书名：5G应用从入门到精通pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语：“蓝光之父”中村修二诺贝尔物理学奖获得者做序！探索新时代的变革力量、生活方式和商业模式的大变革，用通俗易懂的语言全面介绍5G。

作者：苏秉华,吴红辉,滕悦然

出版社：化学工业出版社

出版时间：2020-05-01

书籍编号：30617971

ISBN：9787122362353

正文语种：中文

字数：204189

版次：

所属分类：计算机-网络通信

内容提要

《5G应用从入门到精通》是一本5G应用入门级读物，全书分基础篇和应用篇两个部分。

基础篇包括5G的认知、5G的发展、5G的网络建设、5G的产业布局四章内容；应用篇包括5G与云化虚拟现实、5G与超高清视频、5G与车联网、5G与联网无人机、5G与智能安防、5G与智慧灯杆、5G与智慧电力、5G与医疗健康、5G与智能工厂、5G与智慧农业、5G与智慧教育十一章内容。

本书去理论化，简单易懂，全面系统地涵盖了5G的相关知识，简明扼要地介绍了这一学科的基础知识，既适合5G相关领域和对该领域感兴趣的读者阅读，也适合大中专院校的老师、学生以及科普机构、基地的参观者学习参考。

版权页

书名：5G应用从入门到精通

作者：苏秉华，吴红辉，滕悦然编著

CIP号：第028651号

ISBN：978-7-122-36235-3

责任编辑：陈　蕾

出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 100011）

购书咨询：010-64518888

售后服务：010-64518899

网址：http://www.cip.com.cn

版权所有　违者必究

序

随着全球化的发展，人与人之间的关系变得越来越紧密，因此对技术的依赖性也越来越强。新一轮人工智能、5G、区块链、大数据、云计算、物联网技术正在改变人们处理工作及日常活动的方式，大量智慧终端也已开始应用于人类社会的各种场景。虽然“智慧城市”的概念提出已有很多年，但作为城市发展的未来，问题仍然不少。但最重要的，是我们如何将这种新技术与人类社会实际场景有效地结合起来！

传统理解上，人们普遍认为利用数据和数字化技术解决公共问题是政府机构或者公共部门的责任，但实际情况并不尽然。虽然政府机构及公共部门是近七成智慧化应用的真正拥有者，但这些应用近六成的原始投资来源于企业或私营部门。可见，地方政府完全不需要由自己主导提供每一种应用和服务。目前也有许多智慧城市采用了借助构建系统生态的方法，通过政府引导、企业或私营部门合作投资，共同开发智慧化应用创新解决方案。

打造智慧城市最重要的动力是来自政府管理者的强大意愿，政府和公共部门可以思考在哪些领域可以适当留出空间，为企业或其他私营部门提供创新余地。 合作方越多，应用的使用范围就越广，数据的使用也会更有创意，从而带来更出色的效益。

与此同时，智慧解决方案也正悄然地改变着城市基础设施运行的经济效益，促使管理部门对包括政务、民生、环境、公共安全、城市交通、废物管理等在内的城市基本服务方式进行重新思考。而对企业而言，打造智慧城市无疑也为他们创造了新的机遇。因此很多城市的多个行业已经逐步开始实施智慧化的解决方案，变革现有的产品和服务方式。比如，药店连锁企业开始变身为远程医药提供商，而房地产开发商开始将自动化系统、传感器、出行方案等整合到其物业管理中，形成智慧社区。

1.未来的城市

智慧城市将基础设施和新技术结合在一起，以改善公民的生活质量，并加强他们与城市环境的互动。但是，如何整合和有效利用公共交通、空气质量和能源生产等领域的数据以使城市更高效有序的运营呢？

5G时代的到来，高带宽的支持与物联网（IoT）融合，将使城市运营问题有了更好的解决方案。作为智慧技术应用的一部分，物联网使各种对象和实体能够通过互联网相互通信。通过创建能够进行智能交互的对象网络，门户开启了广泛的技术创新，这有助于改善政务、民生、环境、公共安全、城市交通、能源、废物管理等方面。

每年巴塞罗那智慧城市博览会世界大会，汇集了全球城市发展的主要国际人物及厂商。通过提供更多能够跨平台通信的技术，物联网可以生成更多数据，有助于改善日常生活的各个方面。城市可以实时识别机遇和挑战，通过在问题出现之前查明问题并更准确地分配资源以最大限度地发挥影响来降低成本。

2.效率和灵活性

通过投资公共基础设施，智慧城市为城市带来高效率的运营及灵活性。巴塞罗那市通过在整个城市实施光纤网络采用智能技术，提供支持物联网的免费高速 Wi-Fi。通过整合智慧水务、照明和停车管理，巴塞罗那节省了7500万欧元的城市资金，并在智慧技术领域创造了47000个新工作岗位。

荷兰已在阿姆斯特丹测试了基于物联网的基础设施的使用情况，该基础设施根据实时数据监测和调整交通流量、能源使用和公共安全等领域。与此同时，在美国波士顿和巴尔的摩等主要城市已经部署了智能垃圾桶，这些垃圾桶可以传输它们的充足程度数据，并为卫生工作者确定最有效的接送路线。

物联网为愿意实施新智慧技术的城市带来了大量机遇，大大提高了城市运营效率。此外，大专院校也在寻求最大限度地发挥综合智能技术的影响力，大学本质上是一个精简的微缩城市版本，通常拥有自己的交通系统、小企业以及自己的学生，这使得校园成为完美的试验场，智慧教育将极大地提高学校老师与学生的互动能力、学校的管理者与教师的互动效率、学生与校园基础设施互动的友好性。在校园里，您的手机或智能手表可以提醒您一个课程以及如何到达课程，为您提供截止日期的最新信息，并提示您从图书馆借来的书籍逾期信息。虽然与全球各个城市实施相比，这些似乎只是些小改进，但它们可以帮助形成未来发展的蓝图，可以升级以适应智慧城市更大的发展需求。

3.未来的发展

随着智慧技术的不断发展和城市中心的扩展，两者将相互联系。例如，美国、日本、英国都计划将智慧技术整合到未来的城市开发中，并使用大数据来做出更好的决策以升级国家的基础设施，因为更好的政府决策将带来城市经济长期可持续繁荣。

Shuji Nakamura（中村修二），日本裔美国电子工程师和发明家，是高亮度蓝色发光二极管与青紫色激光二极管的发明者，被誉为“蓝光之父”，擅长半导体技术领域，现担任加州大学圣芭芭拉分校材料系教授，中村教授获得了一系列荣誉，包括仁科纪念奖（1996）、英国顶级科学奖（1998）、富兰克林奖章（2002）、2006年获得千禧技术奖等。因发明蓝色发光二极管即蓝光LED，2014年被授予诺贝尔物理学奖。

诺贝尔奖评选委员会的声明说：“白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED灯点亮。”

前言

当今，以人工智能、5G、云计算为主导的第四次工业革命所带来的改变，已在悄然发生，5G、云、IoT、AI的融合应用正在塑造一个万物感知、万物互联、万物智能的世界，它比我们想象中更快地到来。展望未来，我们可以预见触手可及的智能世界，每个人、每个企业、每个行业都将从中获得新能力，挖掘新机会，创造无限可能。

众所周知，5G将成为一个统一的连接架构，能够利用不同的频谱、满足不同的服务需求、采取不同的部署模式，从而实现万物互联。不同于2G、3G或者4G网络，5G并不是独立的、全新的无线接入技术，而是对现有无线接入技术（包括3G、4G和Wi-Fi）的技术演进，以及一些新增的补充性无线接入技术集成后解决方案的总称。从某种程度上讲，5G将是一个真正意义上的融合网络，以融合和统一的标准，提供人与人、人与物以及物与物之间高速、安全和自由的联通。

随着5G在全球的普及，未来的创新将无处不在。

2019年8月20日～21日，以“先进制造，现代服务”为主题的第三届中国服务型制造大会上，工信部副部长王江平在大会上发表书面讲话称“5G商用已迈出坚实一步，在这一重大通信技术进度带动下，很多行业都会出现颠覆性变化，不仅为企业变革资源利用方式、生产组织形式和商业模式带来机遇，也为推动企业聚焦核心产品和业务开展服务型制造，提升专业化和精细化水平，持续培育竞争优势，提供了更加广阔的发展
空间。”

许多人对5G有强烈的好奇感，许多行业都希望借5G之力可以有更深更广阔的发展，然而对于5G及与5G相关的一些耳熟能详的概念，如数字家庭、智能终端、新型显示、IC、汽车电子、物联网、智能制造、人工智能、区块链、云计算、大数据、边缘计算、智慧家庭、车联网、机器人、无人机等却并不是很清楚。但是这些新技术已经给我们的传统生活方式、工作方式带来了颠覆，正深刻地改变着人类的生产方式、生活方式及思维方式，改变着人类文明的进程。因此，我们有必要认识和了解这些概念以及它们之间
的关系。

基于此，我们以简单的概念、去理论化的说教，整理了“零基础科普知识入门读物丛书”，第一辑首先提取了目前比较热门的5G应用和人工智能应用两个主题进行了编写整理，以供读者学习、参考。

随着5G（第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术）技术的逐步成熟，5G除了带来更极致的体验和更大的容量外，5G技术将推动移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等关联领域裂变式发展，在制造业、农业、金融、教育、医疗、社交等垂直行业将赋予新应用。

《5G应用从入门到精通》是一本5G应用入门级读物，全书分基础篇和应用篇两个部分。基础篇包括5G的认知、5G的发展、5G的网络建设、5G的产业布局四章内容，应用篇包括5G与云化虚拟现实、5G与超高清视频、5G与车联网、5G与联网无人机、5G与智能安防、5G与智慧灯杆、5G与智慧电力、5G与医疗健康、5G与智能工厂、5G与智慧农业、5G与智慧教育十一章内容。

本书提供了大量的案例，但案例是为了佐证5G的商用，概不构成任何广告；在任何情况下，本书中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议；同时，本书中的信息来源于已公开的资料，作者已对相关信息的准确性、完整性或可靠性做尽可能的
追索。

本书去理论化，简单易懂，全面系统地涵盖了5G的相关知识，既适合5G相关领域和对该领域感兴趣的读者阅读，也适合大中专院校的老师、学生以及科普机构、基地的参观者学习参考。

由于笔者水平有限，加之时间仓促、参考资料有限，书中难免出现疏漏与缺憾，敬请读者批评指正。同时，由于写作时间紧迫，部分内容引自互联网媒体，其中有些未能一一与原作者取得联系，请您看到本书后及时与编者联系。

编著者

第一部分　基础篇

第一章　5G的认知

导言

2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，这比此前的市场预期提前了半年，预示着目前5G技术和产品日趋成熟，系统、芯片、终端等产业链主要环节基本达到商用水平，中国的5G时代已然来临。

一、5G的概念

5G（5th-Generation）即第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，是4G之后的延伸。

在未来，5G将渗透到社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统，通过为用户提供超高的接入速率，零时延的使用体验，千亿设备的连接能力，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，最终实现“信息随心至，万物触手及”的愿景目标。

二、5G的基本性能

5G的基本性能可概括为“6+3”，即6个功能指标+3个效率指标。

1.功能指标

5G的6个功能指标如表1-1所示，在不同的应用场景下，如虚拟现实、超高清视频、云存储、车联网等，6个功能指标的要求不尽相同。

表1-1　5G的6个功能指标

2.效率指标

5G的3个效率指标如图1-1所示。

图1-1　5G的3个效率指标

相比于4G系统，5G系统的基本性能获得大幅提升，频谱效率提高5～15倍，能源效率和成本效率提高百倍以上。

三、5G的技术指标

根据IMT-2020（5G）推进组提出的5G概念，5G由标志性能力指标和一组关键技术来定义。其中，标志性能力指标指“Gbps用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。如图1-2所示。

图1-2　5G的关键技术

图1-2所示说明：

（1）大规模天线阵列是提升系统频谱效率的最重要技术手段之一，对满足5G系统容量和速率需求将起到重要的支撑作用。

（2）超密集组网是通过增加基站部署密度，可实现百倍量级的容量提升，是满足5G千倍容量增长需求的最主要手段之一。

（3）新型多址技术是通过发送信号的叠加传输来提升系统的接入能力，可有效支撑5G网络千亿设备连接需求。

（4）全频谱接入技术是通过有效利用各类频谱资源，可有效缓解5G网络对频谱资源的巨大需求。

（5）新型网络架构是基于SDN、NFV和云计算等先进技术，可实现以用户为中心的更灵活、智能、高效和开放的5G新型网络。

四、5G的三大场景

ITU（国际电信联盟）定义了5G的三大场景，如图1-3所示。

图1-3　5G的三大场景

图1-3所示说明：

（1）eMBB—增

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