此基礎上，形成生產關系的變革。

3.2　工業自動化控制

制造業在國家層面乃至整個人類社會扮演著至關重要的角色，智能制造已然成為全球化課題和國家級戰略課題，很多國家都在智能制造領域進行規劃和部署，如中國“中國制造2025”、德國“工業

4.0”、美國“工業互聯網計劃”等。其中信息通信系統升級是智能制造中很重要的一環，5G在使能智能工廠多樣化需求方面，占據絕對優勢。

簡而言之，智能制造具有以下特征：以智能工廠為載體，以關鍵制造環節的智能化為核心，以端到端數據流為基礎，以通信網絡為基礎支撐。通過自組織的柔性制造系統，實現高效的個性化生產目標。

自動化控制是制造工廠中最基礎的應用，核心是閉環控制系統。在該系統的控制周期內每個傳感器進行連續測量，測量數據傳輸給控制器以設定執行器。典型的閉環控制過程周期低至ms級別，所以系統通信的時延需要達到ms級別甚至更低才能保證控制系統實現精確控制，同時對可靠性也有極高的要求。如果在生產過程中由于時延過長，或者控制信息在數據傳送時發生錯誤可能導致生產停機，會造成巨大的經濟損失。5G可提供極低時延長、高可靠、海量連接的網絡，使得閉環控制應用通過無線網絡連接成為可能。基于華為5G的實測能力：空口時延可到0.4ms，單小區下行速率達到20Gbps，小區最大可支持1000萬+連接數。由此可見，移動通信網絡中僅有5G網絡可滿足閉環控制對網絡的要求。

在智能制造自動化控制系統中，低時延的應用尤為廣泛，比如對環境敏感高精度的生產制造環節、化學危險品生產環節等。智能制造閉環控制系統中傳感器（如壓力、溫度等）獲取到的信息需要通過極低時延的網絡進行傳遞，最終數據需要傳遞到系統的執行器件（如：機械臂、電子閥門、加熱器等）完成高精度生產作業的控制，并且在整個過程需要網絡極高可靠性，來確保生產過程的安全高效。

此外，在規模生產的工廠中，大量生產環節都用到自動控制過程，所以將有高密度海量的控制器、傳感器、執行器需要通過無線網絡進行連接。

在自動化工廠內部，為了提高產線生產效率，需對各個子部件進行實時監控，對生產的產品質量進行實時測量，乃至對生產線進行實時優化，這就要求具有超低時延超高可靠的無線連接，同時，視覺控制機器人手臂、3D模型傳送、遠程數字工廠等應用需要高可靠的高帶寬通信，因此，這就需要同時支持mMTC、eMMB和URLLC三大場景。

高可靠無線通信技術在工廠的應用來看，一方面，生產制造設備無線化使得工廠模塊化生產和柔性制造成為可能。另一方面，因為無線網絡可以使工廠和生產線的建設、改造施工更加便捷，并且通過無線化可減少大量的維護工作從而降低成本。

3.3　物流追蹤

在目前已成規模的機器對機器市場中，其應用將包括人員跟蹤和在途高價商品等。但（較）高連接成本限制了該市場的增長。預計5G將在深度覆蓋、低功耗和低成本（規模經濟）以及作為3GPP標準技術方面提供額外優勢。5G提供的改進將包括在廣泛產業中優化物流，提升工人安全和提高資產定位與跟蹤的效率，從而最小化成本。它還將擴展能力以實現動態跟蹤更廣泛的在途商品。隨著在線購物增多，資產跟蹤將變得更加重要。

在物流方面，從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術。此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產品的整個生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網絡，企業內部或企業之間的橫向集成也需要無所不在的網絡，5G網絡能很好地滿足這類需求。

此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產品的整個生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的5G物聯網，這也對應了5G的mMTC場景。

企業內部/企業之間的橫向集成也需要無所不在的、無縫的5G聯網。“隨時隨地設計，隨時隨地生產”是智能工廠的愿景，進而要求網絡必須適應及時變化的容量和移動性要求，乃至能靈活融合各種不同的無線接入技術，因此，5G網絡的包容性和支持業務的多樣性不可或缺。

3.4　工業AR

在未來智能工廠生產過程中，人將發揮更重要的作用。然而由于未來工廠具有高度的靈活性和多功能性，這將對工廠車間工作人員有更高的要求。為快速滿足新任務和生產活動的需求，增強現實AR將發揮關鍵作用，在智能制造過程中可用于如下場景：監控生產流程、遠程維護等。

在這些應用中，輔助AR設施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護工作高效開展。因此需要將設備信息處理功能上移到云端，AR設備僅僅具備連接和顯示的功能，AR設備和云端通過無線網絡連接。AR設備將通過網絡實時獲取必要的信息，如生產環境數據、生產設備數據以及故障處理指導信息等。

從行業應用看，5G具有更高的可靠性，更低的時延，能夠滿足智能制造、自動駕駛等行業應用的特定需求，拓寬融合產業的發展空間，支撐經濟社會創新發展。作為新一代移動通信技術，5G技術的迅猛發展正好契合了傳統制造企業智能制造轉型對無線網絡的應用需求。

5G應用主要集中在VR、AR、無人機、高清視頻等領域，高清直播可以連接VR、AR，實現360度的沉浸式體驗。同時，智慧交通、智慧醫療、公共安全和文體娛樂都是資本關注度較高的應用場景。

“VR、AR將成為5Ｇ時代具有較大潛力的大流量業務。因為高質量VR、AR內容處理要滿足用戶日益增長的體驗要求需要高帶寬、低延時的網絡走向云端。”工業和信息化部互動媒體產業聯盟副秘書長楊崑預計，在文化娛樂、教育培訓、工業生產、醫療健康和商貿創意等領域應用將會發展較快。

3.5　云化機器人

在智能制造生產場景中，需要機器人有自組織和協同的能力來滿足柔性生產，這就帶來了機器人對云化的需求。和傳統的機器人相比，云化機器人需要通過網絡連接到云端的控制中心，基于超高計算能力的平臺，并通過大數據和人工智能對生產制造過程進行實時運算控制。通過云技術機器人將大量運算功能和數據存儲功能移到云端，這將大大降低機器人本身的硬件成本和功耗。并且為了滿足柔性制造的需求，機器人需要滿足可自由移動的要求。因此在機器人云化的過程中，需要無線通信網絡具備極低時延和高可靠的特征。

5G網絡是云化機器人理想的通信網絡，是使能云化機器人的關鍵。5G切片網絡能夠為云化機器人應用提供端到端定制化的網絡支撐。5G網絡可以達到低至1ms的端到端通信時延，并且支持99.999%的連接可靠性，強大的網絡能力能夠極大滿足云化機器人對時延和可靠性的挑戰。

未來的人機界面應用將發生顛覆性的改變，其借助工業智能與大數據的融合，使可穿戴工業設備、增強現實（AR）在人機融合中扮演重要角色，如讓工人們穿上機器人外骨骼裝備，利用“可穿戴工業設備+AR技術”，將信息與真實世界場景融為一體，隨時捕捉信息、接收云端指令和操作協助等，這需要網絡支持eMMB和URLLC兩大場景。

3.6　網聯無人機

無人機是利用無線遙控和程序控制的不載人飛機，它涉及傳感器技術、通信技術、信息處理技術、智能控制技術以及航空動力推進技術等，是信息時代高技術含量的產物。

無人機價值在于形成空中平臺，結合其他部件擴展應用，替代人類完成空中作業。

目前，消費類無人機占據更多的市場份額，但行業無人機也正被看好，諸多領域已顯現出“無人機+行業應用”的發展勢頭。無人機在農林植保、電力及石油管線巡查、應急通信、氣象監視、農林作業、海洋水文監測、礦產勘探等領域有廣泛的應用前景，在災害評估、生化探測、污染采樣、遙感測繪、緝毒緝私、邊境巡邏、治安反恐、野生動物保護等方面也有廣闊前景。

接入低空移動通信網絡的網聯無人機，可以實現設備的監視和管理、航線的規范、效率的提升，促進空域的合理利用，從而極大地延展無人機的應用領域，產生巨大經濟價值。5G為網聯無人機賦予了實時超高清圖傳、遠程低時延控制、永遠在線等重要能力，全球將形成一個數以千萬計的無人機智能網絡，7×24小時不間斷地提供航拍、送貨、勘探等各種各樣的個人及行業服務，進而構成一個全新的“網聯天空”。

4　智能化社會與5G技術

綜上可以看出，智能化社會的發展與5G技術有著密切聯系。

和傳統的移動通信技術相比，5G將進一步提升用戶體驗：在容量方面，5G通信技術將比4G實現單位面積移動數據流量增長1000倍；在傳輸速率方面，單用戶典型數據速率提升10到100倍，峰值傳輸速率可達10Gbps（相當于4G網絡速率的100倍）；端到端時延縮短5倍；在可接入性方面：可聯網設備的數量增加10到100倍；在可靠性和能耗方面：每比特能源消耗應降至千分之一，低功率電池續航時間增加10倍。

5G是變革世界連接、計算與通信的網絡平臺，是數字經濟的全面實踐和完整體現。5G網絡變革將帶來技術和產業的顛覆式發展，將促使產業鏈劇烈調整、利益重新分配。未來，5G技術能干些什么？主要體現在以下3大應用場景：

（1）增強移動型寬帶：能夠實現Gbps移動寬帶數據接入，三維立體視頻、超高清晰度視頻、云工作、云娛樂、增強現實等。

（2）超高可靠與超低時延通信：應用方向為無人駕駛、遠程醫療、工業自動化、緊急任務應用等。

（3）大規模機器類通信：主要針對物聯網、智慧家庭、智慧城市、智能樓宇等。

5G高投資將帶來高回報。5G與產業的深度融合，將進一步催生5G發展的潛在動力，5G應用的深度和廣度也將不斷增加，不僅能拉動產業鏈上下游加速發展，還將帶動我國實體經濟轉型升級，形成新的生產方式、業務模式，激活新的經濟增長點。

5G將成為擴大內需、釋放消費的新動力。一方面， 5G的超高速率、超大連接、超低時延三大特性，將推動信息產品和服務不斷豐富創新；另一方面， 5G與垂直行業的深度融合，將催生工業、交通、醫療、教育等領域的新應用、新業態、新模式，給用戶帶來前所未有的信息產品和信息消費體驗，拉動“5G+互聯網”新消費。

5Ｇ帶來的變化不只是更寬的寬帶、更高的速率，在業界人士看來，5Ｇ帶來的更多改變是社會智能化和工業領域產業升級與發展的問題。

5　結語

隨著“中國智能制造2025”的貫徹落實，互聯網的飛速發展以及移動通信技術的日漸成熟，“智能化”成為行業應用領域的熱議詞之一，而移動通信技術在其中便扮演著至關重要的角色。

作為全面構筑經濟社會數字化轉型的關鍵基礎設施， 5G將推動傳統行業轉型、數字經濟創新。5G這一全新網絡技術和架構，將拉動新的投資、消費和出口，成為我國經濟增長和高質量發展的新引擎。在 5G時代，中國企業的話語權將顯著增強，不僅能打開新的出口市場空間，還將真正走向價值鏈高端，推動全球5G發展并惠及全球經濟增長。我國工信部也明確表態， 5G移動通信是新一代移動通信技術發展的主要方向，是未來新一代信息基礎設施的重要組成部分。

5G移動通信作為當前以及未來的主流網絡傳輸載體，光纖通信將會覆蓋95％的城市和大部分鄉村，為我國移動互聯網發展提供了極大的支撐。對一個國家而言， 5G真有那么重要嗎？有業者以為，5G將推動全人類更快地步入第四次工業革命的時代。迄今為止，人類先后經歷了三次工業革命。而前三次工業革給世界帶來的變革，亦讓人們明白了一個真理，那就是誰在科技、制造等技術革命中占得了先機，誰就能成為世界上的強國。

5G改變社會，不僅僅體現在我們生活的更便捷更美好，甚至還可能改變如今和未來的國家實力對比。 5G是徹底的信息化時代，工業化強國不一定會繼續強大，而新興國家擁有了更好的發展機遇。

當然，5G更深刻的改變會來自各種應用的誕生，雖然我們現在不知道在未來有怎樣的新應用會率先進入我們的生活，但可以肯定地說，時代在進步，通信方式在進化， 5G具有強大的動力，會使整個社會煥發前所未有的活力。為智能化社會提供發展機遇。

參考文獻：

[1] 智慧工廠. 5G技術助力智能制造[J]. 智慧工廠, 2018.

[2] 伍爽, 韓哲鑫. 5G新興應用簡介[J]. 科教導刊（電子版）, 2017, (11).

[3] 閻貴成. 5G 應用前瞻深度報告——無人機、智能制造[J]. 杭州金融研修學院學報, 2019.

[4] 王瑩, 王金旺. 智能制造的市場前景及技術發展[J]. 電子產品世界, 2017.

[5] 沈慧. 5G，不只比4G多一G[N]. 經濟日報, 2019 - 7 - 4.

[6] 余建斌. 5G，打開巨大發展空間[N]. 人民日報, 2019 - 6 - 14.

[7] 黃鑫. 5G將成經濟增長新引擎[N]. 經濟日報, 2019 - 6 - 27.

[8] 李洋. 5Ｇ開啟大數據與實體經濟融合新時代[N]. 中國高新技術產業導報, 2019 - 5 - 6.

[9] 李洋. 5Ｇ時代 爆發機會在哪？[N]. 中國高新技術產業導報, 2019 - 4 - 8.

[10] 張偉. 5Ｇ應用創新賦能數字經濟[N]. 中國高新技術產業導報, 2019 - 7 - 22.

作者簡介：

孫柏林（1936-），男，湖北黃陂人，軍事科學院研究員，少將軍銜，我國自動控制系統與軍事系統工程專家，中國自動化學會專家咨詢工作委員會名譽主任。
摘自《自動化博覽》2019年11月刊