【導(dǎo)讀】五代（5G）無線基礎(chǔ)設(shè)施不僅為新應(yīng)用開辟了道路，還極大地改善了4G及前幾代無線應(yīng)用。隨著5G網(wǎng)絡(luò)性能的提高，通信速度將更快，延遲更低，交互性也更佳。這對消費(fèi)者體驗(yàn)和機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信來說都是好消息。5G將通過單一移動網(wǎng)絡(luò)提供以下三種服務(wù)：
• 增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB），滿足以人為中心的內(nèi)容和服務(wù)接入用例需求。
• 大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC），在要求不高的低功耗設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
• 超高可靠超低時(shí)延通信（URLLC），在要求非常嚴(yán)格的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
本文將探討5G增強(qiáng)技術(shù)如何改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用，并為更具創(chuàng)新性的應(yīng)用創(chuàng)建平臺。
5G無線技術(shù)與應(yīng)用
5G通信是設(shè)備之間的通信手段，但也是一項(xiàng)能真正改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用的使能技術(shù)。讓我們來一起探索5G無線網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有應(yīng)用和新興應(yīng)用有著怎樣的意義。
互聯(lián)網(wǎng)支持
將互聯(lián)網(wǎng)引入消費(fèi)型智能手機(jī)和平板電腦是5G網(wǎng)絡(luò)最早且規(guī)模最大的一次部署。憑借更高的傳輸速度和更低的延遲，消費(fèi)者也將看到5G連接不僅是消費(fèi)類設(shè)備，也是家庭（固定無線接入）的互聯(lián)網(wǎng)接入渠道。像波束成形這樣的技術(shù)（可以將信號聚焦成指向用戶的波束，而不是向所有方向廣播）可提高用戶信號的完整性，同時(shí)又能將對其他用戶的信號干擾降至最低。
虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)
虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）通過頭顯構(gòu)建一個(gè)可以交互的合成（計(jì)算機(jī)生成的）環(huán)境。VR頭顯具有實(shí)時(shí)頭部跟蹤功能，可以根據(jù)頭部運(yùn)動改變場景中的視角。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）不是構(gòu)建一個(gè)合成環(huán)境，而是使用頭顯或智能手機(jī)將合成對象覆蓋到人們所見的現(xiàn)實(shí)世界之上。這兩種技術(shù)都將受益于5G網(wǎng)絡(luò)的大容量：5G的超高傳輸速度有利于構(gòu)建合成世界并將其從遠(yuǎn)程云（稱為云渲染）傳輸?shù)絍R設(shè)備，而5G的超低延遲性能可以快速響應(yīng)頭部運(yùn)動，只將當(dāng)前場景呈現(xiàn)給用戶。
物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是指通過互聯(lián)網(wǎng)將日常物品（如洗碗機(jī)、門鈴）連接起來。在降低成本之后，5G的驚人速度和容量將導(dǎo)致新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和服務(wù)呈爆炸式增長。從某種程度上來看，這種擴(kuò)展表現(xiàn)為5G網(wǎng)絡(luò)能夠在小范圍內(nèi)連接大量設(shè)備（例如在一平方米范圍內(nèi)連接一百萬個(gè)終端設(shè)備）。5G可以通過多輸入多輸出（MIMO）與同一區(qū)域內(nèi)的大量設(shè)備通信。MIMO是指增加基站的天線數(shù)量以擴(kuò)大其網(wǎng)絡(luò)容量，或者使用多徑傳播在同一無線信道上發(fā)送和接收多個(gè)數(shù)據(jù)信號。這兩種情況都擁有較高的容量能與更多設(shè)備進(jìn)行通信，而不需要額外的無線電頻譜。
自動駕駛汽車
自動駕駛汽車（AV）是無需人工輸入就能自動導(dǎo)航的汽車，例如，無人駕駛汽車。AV在沒有5G無線基礎(chǔ)設(shè)施的情況下也可以工作，但隨著速度更快、延遲更低的5G通信的出現(xiàn)，將會發(fā)展出各種新興AV技術(shù)。通信技術(shù)的改進(jìn)可以為司機(jī)或乘客提供一系列服務(wù)，包括娛樂（如視頻、音樂）和寬帶接入。借助于5G技術(shù)，駕駛員可以受益于自動調(diào)整的導(dǎo)航和路線，這種調(diào)整是通過將實(shí)時(shí)事故或擁堵信息整合到一起來實(shí)現(xiàn)的；也可以實(shí)現(xiàn)車車（V2V）通信以優(yōu)化交通狀況（例如變道協(xié)調(diào)）。
監(jiān)控
5G技術(shù)將給音視頻監(jiān)控帶來巨大的變化。如今，大多數(shù)監(jiān)控解決方案都依賴于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）網(wǎng)絡(luò)，以通過Wi-Fi連接到可以提供有限帶寬的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）。許多解決方案都支持雙向通信，但這種通信可能會受到非對稱IP網(wǎng)絡(luò)（即下載速度大于上載速度）的影響。5G網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬允許流暢地流式傳輸高分辨率視頻（如1080p高清視頻），而第三代（3G）或第四代（4G）無線網(wǎng)絡(luò)則無法做到。5G通信速度支持在云端進(jìn)行實(shí)時(shí)人臉檢測和識別。攝像頭在捕捉到高分辨率視頻幀時(shí)，便會將所有幀上傳到云端進(jìn)行處理。攝像頭在檢測到人臉后會使用一個(gè)矩形框出人臉的范圍，并上傳到獨(dú)立的云端服務(wù)器。這一操作有助于更好地使用5G基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)榘l(fā)送到云端的圖像更小，在接收后便可進(jìn)行處理，因此能夠并行處理這個(gè)復(fù)雜的識別過程。
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作者簡介
M. Tim Jones是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的嵌入式固件架構(gòu)師，擁有超過30年的架構(gòu)和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。Tim曾撰寫過多本書和許多文章，涉及軟件和固件開發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域。他的工程背景包括為地球同步軌道航天器開發(fā)內(nèi)核以及嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)和協(xié)議開發(fā)。
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