5G技术世界的三叉戟——三个基本问题（一）

Ciara

自2015年起，5G概念已经被炒的越来越热。各种力量正在有意无意的追捧5G，身在其中的人们似乎都很轻易的相信，5G会带来一片广阔的产业蓝海，会是当前疲软经济的助推器，会是未来各种新产业的爆发的技术基础。

在如此火热的气氛中，一些简单但基础的问题反而被忽略了，即——

为什么需要5G？

如何量化5G？

什么技术可以实现5G？

换言之，场景蕴含了需求，需求定义了指标，指标决定了技术。

工业界能否对这三个问题取得共识，决定了5G的发展方向和前景。

这三个基础问题就好比5G世界的三叉戟，今天我们先来讨论第一个问题——“why”

为什么需要5G？

下面有请“小明”从一个普通5G终端用户的角度来描述自己一天的日常。

早上7：00，床头的闹钟发出轻柔的音乐，将小明唤醒。接入物联网的家居系统开启“清晨起床模式”：卧室窗帘自动拉开，客厅电视机自动打开并调节到早间新闻频道。来到卫生间，洗脸水已自动调至小明喜欢的温度。厨房的咖啡机、面包机、压力锅等自动启动电源。7:30时，一顿营养早餐已经准备完毕。

早餐过后，小明开始更换工作衣服，穿衣镜内自动呈现了适合今天天气的常见衣服搭配，智能家居系统自动切换至“离家模式”，屋里的窗帘缓缓合起，空调、电视自动关闭，电梯迅速升至小明所在的楼层等待。

小明上车后，车内电脑自动连接城市的智慧交通云平台，为他规划了一条最通畅的行车路线，获得小明确认后，自动行驶在马路上。小明使用VR和AR系统和家人招手告别，然后开启了视频会议。

走进公司，智能门禁系统通过人脸识别自动帮小明完成“打卡”考勤。工作电脑自动接入了办公云，只需点击几下屏幕，今天的工作安排、优先事项等就会被录入，日程表会通过“智慧办公系统”自动预定会议室和投影仪，打印机自动连接WiFi，通过手机无线操控就能实现云打印。

10:30时，公司的食堂会把“当日菜单”上传到智慧办公系统上，员工可以根据自己的口味来选择菜式，“定制”专属午餐。

下午5:30，小明离开办公室，开车回家，车载电脑已经自动在小区内找到了空闲车位，同时远程开启地锁，自动泊车动作轻松完成！

进入家里，电脑会将小明上周去医院做体检的报告自动显示，体检报告警示小明的体重微高，“智慧健康助手”将自动生成了一份建议食谱和运动计划，并将这些计划上传至小明的手表和手机里……

那么，如果离开我们熟悉的城市环境，5G还能为我们带来什么？

在旧金山，200个联网节点已被部署在金门大桥，这些节点用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离—可以精确到在强风中为几英尺，然后将信息通过无线传递至云平台进行数据分析，任何与当前天气情况不吻合的异常读数都可能预示着大桥存在安全隐患，云安全平台将根据这一信息通知工程师对其进行修缮，以确保桥梁在遭受地震或其他自然灾害时仍保持完好无损。

英特尔正在对工厂中的无线监测网络进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组成，该系统可以记录机器的各种运行状态，提前预警超过安全阈值的震动等数据，从而大幅降低检查设备的成本，能够缩短停机时间，提高效率，并延长设备的使用时间。

美国、中国、欧洲都在使用无线传感器网络跟踪候鸟和昆虫的迁徙，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分，监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等，未来的精细农业、大气污染预测、宏微观尺度洋流研究将指日可待。、

……

小明的智慧生活及丰富多样的垂直行业应用，都在告诉我们：现实生活中，随着科技的进步以及各种信息要素的爆发，人们不仅需要速度更快、应用更多的移动互联网来实现人与人、人与社会之间更好的沟通；更重要的是，呈现爆发式增长的个人穿戴设备、无线智能设备、行业应用智能节点都需要强有力的接入方式拉近物与人、物与物、物与网络、物与社会之间的距离，基于新型连接的多种多样的数字设备间的交互将构成物联网，在先进通信技术的支持下，各个数字连接、智能连接的附加价值将在云化的加成下无限倍增。

5G将人类带入万物互联时代，人类将从此真正进入自动化、智慧化社会。

归纳以上这些使用案例，就可以得出催生5G技术的各种使用场景主要为：连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个5G主要技术场景。

如果将连续广域覆盖和热点高容量合并，那么就得到了ITU提出的2020年及之后的IMT使用情境：

• 增强型移动宽带eMMB：移动宽带处理的是以人为中心的使用案例，涉及用户对多媒体内容、服务和数据的访问。移动宽带的要求将持续增长，从而增强移动宽带。增强型移动宽带之使用情境将催生新应用领域，并且在现有移动宽带应用的基础上提出新要求：即提高性能、不断致力于实现无缝用户体验。该使用情境涵盖一系列使用案例，包括有着不同要求的广域覆盖和热点。就热点而言，用户密度大的区域需要极高的通信能力，但对移动性的要求低，而且，热点的用户数据速率高于广域覆盖的用户数据速率。就广域覆盖而言，最好要有无缝连接和连接高移动性的介质，用户数据速率也要远高于现有用户数据速率。不过，广域覆盖对数据速率的要求可能低于热点。
• 超可靠和低延迟通信eRLLC：对应于低时延高可靠场景，该情景对吞吐量、延迟时间和可用性等性能的要求十分严格。所应用的领域有：工业制造或生产流程的无线控制、远程手术、智能电网配电自动化以及交通运输安全等。
• 大规模机器类型通信eMTC：对应于低功耗大连接场景，该情景的特点是，连接设备数量庞大，这些设备通常传输相对少量的非延迟敏感数据。设备成本需要降低，电池续航时间需要大幅延长。