5G时代的技术突破及应用场景变革探究

【摘要】5G时代的技术突破必然带来新一轮的应用革新，进一步引发媒体行业的产业变革。文章剖析5G时代的技术突破成果，分析5G时代传播能力与传播手段的变化趋势，探究以VR、AR、物联网、云服务为代表的5G时代新技术的应用场景，以期为业界提供借鉴。

【关  键  词】5G;技术革新;传播手段;应用场景

【作者单位】陈默，华北科技学院。

【基金项目】华北科技学院教育教学改革专项“新闻学专业综合改革”（JG201902）阶段性成果;廊坊市科技计划项目“京津冀地区大学生媒介素养中创建维度现状及对策研究——以公共事件舆情研究为例”（2020029021）。

【中图分类号】G206 【文献标识码】A 【DOI】10.16491/j.cnki.cn45-1216/g2.2020.21.020

移动通信的每个时代都有显著的特点。3G时代，手机上网变得更加顺畅，微博微信盛行，智能手机兴起。这个时代有了更高的频宽和稳定的传输，视频电话和大规模数据传送更为普遍，因此3G被视为开启移动通信新纪元的关键。4G时代，全球移动通信标准呈现融合趋势。4G是专门为移动互联网设计的通信技术，不论网速、容量還是稳定性，相较于3G都有了明显的提升。在4G技术的支持下，移动互联网开启了新篇章，移动支付、滴滴、美团、抖音等新兴平台和应用快速发展。每一代移动通信技术必然带来传播方式与市场的变革， 5G也不例外。我国早在2015年就发布了5G网络技术架构和5G无线技术架构白皮书，此后5G技术的发展一路高歌猛进，2019年6月6日，工信部正式发放5G商用牌照。5G时代技术革新带来的超高速、低时延、高并发优势，以及海量的边缘数据、人工智能算法、云边协同计算之间的相互赋能，促进了传媒产业的深刻变革和商业模式创新[1]，进而引发应用领域的大变革。

一、 5G时代的技术突破成果

随着4G的潜力被挖尽，新的技术、新的标准以及更好的服务成为用户的迫切需求，在这样的背景下，5G应运而生。5G可以让移动终端具备超越光纤的传送速度，其具有高速率、低时延和广覆盖的特点，“零”时延的突破使得“信息随心至，万物触手及”的美好愿景成为可能[2]。

第一，微基站——更高的稳定性。面对4G时代信号基站建设速度远不及用户增长速度的问题，相关机构双管齐下，大幅增加了5G信号基站（微基站）的数量。电磁波的显著特点是频率越高，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能力越差）;频率越高，在传播介质中的衰减也越大。移动通信如果使用高频段，那么最大的挑战就是传输距离大幅缩短，覆盖能力大幅减弱，因而大量增加基站数量不仅是长远考虑，也是必然需求。5G时代，微基站化整为零，均匀铺开信号覆盖范围，将以往一对多（一个信号基站服务成千上万的用户）的服务方式改为近乎一对一的服务方式，网络的稳定性远胜4G时代。

第二，高频段传输的实现——更快的传输速率。相较于4G网络，5G网络采用了更高频率的电波，相当于从一般公路切换到高速公路，传输速率大幅提升。高频段是5G通信技术应用时必然采用的技术，其优势是拥有足够数量的天线和设备，并且能够有效满足社会大众对频谱资源的实际需要[3]。

第三，技术的有机结合——更低的网络时延。D2D（Device to Device，设备到设备）的运用是5G实现低时延的手段之一。在传统通信方式中，数据包要经过数个网络节点，每次转发都意味着时延的增加。而D2D采用终端直接通信的模式，不需要经过网络传递就可以实现设备之间的通信，这意味着直接抹去了所有的中间结点，实现了最大限度的流程优化。同时由于高频的短距离传输，使D2D短距离通信能够实现低时延、高吞吐率[4]。5G的另一项关键技术MEC（Mobile Edge Computing，移动边缘计算）也为低时延的实现提供了保障，基于5G演进的架构将基站与互联网业务进行深度融合。MEC将计算、处理和存储推向移动边界，一方面为移动边缘入口的服务创新提供了无限可能，另一方面使得海量数据可以得到实时、快速的处理，以减少时延。依托MEC，运营商可将传统的外部应用拉入移动网络内部，使传统无线接入网具备业务本地化和近距离部署的条件，让内容和服务下沉以更贴近用户，并且提高移动网络速率、降低时延以及提升连接的可靠性，从而改善用户体验和开发网络边缘的价值[5]。

第四，多天线技术——更大的网络容量。在微基站实现信号基站大规模铺设的前提下，信号基站的质量也有了进一步的飞跃，Massive MIMO（大规模天线技术）的应用是5G解决信号基站质量问题的关键。MIMO就是“多进多出”（Multiple—Input Multiple—Output），多根天线发送，多根天线接收。在4G时代，MIMO已经开始应用，但天线数量并不多，而5G时代让MIMO技术进一步发展，演变成Massive MIMO[6]。MIMO技术的应用使得信号基站与微基站技术相辅相成，实现了网络容量的飞跃。

第五，波束赋形——更高的设备效率。4G时代，信号基站在发射信号时，其信号向四面八方均匀发射，造成了一定的资源浪费，降低了设备效率。波束赋形技术是在基站上布设天线阵列，通过对射频信号相位的控制，使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄，可指向它提供服务的手机，并且能根据手机的移动改变方向。这种空间复用技术，由全向的信号覆盖变为精准指向性服务，波束之间不会相互干扰，在相同的空间中提供了更多的通信链路，提高设备效率的同时极大地提升了基站的服务容量，从根本上解决了资源浪费的问题，使设备效率达到最大化。

二、5G时代传播能力与传播手段的变化趋势

5G时代，传播能力与传播手段的变化趋势，主要体现在传播能力的飞跃、传播手段的多样化、传播手段的融合等方面。

第一， 传播能力的飞跃。5G时代的传播能力相较于4G时代无疑有了质的飞跃，其带来传播能力的飞跃不仅在于更快、更稳定的网络，还在于带来了更好的用户体验和更多样化的服务。随着服务的多样化发展，传播者在传播时会将更多的精力从传播数量转移到传播质量上来。随着用户体验的提升，用户接受信息的能力进一步提高，接受信息的数量会减少，但质量会明显增加。原有的用户服务会在缩小体量的同时提升质量，新的用户服务则会在增加体量的同时不断提升质量。

第二，传播手段的多样化。从移动通信技术的发展规律来看，每一代移动通信技术带来的传播手段变革并非突然发生的，而是源于前人提出的发展构想，即人类对移动通信技术发展的规划与想象必然会先于技术，且会在后续的技术进步中得以实现。4G时代，由于4G技术的局限，一些超越时代的传播手段并没能得到很好的发展，而5G时代的到来为这些传播手段带来了新的发展可能性。以VR、云服务等具有代表性的技术为例，最早的VR概念提出的时间早于20世纪60年代，最晚的云服务概念于2006年的搜索引擎大会上由Google首席执行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）提出。4G时代，由于网络环境以及硬件设施的双重局限，云服务中只有基础服务部分由于对网络的稳定性和时延要求不高而得到普及。5G时代，一方面，5G网络为新技术的大规模应用提供了可能，另一方面，新技术的应用将让5G时代的传播手段实现多样化发展。

第三，传播手段的融合。新媒体时代，传播手段的更迭是一个此消彼长的过程，即新兴的传播手段逐步替代原有的传播手段，但不会将其完全淘汰，而是使两者相辅相成，共同发展。新兴的解决方案在应用前都只是技术，在应用后才会成为传播手段。与原有的报刊、广播、电视这些传播手段不同，5G时代新兴传播手段的更迭采取的是融合的方式。新兴传播手段借助5G传播能力的巨大优势与书刊、广播、电视等传统传播手段融合，你中有我，我中有你，相辅相成，实现传播效果的最大化。

三、5G时代新技术的应用场景变革

5G时代，传播能力实现飞跃性提升、传播方式实现多样化发展与融合后，4G时代的VR、AR、物联网、云服务等技术获得了新的发展机遇，将走向大规模应用的阶段。值得注意的是，这些新技术在5G时代的应用及所处的位置存在差异，它们并非简单的上下层级关系或竞争关系，因而其发展前景也不同。

第一，VR——5G时代的开荒者。在临场体验方面，5G实现了受众各个感官通道虚拟感受的精准配合以及体验传输;在视觉体验方面，5G提高了VR视频的分辨率并使其逼近人眼分辨率[7]。在教育领域，VR将带来更加优质的教学方式，将传统纸质出版物中抽象、笼统、枯燥的知识以及平面的论述方式转换成立体、形象、动态的仿真环境，让学习者通过直观感受去领会、记忆知识[8]。在游戏领域，VR游戏将占据游戏市场的重要位置，其强大的用户体验及移动性势必对现有的手游、端游构成挑战。在医疗领域，VR的普及将帮助更多的患者“走出”病房，和普通人一样享受到生活的乐趣。VR最大的瓶颈不在于对移动网络的需求，而在于设备重量及其复杂性，尽管依靠云服务可以加速其设备轻量化的进程，但与其他几种应用场景相比，VR的前景较为扑朔迷離，可以说，VR在5G时代属于突破自我的开荒者。

第二，AR——5G时代的革新者。4G时代AR已经实现了初步的应用并获得了一些成果，但4G的网络速率并不足以支撑AR的普及。5G时代，网络速率基本可以满足AR普及的要求，AR一旦深层次地融入人们的生活，基于APP的移动式解决方案带来的长远收益将难以估量。因此，AR在5G时代的发展方向是随处可见的大量应用场景。5G时代，在应用领域，AR将节约大量的环境成本、物料成本、基础建设成本。在各个领域的应用场景中，AR将与VR形成互补的关系：VR在强化用户体验的同时成本较高，AR的用户体验虽然不及VR，但成本较低，一般来说，在需要潜入式深度体验的场景中使用VR，在需要浅层体验的场景中使用AR。目前AR硬件设备发展缓慢，但相较于物联网、云服务来说，AR的应用场景需求不算迫切，设备轻量化也非一朝一夕之功，因此，5G时代，AR是颠覆传统应用的革新者。

第三，物联网——5G时代的联结者。5G网络能够灵活地支持各种不同的传播设备，除手机和平板电脑外，可穿戴等智能设备让以人为中心的世界处于一个泛化网络之中。届时，5G将把每个人、每个家庭、每个组织的现实生活融入数字世界中，构建万物互联的智能世界[9]。物联网建设可分两个阶段落实，即先实现人与物的连接，再实现物与物的连接。4G时代已经崭露头角的智能家电会进一步发展，这也是人与物连接的巅峰，而物与物的连接将会是5G时代物联网建设的亮点。5G时代，“超高的网络速率+强大的网络容量+成熟的人工智能运作”使得物与物的连接畅通无阻，人与万物、万物与万物的互联将极大地改变人们的生活方式。物联网将万物的信息统筹起来，交予人工智能处理，将需要人们自行判断的信息筛选出来，然后直接处理这些信息以外的其他信息，进而不断地提高人们的生活、工作效率，让人们进入万物互联、更便捷、更高效的时代。在物联网应用的影响下，自动驾驶、远程医疗、在线教育应用场景将得到进一步的推广及应用。需要注意的是，物联网发展唯一的阻碍是迭代时间，但其在这一进程中几乎不会遇到大的技术壁垒，因此，物联网的应用无疑是前景明朗的，5G时代，物联网将是所有人、物的联结者。

第四，云服务——5G时代的辅助者。云服务在5G时代将实现真正的畅通无阻。云服务的价值、发展方向在4G时代就已经明朗，完美解决了用户对各类功能日益增长的需求与越来越昂贵的设备之间的矛盾。云服务将可以通过云端实现的服务从设备中抽离，减少用户的经济成本。5G时代，实现云端与个人功能性交互的最大阻碍——移动网络速率及网络时延已经不再是问题，云服务的扩展将不存在任何障碍。此外，云服务有强大的互补性，一旦成熟可靠的云服务体系形成，相应生成的应用场景将会数不胜数。对移动网络的高度依赖、对硬件设备的低需求以及相对较少的工作量，都是云服务的优势。5G时代，云服务无疑是前景最为明朗、实现最为迅速的一种传播手段，其深入应用必将改变无数用户的生活方式、工作方式，其强大的互补性也将让无数行业受益。用户巨大的生产生活需求、已经初具规模的云服务体系、云服务发展需求与5G时代发展方向高度契合，在这样的前提条件下，云服务无疑将会成为5G时代的宠儿，也将成为各行各业的最佳辅助者。

5G时代虽然已经到来，但5G的发展仍是一个循序渐进的过程。从用户的角度来看，用户在5G时代初期应该冷静地观察其发展趋势，理性地做出判断，选择能够真正满足自己需求的5G产品。从行业的角度来看，5G时代初期无疑是媒体行业的历史性机遇，传统媒体和新媒体如果把握好发展方向，顺应5G时代发展潮流，实现融合发展，一定可以走在时代前沿。没有人能完全预测5G时代的发展轨迹，唯有遵循移动通信技术发展的客观规律，才能走在5G时代的前沿。

|参考文献|

[1]喻国明，李凤萍. 5G时代的传媒创新：边缘计算的应用范式研究[J]. 山西大学学报（哲学社会科学版），2020（1）：65-69.

[2]康建中. 5G移动通信的应用现状及发展趋势探析[J]. 通讯世界，2016（16）：46.

[3]瞿谨. 5G通信技术应用场景及关键技术探讨[J]. 数字通信世界，2019（1）：200-201.

[4]肖清华. 高频段频谱特性及利用方法探讨[J]. 移动通信，2017（3）：18-21.

[5]林何平，高志英，韩剑，等. 网络时延分析及面向5G的低时延策略[J]. 电信工程技术与标准化，2018（9）：26-30.

[6]韩硕，潘玉强. 5G无线传输的关键技术研究[J]. 数字通信世界，2019（3）：17-18.

[7]罗佳，刘家肇. 5G-VR时代的传播偏差与失衡问题探讨[J]. 出版广角，2020（4）：73-75.

[8]饶国慧. 5G技术助推下的“VR+教育出版”[J]. 出版广角，2020（16）：76-78.

[9]喻国明. 5G时代传媒发展的机遇和要义[J]. 新闻与写作，2019（3）：63-66.