作者
Mesh Flinders
Staff Writer
IBM Think
Ian Smalley
Staff Editor
IBM Think
什么是 5G？
5G ( 第五代 移动技术) 是 手机公司 于 2019 年推出的 新电信 网络标准。
5G 网络运行的无线电频率与以前的 3G、4G 和 4G LTE 网络相同，以前的网络为全球大多数手机提供服务。然而，5G 网络改进了速度、延迟和带宽，从而提供更短的下载和上传时间、更强的连接和更高的可靠性，这使 5G 网络自然而然地成为 4G 技术的替代者。
与 人工智能 (AI)、 物联网 (IoT) 和 机器学习 (ML) 一样，5G 是一种颠覆性技术，有可能会改变人类与互联网、社交媒体和一般信息的交互方式。更具体地说，对于通过 高速 网络连接为 自动驾驶汽车、游戏系统和视频流提供支持的技术，5G 具有重大影响。
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为什么 5G 非常重要？
随着 新技术的出现，全球对互联网访问的需求不断增加，创建的数据量呈指数级增长。在未来十年里，全球每天生成的数据量预计增长数百泽字节。4G、 4G LTE 和 3G 无线网络 所依赖的 网络基础设施 无法处理这一数据量。5G 凭借闪电般的速度、 非常低的延迟 和扩展的数据容量，能够满足 新技术 的要求，例如需要 5G 网络覆盖的下一代 智能手机 。
5G 与 4G/3G 之间的关键区别
虽然 5G 使用的无线电频率与 4G 和 3G 网络相同，但存在一些重要差异，从而使 5G 具有更优越的性能，尤其适合希望将该技术作为数字化转型项目一部分的企业。
速度和延迟
5G 速度比 4G 和 3G 网络快 10 倍，这意味着 5G 下载大文件或将数据备份到云等活动花费不到一秒的时间，而不是几分钟甚至几小时。5G 的数据传输速率达到每秒 20 吉字节 (Gbps)，平均下载速度为每秒 432 兆字节 (Mbps)。5G 的数据速率是它预计产生如此变革性影响的主要原因之一，对手机游戏和远程手术等活动都有深远的影响。
5G 技术 之所以能够提供如此快的速度是因为，与以前的网络相比，5G 的延迟（数据从一个点传输到另一个点所需的时间）要 低 得多。 4G 网络 的延迟大约为 200 毫秒， 而 5G 网络 的延迟通常可以低至 1 毫秒。
物理空间
5G 的另一个重要区别在于，它使用的发射器比以前的网络小，可以将它们放置在建筑物、树木和其他常见物体上，而不会引起人们的注意。5G 网络中的蜂窝（或“小蜂窝”）本质上是基站，在连接整个网络方面发挥着至关重要的作用。在 4G 技术中，与小蜂窝相当的宏蜂窝更大，所需的功率更高。
错误率
5G 的自适应调制和编码方案 (MCS) 是一种用于从 WiFi 设备发送数据的方案，它是在 4G 和 3G 网络中使用的 MCS 基础上改进的，从而使其块错误率 (BER) 极低。在 5G 技术中，当错误率增加到一定水平时，发射器自动降低速度，直到错误率下降为止。这项技术在实时条件下牺牲速度以换取准确性，并有助于确保 5G 网络的错误率接近于零。
带宽
与 4G 和 3G 网络相比，5G 网络的 带宽范围 更广 ，包括 低频段、 中频段和 高频段。这是 5G 将其 无线电频谱 资源从以前网络中使用的低于 3 GHz 规格扩展到 100 GHz 和更高规格实现的。这一调整使 5G 能够在更广的 带宽范围 内运行，从而扩展其容量和吞吐量。从本质上讲，这些技术进步使更多的设备能够同时连接到单个网络或蜂窝上，并允许设备同时发送和接收数据。
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5G 的工作原理
与 3G 和 4G 技术一样，5G 依赖于蜂窝技术，5G 将服务区域划分为更小的地理区域（称为蜂窝）。蜂窝边界内的任何 5G 无线设备使用无线电波、基站和天线连接到互联网和电话网络。较新的网络速度更快，在网络上只有一个用户时，下载速度可达每秒 10 吉字节 (Gbps)。
由于具有更宽的带宽，5G 不仅可以连接网络上的更多设备，而且还可以提供更快的速度，在很多用户位于同一网络甚至同一蜂窝时（例如拥挤的城市环境），这可以提高互联网应用程序质量。随着 5G 技术的不断发展以及旨在利用 5G 技术的应用程序数量增加，人们普遍预计越来越多的知名互联网服务提供商 (ISP) 将采用 5G 家庭互联网（例如 Verizon、Google 和 AT&T），从而使 5G 用例呈指数级增长。以下是使 5G 技术独一无二并且将来可能对移动技术产生颠覆性影响的一些功能：
网络切片
网络切片是指网络运营商能够使用 5G 技术在同一基础设施上部署多个独立虚拟网络，网络切片具有很多潜在的业务应用场景。通过网络切片，企业可以组成 5G 网络功能集合，并按用例或业务模式对其进行分组。通过使用该功能，用户可以在所选的设备上获得更可靠的无线体验。
改进的标准和规格
5G 网络 拥有独特的空中接口，这是专为一项称为 5G NR (New Radio) 的 新技术 开发的。这指的是一种新的无线接入技术 (RAT)，由第三代合作伙伴计划 (3GPP) 专门开发用于 5G 移动网络。5G NR 旨在成为新的全球 蜂窝网络 标准，首次商业部署于 2018 年底完成。如今，很多 蜂窝网络 运营商部署了 5G NR 网络，很多技术制造商正在制造与 5G NR 兼容的移动设备。根据 Ericsson 最近发布的一份报告 ，到 2023 年底，全球 45% 的网络与 5G 兼容，预计到本十年末，这一数字将上升到 85%。
私有网络功能
私有 5G 网络类似于公共网络，但为其所有者提供了增强的个性化功能，例如，能够限制访问以及使用经过许可或未经许可的无线 5G 频谱。私有 5G 在全球企业中越来越受欢迎，因为它允许企业在封闭和受限的环境中利用 5G 技术的所有优势，例如工业厂房、办公楼、大学校园、机场等。通过使用私有 5G 网络，公司可以采用高度私密、安全和高效的方式管理所有设备、服务和应用程序，比公共网络更私密、安全和高效。
5G 的商业优势
与前几代网络相比，5G 服务在无线技术方面进行了很多改进。以下是 5G 可能带来的一些商业优势：
全自动驾驶汽车
在 4G、4G LTE 和 3G 网络上，由于发送和接收信息需要大量时间，全自动驾驶汽车无法运行。5G 网络具有较低的延迟，可以使完全自动驾驶和自动运行的车辆在短短 1/1,000 秒内发送和接收信息。
更智能的工厂
由于采用了 AI 和机器学习，工厂已变得更加智能，而采用 5G 基础设施大大加快了这一趋势。随着 5G 的推出，工厂可以自动实现更多功能，以无线方式连接数千台智能设备，以及部署大量的摄像头、无人机、5G 手机和传感器，这些设备能够近乎实时地对数据进行处理。这些功能在实际层面的应用令人眼花缭乱，对燃油经济性、建筑设计、与客户的互动以及设备生命周期和维修等都会产生影响。
虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR)
虚拟现实（将现实世界拒之门外的数字环境）和增强现实（增强现实世界的数字内容）依赖于 5G 技术，并具有很多业务应用场景。在过去的十年里，使用虚拟现实和增强现实技术的手机和智能眼镜为广泛的业务场景（包括货物仓储和运输、工业维护、设备维修等）添加了数字叠加、实时视图和其他功能。
边缘计算
边缘计算是一种分布式计算框架，使企业应用程序更接近于数据源， 5G 技术的高速度和 低延迟 大大增强了边缘计算。在边 缘计算方面，5G 使计算和数据存储更接近于生成数据的位置，从而实现更强的控制、更低的成本和更快的洞察交付。根据 Gartner 最近发布的一份白皮书，到 2025 年，75% 的企业数据将通过 边缘计算 进行处理，而目前这一比例仅为 10%。
5G 用例
随着 5G 技术的普及，它刺激经济增长和改进连接的潜力是无限的。以下是 5G 技术可能改变我们世界的一些更加雄心勃勃的方式：
更智能的社区
5G 能够从连接到互联网的 IoT 设备收集信息，无论您生活在人口稠密的城市环境还是偏远的农村地区，都可能会改善您的日常生活。城市规划者、应急响应人员和很多其他人都希望在未来几年内依靠 5G 连接帮助缓解交通，更好地进行规划，减少空气污染并普遍改善他们所服务的人群的生活。
更好的医疗保健
在 医疗保健 技术方面， 5G 网络 促进了远程手术、数据相关洞察和患者护理方面的进步。例如，由于 5G 具有较低的延迟，因此，可以通过高清视频共享 实时 信息，这可能会使远程手术变得更加普遍。此外，通过 使用 5G 网络的 IoT 连接设备对 患者进行 实时 监控，有助于医生更好地护理未直接监护的患者。
更高的可持续性
5G 将极大地提高企业监控其碳排放、员工安全、供应链等 环境、社会和治理 (ESG) 目标的能力。5G 的诸多优势之一是，与以前的网络相比，5G 能够使用相对较低的能量传输信息。 5G 技术 还会促进电动汽车、智能建筑和远程工作的发展，已经证明所有这些措施可以减少碳排放。