第五代移動(dòng)通信技術(shù)（英語：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡稱5G或5G技術(shù)）是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，也是即4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)之后的延伸。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。Release-15中的5G規(guī)范的第一階段是為了適應(yīng)早期的商業(yè)部署。Release-16的第二階段將于2020年4月完成，作為IMT-2020技術(shù)的候選提交給國際電信聯(lián)盟（ITU）。ITU IMT-2020規(guī)范要求速度高達(dá)20 Gbit/s，可以實(shí)現(xiàn)寬信道帶寬和大容量MIMO。
5G將在何時(shí)商用
2019年10月，5G基站入網(wǎng)正式獲得了工信部的開閘批準(zhǔn)。工信部頒發(fā)了國內(nèi)首個(gè)5G無線電通信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可證，標(biāo)志著5G基站設(shè)備將正式接入公用電信商用網(wǎng)絡(luò)。而運(yùn)營商預(yù)計(jì)將在10月31日分別公布其5G套餐價(jià)格，并于11月1日起正式執(zhí)行5G套餐。隨著5G即將商用，北京移動(dòng)副總經(jīng)理李威介紹，在金融方面，市民能體驗(yàn)到建行等銀行推出的5G+無人銀行；交通方面，5G自動(dòng)駕駛方興未艾；在民生領(lǐng)域，遠(yuǎn)程醫(yī)療等5G+醫(yī)療和5G+環(huán)保等應(yīng)用也已經(jīng)閃亮登場。北京聯(lián)通方面還特別表示，其將推出北京地區(qū)專屬5G產(chǎn)品套餐，給予用戶相關(guān)權(quán)益。2019年10月19日，北京移動(dòng)助力301醫(yī)院遠(yuǎn)程指導(dǎo)金華市中心醫(yī)院完成顱骨缺損修補(bǔ)手術(shù)；在北京水源地密云水庫，北京移動(dòng)通過5G無人船實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測、污染通量自動(dòng)計(jì)算、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集以及海量檢測結(jié)果的分析和實(shí)時(shí)回傳等。凡此種種，都是5G技術(shù)在各行各業(yè)落地的最新應(yīng)用案例 [30] 。
2019年10月31日，三大運(yùn)營商公布5G商用套餐，并于11月1日正式上線5G商用套餐。標(biāo)志著5G正式商用。
5G的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)（區(qū)別于4G）
1.峰值速率需要達(dá)到Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足高清視頻，虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)量傳輸。
2.空中接口時(shí)延水平需要在1ms左右，滿足自動(dòng)駕駛，遠(yuǎn)程醫(yī)療等實(shí)時(shí)應(yīng)用。
3.超大網(wǎng)絡(luò)容量，提供千億設(shè)備的連接能力，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信。
4.頻譜效率要比LTE提升10倍以上。
5.連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s。
6.流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。
7.系統(tǒng)協(xié)同化，智能化水平提升，表現(xiàn)為多用戶，多點(diǎn)，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò)間靈活地自動(dòng)調(diào)整。
5G的核心技術(shù)
超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
5G 網(wǎng)絡(luò)正朝著網(wǎng)絡(luò)多元化、 寬帶化、 綜合化、 智能化的方向發(fā)展。隨著各種智能終端的普及，面向 2020 年及以后，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將呈現(xiàn)爆炸式增長。在未來 5G 網(wǎng)絡(luò)中， 減小小區(qū)半徑， 增加低功率節(jié)點(diǎn)數(shù)量，是保證未來 5G 網(wǎng)絡(luò)支持 1 000 倍流量增長的核心技術(shù)之一 。因此， 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)成為未來 5G 網(wǎng)絡(luò)提高數(shù)據(jù)流量的關(guān)鍵技術(shù)。
未來無線網(wǎng)絡(luò)將部署超過現(xiàn)有站點(diǎn) 10 倍以上的各種無線節(jié)點(diǎn)，在宏站覆蓋區(qū)內(nèi)，站點(diǎn)間距離將保持 10 m 以內(nèi)，并且支持在每 1 km2 范圍內(nèi)為 25 000個(gè)用戶提供服務(wù) 。同時(shí)也可能出現(xiàn)活躍用戶數(shù)和站點(diǎn)數(shù)的比例達(dá)到 1∶ 1的現(xiàn)象， 即用戶與服務(wù)節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。密集部署的網(wǎng)絡(luò)拉近了終端與節(jié)點(diǎn)間的距離，使得網(wǎng)絡(luò)的功率和頻譜效率大幅度提高，同時(shí)也擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，擴(kuò)展了系統(tǒng)容量，并且增強(qiáng)了業(yè)務(wù)在不同接入技術(shù)和各覆蓋層次間的靈活性。雖然超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在 5G 中有很大的發(fā)展前景，但是節(jié)點(diǎn)間距離的減少，越發(fā)密集的網(wǎng)絡(luò)部署將使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓訌?fù)雜， 從而容易出現(xiàn)與現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)不兼容的問題。在 5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，干擾是一個(gè)必須解決的問題。網(wǎng)絡(luò)中的干擾主要有：同頻干擾，共享頻譜資源干擾，不同覆蓋層次間的干擾等?，F(xiàn)有通信系統(tǒng)的干擾協(xié)調(diào)算法只能解決單個(gè)干擾源問題，而在 5G 網(wǎng)絡(luò)中，相鄰節(jié)點(diǎn)的傳輸損耗一般差別不大，這將導(dǎo)致多個(gè)干擾源強(qiáng)度相近，進(jìn)一步惡化網(wǎng)絡(luò)性能，使得現(xiàn)有協(xié)調(diào)算法難以應(yīng)對(duì)。
準(zhǔn)確有效地感知相鄰節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)協(xié)作的前提條件。在超密集網(wǎng)絡(luò)中，密集地部署使得小區(qū)邊界數(shù)量劇增，加之形狀的不規(guī)則，導(dǎo)致頻繁復(fù)雜的切換。為了滿足移動(dòng)性需求， 勢(shì)必出現(xiàn)新的切換算法；另外，網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)部署技術(shù)也是研究的重點(diǎn)。由于用戶部署的大量節(jié)點(diǎn)的開啟和關(guān)閉具有突發(fā)性和隨機(jī)性， 使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜透蓴_具有大范圍動(dòng)態(tài)變化特性；而各小站中較少的服務(wù)用戶數(shù)也容易導(dǎo)致業(yè)務(wù)的空間和時(shí)間分布出現(xiàn)劇烈的動(dòng)態(tài)變化。
自組織網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中， 主要依靠人工方式完成網(wǎng)絡(luò)部署及運(yùn)維，既耗費(fèi)大量人力資源又增加運(yùn)行成本，而且網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也不理想。在未來 5G 網(wǎng)絡(luò)中，將面臨網(wǎng)絡(luò)的部署、 運(yùn)營及維護(hù)的挑戰(zhàn)， 這主要是由于網(wǎng)絡(luò)存在各種無線接入技術(shù)， 且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋能力各不相同，它們之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。因此，自組織網(wǎng)絡(luò)(self-organizing network， SON) 的智能化將成為 5G 網(wǎng)絡(luò)必不可少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)
在5G 中， 面向大規(guī)模用戶的音頻、 視頻、圖像等業(yè)務(wù)急劇增長， 網(wǎng)絡(luò)流量的爆炸式增長會(huì)極大地影響用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量 。如何有效地分發(fā)大流量的業(yè)務(wù)內(nèi)容， 降低用戶獲取信息的時(shí)延，成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和內(nèi)容提供商面臨的一大難題。僅僅依靠增加帶寬并不能解決問題， 它還受到傳輸中路由阻塞和延遲、 網(wǎng)站服務(wù)器的處理能力等因素的影響，這些問題的出現(xiàn)與用戶服務(wù)器之間的距離有密切關(guān)系。內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(content distribution network， CDN) 會(huì)對(duì)未來 5G 網(wǎng)絡(luò)的容量與用戶訪問具有重要的支撐作用。
內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中添加新的層次，即智能虛擬網(wǎng)絡(luò)。CDN系統(tǒng)綜合考慮各節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)、 負(fù)載情況以及用戶距離等信息，通過將相關(guān)內(nèi)容分發(fā)至靠近用戶的 CDN代理服務(wù)器上， 實(shí)現(xiàn)用戶就近獲取所需的信息，使得網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況得以緩解，降低響應(yīng)時(shí)間，提高響應(yīng)速度。CDN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在用戶側(cè)與源 server 之間構(gòu)建多個(gè) CDN代理 server，可以降低延遲、 提高 QoS(quality of service)。當(dāng)用戶對(duì)所需內(nèi)容發(fā)送請(qǐng)求時(shí)， 如果源服務(wù)器之前接收到相同內(nèi)容的請(qǐng)求， 則該請(qǐng)求被 DNS 重定向到離用戶最近的 CDN 代理服務(wù)器上， 由該代理服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)內(nèi)容給用戶。
D2D 通信
在5G 網(wǎng)絡(luò)中， 網(wǎng)絡(luò)容量、頻譜效率需要進(jìn)一步提升，更豐富的通信模式以及更好的終端用戶體驗(yàn)也是 5G 的演進(jìn)方向。設(shè)備到設(shè)備通信 ( device-to-device communication，D2D) 具有潛在的提升系統(tǒng)性能、 增強(qiáng)用戶體驗(yàn)、 減輕基站壓力、 提高頻譜利用率的前景。因此， D2D 是未來 5G 網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
M2M 通信
M2M(machine to machine， M2M)作為物聯(lián)網(wǎng)最常見的應(yīng)用形式， 在智能電網(wǎng)、 安全監(jiān)測、城市信息化、 環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域
VR旅游
VR 的沉浸特性可以使用戶達(dá)成身臨其境地瀏覽旅游景點(diǎn)，遠(yuǎn)程參觀展會(huì)、博物館、樣板間等心愿。VR 遠(yuǎn)程展示可根據(jù)展示內(nèi)容細(xì)分為虛擬景區(qū)、虛擬展廳和虛擬樣板間。虛擬景區(qū)利用 VR 技術(shù)模擬實(shí)景，構(gòu)建虛擬的三維景點(diǎn)環(huán)境，讓游覽者足不出戶便可游覽千里之外的風(fēng)光。虛擬展廳是將展品和展示空間通過 VR 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)端重建，讓用戶可以通過 VR 設(shè)備在虛擬展廳中漫游，瀏覽展品，甚至與展品進(jìn)行互動(dòng)。虛擬樣板間即利用 VR 技術(shù)構(gòu)建虛擬的三維樣板間，借助 5G 強(qiáng)大的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，讓用戶不必親臨現(xiàn)場即可隨時(shí)隨地體驗(yàn)房屋的空間布局和尺寸體量。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車業(yè)務(wù)
5G 智能網(wǎng)聯(lián)汽車采用了「云–網(wǎng) + 計(jì)算–端」的分級(jí)協(xié)同體系，構(gòu)建以車輛終端和邊緣云為核心的自動(dòng)駕駛分級(jí)決策平臺(tái)，以及以云端為核心的 5G 智慧交通平臺(tái)。業(yè)務(wù)總體架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的網(wǎng)聯(lián)化，通過人、車、路、云端等的信息交互實(shí)現(xiàn)了邊緣計(jì)算服務(wù)能力、高精度定位服務(wù)能力等，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能決策、協(xié)同控制提供信息服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)智能駕駛及智慧交通。
在網(wǎng)絡(luò)層面，5G 網(wǎng)絡(luò)將提供增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、超高可靠低時(shí)延通信能力，全面提升速率、時(shí)延、覆蓋等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。此外，通過引入網(wǎng)絡(luò)切片、移動(dòng)邊緣計(jì)算兩大新技術(shù)，5G 網(wǎng)絡(luò)提供了更高的傳輸速率、精準(zhǔn)低時(shí)延控制和精準(zhǔn)定位，從而實(shí)現(xiàn)車載與路側(cè)感知信息融合，構(gòu)建云上智慧交通大腦，解決了單車感知受限問題，降低了車載系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度，并有效解決了車車、車路協(xié)同問題。
外科手術(shù)
2019年1月19日，中國一名外科醫(yī)生利用5G技術(shù)實(shí)施了全球首例遠(yuǎn)程外科手術(shù)。這名醫(yī)生在福建省利用5G網(wǎng)絡(luò)，操控30英里（約合48公里）以外一個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)的機(jī)械臂進(jìn)行手術(shù)。在進(jìn)行的手術(shù)中，由于延時(shí)只有0.1秒，外科醫(yī)生用5G網(wǎng)絡(luò)切除了一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的肝臟。5G技術(shù)的其他好處還包括大幅減少了下載時(shí)間，下載速度從每秒約20兆字節(jié)上升到每秒50千兆字節(jié)——相當(dāng)于在1秒鐘內(nèi)下載超過10部高清影片。5G技術(shù)最直接的應(yīng)用很可能是改善視頻通話和游戲體驗(yàn)，但機(jī)器人手術(shù)很有可能給專業(yè)外科醫(yī)生為世界各地有需要的人實(shí)施手術(shù)帶來很大希望。
5G技術(shù)將開辟許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，以前的移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些領(lǐng)域來說還不夠快。5G網(wǎng)絡(luò)的速度和較低的延時(shí)性首次滿足了遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、甚至遠(yuǎn)程手術(shù)的要求。
