5G应用和用例

哈拉尔德·雷默特，数码国际手机解决方案的首席技术官
2019年11月25日

随着5G部署的进行，许多人对5G应用和用例以及推出后的互联生活将会是什么样子都有疑问。事实是，5G将是变革性的。它将使许多目前不可行的新应用成为可能，特别是在城市地区和城市。这是相关的，因为根据联合国的数据，到2050年，超过三分之二的世界人口将生活在城市地区或城市。

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今天，有很多关于5G的新闻和炒作。作为该行业的思想领袖，我们定期分享有关5G部署发展的知识，以及您可以期待什么，特别是如果您涉及商业和工业物联网领域。与消费领域相比，商用5G正在走一条明显不同但同时存在的道路。

以下是我们过去的一些文章:

在本文中，我们将介绍5G的一些预期应用。

5G物联网应用和用例

随着5G的推出，我们将看到哪些新的物联网应用?更高的带宽和更快的吞吐量将启用哪些5G用例?生活会像我们所知道的那样改变吗?

是的，随着5G及其将实现的预期应用，生活将发生改变，但并非无处不在。城市和农村地区的网络连接和服务差距将越来越大，因为立即在各地部署5G是不现实的。

5G背后的基本思想是一个足够灵活的单一网络，可以处理各种不同的用例。为了实现5G的承诺，移动网络运营商(MNOs)必须建立一个具有大量网络节点的密集网络，这些节点将构成5G基础设施。

每个节点都要花钱，MNOs将首先在城市通过网络升级和密集化投资5G，在那里他们可以接触到许多付费客户，并获得更快的投资回报。在农村地区，5G的推出将以较慢的速度进行。

5G应用分类

5G的推出将在三个主要领域带来好处，也被称为“5G三角”:

uRLLC: Ultra Reliable Low Latency Communication用例
mMTC:大规模机器类型通信(IoT)用例
eMBB:增强移动宽带-高速用例

图片来源:三星网站

uRLLC - 5G的高可用性、低延迟用例

一旦5G全面部署，超可靠低延迟通信(uRLLC)将成为最大的游戏规则改变者之一。在这里，我们将看到需要在几分之一秒内响应的新应用程序。

自主车辆

自动驾驶汽车是最受期待的5G应用之一。汽车技术正在迅速发展，以支持自动驾驶汽车的未来。机载计算机系统正在不断发展，其计算能力的水平以前只有在数据中心才能看到。

我们今天听到自动驾驶汽车，很多人想知道让这种未来技术成为现实的障碍是什么。汽车技术、网络速度、数据吞吐量和机器学习方面的许多不同发展必须结合在一起，才能实现全自动驾驶汽车的未来。

由于延迟大大降低，5G网络将成为自动驾驶汽车的巨大推动力，因为车辆的响应速度将比当前蜂窝网络快10-100倍。

最终目标是打造“车到一切”(V2X)通信网络。这将使车辆能够自动对周围的物体和变化做出反应，几乎是即时的。车辆必须能够在毫秒内发送和接收信息，以便对路标、危险和过街的人做出反应，制动或改变方向。

让我们比较一下4G和5G的延迟:假设一辆汽车以每小时30英里的速度行驶，需要接收一个信号来避免撞到物体。目前4G的延迟约为100毫秒，一辆汽车将行驶约4英尺或1.2米。在5G延迟大约10毫秒的情况下，车辆只能行驶5英寸或12厘米。这一差别是巨大的，可能意味着生死。

智能城市基础设施和交通管理中的5G物联网

如今，全球许多城市都在部署智能交通系统(ITS)，并计划支持互联汽车技术。这些系统的某些方面相对容易安装，使用支持智能交通管理的现有通信系统来处理车辆拥堵和安排紧急车辆。

互联汽车技术将实现车辆与车辆(V2V)以及车辆与基础设施(V2X)之间的双向通信，以提高整个运输系统的安全性。智能城市现在在每个十字路口安装传感器，以检测运动，并使联网和自动驾驶车辆根据需要做出反应。

在5G全面部署之前，支持互联汽车技术的通信骨干就可以在今天分阶段投入使用，从而极大地提高行人和车辆的安全性。

注意:Digi提供这些通信系统，目前正与美国主要城市合作，将其作为拥堵和灾害管理战略规划的一部分进行部署。具有FirstNet™Ready选项的Digi WR54旨在支持交通管理和应急响应用例，而预先认证的Digi XBee 3蜂窝模块部署在交通和停车传感器、计量应用程序、城市照明等领域。

美国交通部网站对这一举措做了很好的介绍:

美国交通部(USDOT)的互联汽车项目正在与州和地方交通机构、车辆和设备制造商以及公众合作，测试和评估技术，使汽车、公共汽车、卡车、火车、道路和其他基础设施，以及我们的智能手机和其他设备能够相互“交谈”。例如，高速公路上的汽车将使用短程无线电信号相互通信，这样路上的每辆车都能知道附近其他车辆的位置。司机会收到危险情况的通知和警报，比如有人即将闯红灯，而他们正在接近十字路口，或者一辆迎面而来的汽车在弯道之外的视线之外，突然转向车道以避开路上的物体。

5G物联网在工业自动化中的应用

5G在工业自动化领域的主要优势是无线灵活性、降低成本以及目前无线技术无法实现的应用可行性。

工业自动化在今天的应用中，你很可能已经看到过同步机器人在工厂和供应链应用中的视频。今天，这些应用需要电缆，因为Wi-Fi不能提供工业控制所需的范围、移动性和服务质量，而且今天蜂窝技术的延迟太高。有了5G，工业自动化应用可以切断电源线，完全无线化，实现更高效的智能工厂。

正如5 g适配器“工业4.0在工业制造中集成了物联网和相关服务，并在整个价值链和自动化金字塔的所有层次上提供无缝的垂直和水平集成。连接是工业4.0的关键组成部分，它将通过在机器、人和物体之间提供强大而普遍的连接来支持持续的发展。”

例如，在工业4.0时代，人类和机器人将能够互动并一起工作;机器可以举起很重的部件，工人可以把它们连接起来。为了实现这一点，机器人需要与工厂及其周围环境保持持续的交流。它必须是可移动的，有完整的物理活动范围，和环境传感器。这些进步将使共生的人机伙伴关系成为可能，每个人都能发挥自己最擅长的作用。

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)

5G的低延迟将使AR和VR应用既沉浸式，又更具互动性。例如，在工业应用中，戴着5G AR眼镜的技术人员可以看到机器的覆盖层，该覆盖层可以识别部件，提供维修说明，或显示触摸不安全的部件。支持复杂任务的高响应性工业应用的机会将是广泛的。

在商业环境中，你可以举行AR会议，看起来两个人坐在同一个房间里，将无聊的电话或2D视频会议变成更具互动性的3D会议。

体育赛事和体验可能是5G在消费领域的一些顶级应用。任何时候您都需要对刺激做出快速反应，例如在运动训练应用程序中，它必须以最小的延迟发生。例如，如果两个戴着4G LTE眼镜的人试图来回踢一个足球，要正确判断他们的反应时间是非常困难的，因为当他们的大脑接收到足球已经到达他们的输入时，已经太晚了。但使用5G护目镜，较低的延迟使接收器能够看到球，并在球传过去之前将其踢回去。

我们还将在体育场馆看到更多身临其境的AR体验。如果你有5G手机和AR，当你走进来的时候，虚拟玩家会欢迎你，为你加油。在比赛过程中，你可以看到精彩的回放和球员数据。

在娱乐方面，预计会看到更多全息图艺人和迎宾员。例如，我们将能够通过全息图使猫王或帕齐·克莱复活。或者你可以创建你的个人AR舞伴。

无人机5G物联网应用

无人机有一个庞大且不断增长的用例集今天超越了消费者用于拍摄和摄影。例如，公用事业公司目前正在使用无人机进行设备检查。物流和零售公司正在考虑无人机送货。这一趋势将继续下去，加上5G，我们将能够突破目前无人机的限制，特别是在航程和交互性方面。

目前无人机被限制在场地的线路和控制器的距离。如果你看不到无人机或它在你的射程之外，你就无法看到它的方向并保持控制。然而，有了5G，你就可以戴上护目镜，以低延迟和高分辨率的视频“看到”超出当前的限制。5G还将把控制器的控制范围扩展到几公里或几英里以外。这些进步将对搜索和救援、边境安全、监控、无人机送货服务等领域的应用产生影响。

5G的大量物联网用例

物联网即将面临的挑战之一是爆发式增长。IHS预计Statistica /到2025年，全球人均物联网设备数量将从目前的2台增加到10台。预计需要数据连接的连接设备数量对通信基础设施(例如蜂窝基站)提出了重大要求。虽然4G目前在细胞密度相对较好的地区很好地解决了这一需求，但5G将进一步改善这一需求。

IMT-2020标准(与5G相关的标准)的最低要求文档要求每平方公里(约0.38平方英里)的最低连接密度为100万台设备。相比之下，4G LPWA标准在相同的覆盖范围内支持60680个设备，与5G的覆盖范围相去甚远。

将受益于大规模物联网的应用程序-可穿戴设备和移动设备

什么会引发物联网设备的如此增长?可穿戴设备、追踪器和传感器将是5G大规模物联网方面的一个大市场。考虑一下，除了现在已经连接的手机、平板电脑和笔记本电脑之外，你每天使用的所有小工具、电器和机器都是通过蜂窝网络直接连接的。5G将使更多设备在任何给定区域无缝运行(没有感知延迟、信号丢失等)。

5G的高速用例

在高速用例中，我们将看到一系列目前受到低速阻碍的应用程序。固定无线接入(FWA)将为消费者和企业提供超高速互联网。

更高带宽的应用，如4K和未来的8K流媒体或360度视频，将以实时速度为消费者带来高质量的沉浸式体验。作为观众，你将能够控制你想要采取的角度。例如，在视频汽车比赛中，你可以环顾四周，看看谁在你旁边或后面。

企业将能够在云中存储更多信息，并通过快速、低延迟的5G网络访问这些信息，就像存储在本地一样。这减少了对昂贵的内部服务器的需求。你不需要一台快速的笔记本电脑来在本地渲染信息，而是在云端渲染，并将其流式传输给你。它将像本地一样，但你可以使用你的手机来使用这些高端应用程序。

5G还将改变企业对业务连接的看法。今天，您可能有光纤、DSL或电缆调制解调器线来连接您的业务，以实现主要连接，并有蜂窝备份，以防主要连接出现故障。但在5G技术下，蜂窝网络可以凭借其高带宽、可靠性和低延迟成为你的主要连接。你不必担心建筑布线和相关的安装成本。使用蜂窝电话，你接收到设备，插上电源，就可以工作了。