5G技术与应用
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前言

纵观我国移动通信产业的发展历程:1987年,第一部模拟信号移动电话开通;1998年,向ITU提交TD-SCDMA通信标准;2016年,建成全球最大的LTE通信网;2017年,有计划地推进全球认可的5G通信标准。在三十多年的时间里,我国实现了从2G跟随、3G突破、4G同步到5G领跑的巨大成就。2019年10月,我国工业和信息化部宣布启动5G商用,这标志着中国全面步入5G时代。

如果说4G开启了移动互联网时代,那么5G将面向物联网应用带来深层变革。5G面向的主要场景是增强移动宽带、大规模机器类通信与超可靠低延时通信,后两个应用场景均属于物联网应用的范畴。5G在架构设计上并没有只考虑技术层面,而是从开始就致力于将“人与人的通信”拓展到“人与物、物与物的通信”,进而实现“万物互联”甚至“万物智联”的核心愿景。

作为5G整体方案中应用与网络的汇聚点,边缘计算成为电信运营商重点培育的新业务。基于5G的移动边缘计算(MEC)作为开放的平台,具备快速开发、部署各种智能物联网(AIoT)应用的能力。随着5G网络建设速度的加快,MEC的研究与应用速度也随之加快。MEC有助于实现“网云协同、网随云动”,为多业务、多场景的AIoT应用提供快速、按需构建“通信+计算”的全面解决方案。

2015年,MEC进入了技术成熟阶段,其标准化与产业化开始加速。2016年,华为公司、中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、Intel公司等联合发起边缘计算产业联盟(ECC)。2017年,全球工业互联网联盟(IIC)成立边缘计算工作组,定义边缘计算参考架构。不同专业的学者从不同角度诠释了MEC的相关概念,电信运营商与IT设备制造商纷纷提出了各自的MEC解决方案。

在AIoT的“端-边-管-云-用”架构中,5G与MEC是支撑AIoT应用的核心技术,这在产业界与学术界已经成为共识。在编写本书之前,作者花了很多时间阅读文献、向产业界人员请教、与课题组的老师们探讨。AIoT、5G与MEC属于学科交叉的前沿问题,近年来受到产业界与学术界的广泛关注,并且持续处于快速发展状态。在这样的背景下,厘清相关知识体系是一件困难的事。

本书共分为5章。第1~3章分别介绍了AIoT、5G与MEC的相关知识,包括它们的发展背景、概念、体系结构、工作原理、关键技术等;第4章分析了基于EdgeGallery平台开发5G边缘应用的流程;第5章展望了AIoT、6G与边缘AI的未来。

本书的编写得到了南开大学吴功宜教授、张建忠教授、徐敬东教授的帮助。在本书编写过程中,机械工业出版社的编辑提出了很多意见,华为公司的陈亚新、刘亮、李晶晶等专家给予了很多帮助。在此一并感谢。

限于作者的学术水平,书中难免有错误与不妥之处,恳请读者批评指正。

吴英

wuying@nankai.edu.cn

南开大学计算机学院

2024年3月