第1章 總述

5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用給人們生活的方方面面帶來巨大改變。根據(jù)ITU（International Telecommunication Union，國際電信聯(lián)盟）的愿景，5G將滲透到未來社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。其中，5G用戶體驗(yàn)速率可達(dá)100Mbit/s～1Gbit/s，能夠支持移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)等極致業(yè)務(wù)體驗(yàn)；5G峰值速率可達(dá)10～20Gbit/s，流量密度可達(dá)10Mbit/（s·m2），能夠支持未來千倍以上移動(dòng)業(yè)務(wù)流量的增長；5G連接數(shù)密度可達(dá)100萬個(gè)/平方千米，能夠有效支持海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；5G傳輸時(shí)延可達(dá)毫秒量級(jí)，可滿足車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制的嚴(yán)苛要求；5G能夠支持500km/h的移動(dòng)速度，能夠在高鐵環(huán)境下帶來良好的用戶體驗(yàn)?？梢韵胍姡?G作為新型基礎(chǔ)設(shè)施的代表將重新構(gòu)建未來的信息化社會(huì)。

近年來，AI（Artificial Intelligence，人工智能）技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域不斷取得突破。智能語音、計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展不僅為智能終端帶來各種豐富多彩的應(yīng)用，在教育、交通、家居、醫(yī)療、零售、安防等多個(gè)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，給人們生活帶來便利的同時(shí)，也在促進(jìn)各個(gè)行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)。AI技術(shù)也正在加速與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉滲透，其發(fā)展在融合不同學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，也為不同學(xué)科的發(fā)展提供了新的方向和方法。

在5G網(wǎng)絡(luò)中采用AI技術(shù)逐漸成為未來5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要趨勢。近年來，通信與AI技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為行業(yè)研究熱點(diǎn)，在IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）及各種學(xué)術(shù)研究期刊上的研究論文已經(jīng)過萬篇。根據(jù)目前的學(xué)術(shù)研究成果，在大規(guī)模天線設(shè)計(jì)、資源調(diào)度、基礎(chǔ)的信道編解碼設(shè)計(jì)、信號(hào)檢測、移動(dòng)性管理等眾多基礎(chǔ)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入基于機(jī)器學(xué)習(xí)的監(jiān)督與非監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，在特定場景可以產(chǎn)生可觀的性能增益。當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)中也逐步開始在網(wǎng)絡(luò)部署、運(yùn)維、管理、性能優(yōu)化等方面開始探索應(yīng)用AI技術(shù)。3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計(jì)劃）等標(biāo)準(zhǔn)化組織也逐步啟動(dòng)與人工智能業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)智能化相關(guān)的研究工作。

5G網(wǎng)絡(luò)為AI技術(shù)應(yīng)用提供了更廣闊的空間。受算力、傳輸時(shí)延等因素所限，傳統(tǒng)的AI算法大多只能在云端進(jìn)行，運(yùn)行結(jié)果分發(fā)給相應(yīng)終端。5G網(wǎng)絡(luò)可以為終端及各個(gè)網(wǎng)元提供超低時(shí)延高可靠的傳輸，這使得AI的各種應(yīng)用可以分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，從而重新架構(gòu)AI的算法及各種應(yīng)用，最典型的如基于分布式的AI算法或者基于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的AI算法。根據(jù)AI各種應(yīng)用的需求，5G網(wǎng)絡(luò)也可以進(jìn)行逐步的演進(jìn)，與AI技術(shù)發(fā)展形成良性互動(dòng)，進(jìn)一步推動(dòng)AI技術(shù)更廣泛的應(yīng)用。

5G與AI技術(shù)的深度融合也將賦能更多的行業(yè)，帶動(dòng)多個(gè)行業(yè)發(fā)生深刻變革。根據(jù)目前的各種研究及實(shí)踐，5G與AI技術(shù)將賦能交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、電網(wǎng)、安防、物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)保、港口、物流、能源等多個(gè)產(chǎn)業(yè)，使這些產(chǎn)業(yè)更加智能化的同時(shí)，具有更好的連接性，實(shí)現(xiàn)萬物智聯(lián)。在萬物智聯(lián)的基礎(chǔ)上，不僅可以大幅提升各行業(yè)效率，也將提供更加多樣化的服務(wù)與行業(yè)體驗(yàn)，深刻改變各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)及組織形態(tài)。