5G涉及到的領域（上）
5G 願景中提到任何人和任何事物在任何時間和地點都或許需要獲得資訊和分享資訊。
5G 将以人為中心的通信擴充到同時以人和物為中心的通信。移動通信轉變為主要為 人和物提供資訊和服務的一種方式，并給社會經濟帶來難以想象的巨大變化，包括提升 生産力，實作社會可持續發展，為人們提供更好的娛樂和健康醫療服務。
為了實作這些目标，5G的能力和以前的移動通信系統相比需要大幅度擴充。5G系統 将具備更大的靈活性和更廣泛的內建能力，不僅包括傳統的無線接入網絡，也包括核心 網、傳輸網絡和應用。這就要求5G無線接入技術、網絡架構和應用要以新的思路去設計。
本節從使用者的角度，介紹了 2020 年和未來社會發展的預期和展望，包括具體的用例目标和挑戰。通過一系列不同的用例，介紹為了應對挑戰并達到目标，5G 系統所 需要滿足并達到的各項要求。
4.1用例
這裡介紹 5G 最為相關的用例，并定義了這些用例的挑戰和要求。如第 1 章所述， 5G 将成為很多經濟領域的裡程碑，表1.1給出了5G如何映射到主要經濟領域之中。需要 強調的是，這個用例清單遠遠無法盡述所有可能，我們隻能從技術和經濟的角度介紹最為 相關的用例，而且其中一些用例應當了解為一組用例，例如智慧城市或者公共安全用例。
4.2 5G映射到的具體領域
4.2.1自動車輛控制
自動車輛控制技術用于車輛自動駕駛，如圖 2.1（a）所示。這個新趨勢對社會有着 潛在的多樣化的影響。例如輔助司機駕駛，可以通過避免碰撞，帶來更為安全的交通出 行，同時降低司機駕駛壓力，進而在車輛行進中能夠進行辦公等生産性活動。自動駕駛 不僅包括車輛和基礎設施的通信，還包括車輛和車輛、車輛和人，以及車輛和路邊傳感 器的通信。這些通信連接配接需要承載極低延遲時間和高可靠性的車輛控制指令，而這些指令對 于安全行駛極為重要。盡管這些指令通常不需要大帶寬，但是當車輛之間需要交換視訊 資訊時，較高的傳輸速率仍然是必要的，如自動駕駛車隊的控制，需要快速交換周圍環 境的動态資訊。此外當支援高速車輛的移動性時，無人參與的控制必須具備完全覆寫條 件 [1]-3
4.2.2應急通信
如圖 2.1（b）所示，在緊急情況下可靠的通信網絡對于救援非常重要，而且即使在 災難中局部網絡損毀，這一要求也不能放松。在某些情況下，臨時的救援通信節點可以 用來輔助受損的網絡。使用者終端也許能夠承擔中繼功能，幫助其他的終端接入仍然具有 通信能力的網絡節點。這時通常最為重要的是定位幸存者，并把他們帶回安全區域 1。 在應急通信中，高可用性和高節電效率是主要要求。高可用性可以確定幸存者的高發現 率。可靠的資料連接配接確定在幸存者被發現之後救援階段的聯系。在整個搜救過程中，希 望把幸存者終端裝置的電池能耗降到最低，延長幸存者終端裝置待機的時間 1。
4.2.3工廠自動化
工廠自動化由生産線上的裝置組成。這些裝置通過足夠可靠、低延遲時間的通信系統和控制單元進行通信，滿足確定人身安全的有關應用和需求 [7]，見圖 2.1（c）。事實上，衆多工業制造應用需要很低的時延和高可靠性 2。盡管這一類通信需要發送的資料很少， 而且移動性也并非主要問題，但上述嚴格的時延和可靠性要求仍然超出了現有無線通信 系統的能力。這也是目前工業制造類通信系統仍采用有線通信系統的原因。另一方面， 有線通信在很多的情況下是非常昂貴的解決方案（例如操作遠端位置的機器），是以對 5G 低延遲時間、高可靠性的需求是十厘清楚的。
4.2.4 高速列車
如圖 2.1（d）所示，乘客在高速行進的列車上時，仍然希望能夠像在家裡一樣使用 網絡，例如觀看高清視訊，玩遊戲，或者遠端接入辦公雲和虛拟現實的會議。而當列車 在高速行進中時，在使用者體驗沒有顯著下降的條件下，較好地滿足上述服務需求将是具 有挑戰性的任務 5。高速列車上通信最重要的兩個名額是使用者速率和端到端時延。較 好的名額可以確定乘客獲得令人滿意的各項服務 5。
4.2.5 大型室外活動
一些大型室外活動會在一定時間内吸引大量臨時訪客，如圖 2.1（e）所示，例如體 育賽事、展覽、音樂會、節日聚會、焰火大會等。來訪者通常希望拍攝高清圖檔和視訊， 并實時分享給家人和朋友。因為大量的人聚集在有限的區域，進而産生巨大的流量壓 力。而與此對應的網絡能力遠遠不夠，因為通常使用者的密度遠遠低于活動期間的使用者密 度 1。是以，這一場景的主要挑戰是向每一個使用者提供滿足視訊資料傳輸的均勻速率， 同時支撐高連接配接密度和大流量的要求。這裡高密度可以達到每平方米有數個連接配接。此外， 服務中斷的機率要降到最低限度，進而確定良好的使用者體驗 1。
4.2.6 廣闊地理區域分布的海量裝置
從分布在廣闊區域的裝置采集資訊的系統，可以利用所采集的資訊通過不同方式來 提升使用者體驗，如圖 2.1（f）所示。這樣的系統可以跟蹤相關資料，根據接收到的和收 集到的資料作出決定并執行某些任務，例如監視、監管重要裝置、輔助資訊分享等 1。從大量位置采集資訊的方式之一是通過傳感器和傳動裝置。但要将這樣的系統變為可 行的方案，确實需要面對很大挑戰。由于此類裝置數量巨大，是以裝置需要低成本和 長電池續航能力。而且，系統需要能夠處理在海量的位置和不同的時間産生的少量資料和幹擾 [1]。
4.2.7 媒體點播
媒體點播簡單的說就是個人使用者在任何時間和地點享受諸如音樂和視訊之類的媒體 内容，如圖 2.1（g）所示。使用者可能在不同的地方，例如市區環境和家裡，選擇觀看最新的線上電影。在家裡人們通常在大電視屏上觀看電影，而視訊内容可能是通過無線設 備轉發到電視屏上。例如，通過智能手機或者無線路由器。這類應用的挑戰出現在當 某一區域内出現大量使用者要觀看不同的媒體内容的時候，例如，在一片密集居住區，夜間人們在家裡選擇觀看不同的電影[2]。這時需要非常高的系統資料速率來提供良好的使用者體驗。此類媒體點播流量主要是下行資料，上行主要是信令。這裡媒體播放起始的絕對時延并不重要。絕對時延是指從媒體内容的點播要求發出到使用者開始獲得内 容的時延。盡管人們希望時延能夠降低，但是幾秒鐘的時延是可以接受的。但是當媒 體開始播放後，使用者很容易對畫面卡頓感到厭煩。是以，在卡頓之後能夠在短時間内 恢複播放速度是十分重要的。最後為無論身在何處的大量使用者提供高可用性服務的能力也是十分必要的 [2]。
第五節：5G映射的領域（下）