5G,正在快速向我們走來(lái)。
曾經(jīng),它的模樣是模糊不清的。5G 作為最新一代的移動(dòng)通信技術(shù),將怎樣改變我們的生活?對(duì)此人們充滿了期待和暢想。在每次通信相關(guān)的展會(huì)上,5G 業(yè)務(wù)演示都是當(dāng)仁不讓的主角。超高清視頻,虛擬 / 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),智能機(jī)器人,全息投影,自動(dòng)駕駛等炫酷的業(yè)務(wù)和 5G 的奇妙組合,總是能吸引無(wú)數(shù)的眼球,讓人折服于科技的魅力。等回過(guò)神來(lái)一想,這些業(yè)務(wù)一定是需要 5G 參與的嗎?5G 作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,本身只是能提供高速率,大連接,高可靠,低時(shí)延的傳輸管道。如果其他形式的管道(比如光纖等有線連接,或者 WiFi,LoRa 等無(wú)線連接)也支持這些應(yīng)用的話,5G 又有什么特殊之處呢?
2019 年作為 5G 元年,中國(guó)發(fā)放了 5G 牌照,5G 基站建設(shè)地如火如荼,隨著 5G 芯片的成熟,5G 手機(jī)也已雨后春筍般地不斷涌現(xiàn),價(jià)格也越來(lái)越平民化。
終于,5G 不再是遙遠(yuǎn)的暢想,它的模樣也不再模糊不清。只要花個(gè)幾千元買上一部 5G 手機(jī),它就可以被你握在掌中肆意把玩。
俗話說(shuō),距離產(chǎn)生美。對(duì)一個(gè)事物熟悉了,神秘感一旦失去,它的身價(jià)自然也就一落千丈。確實(shí),用 5G 手機(jī)測(cè)個(gè)速雖說(shuō)挺過(guò)癮,看視頻也的確緩沖快且毫無(wú)卡頓,但這就是那個(gè)號(hào)稱要「改變世界」的 5G 嗎?
于是,突然間「5G 無(wú)用論」開(kāi)始甚囂塵上。這是因?yàn)椋说母惺芸偸鞘苤朴谧陨硭幍沫h(huán)境。對(duì)于普通人來(lái)說(shuō),主要是使用手機(jī)來(lái)和外界連接,而目前所有的應(yīng)用在覆蓋良好的 4G 環(huán)境下都很流暢了。并且,除了 4G 之外,還有 WiFi 作為補(bǔ)充,速度也不差,目前還沒(méi)出現(xiàn)一款只在 5G 下才能流暢運(yùn)行的所謂「殺手級(jí)」應(yīng)用。
其實(shí),面向普通用戶在手機(jī)上使用的,只是 5G 的 eMBB(增強(qiáng)型無(wú)線寬帶)業(yè)務(wù),只能說(shuō)是 5G 應(yīng)用的冰山一角。而 5G 還有另外兩大應(yīng)用場(chǎng)景 mMTC(超大規(guī)模機(jī)器類型通信)和 uRLLC(超可靠低時(shí)延通信)在摩拳擦掌呢。
5G 的后面兩種應(yīng)用主要用于物聯(lián)網(wǎng),和普通人關(guān)系并不大,所以沒(méi)法直觀地感受到。它們面對(duì)的是企業(yè),提供的是垂直行業(yè)應(yīng)用,會(huì)對(duì)各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)賦能,從而潛移默化地間接影響我們的生活,潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲。
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實(shí)現(xiàn)上面的多個(gè)行業(yè)應(yīng)用,除了 eMBB,mMTC 和 uRLLC 這三大場(chǎng)景的技術(shù)之外,還需要另外兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù):5G 網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算。5G 網(wǎng)絡(luò)切片在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)多個(gè)資源隔離的邏輯網(wǎng)絡(luò)。不同特點(diǎn)的應(yīng)用,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求千差萬(wàn)別。有的要求大帶寬,有的要求大連接,還有的要求低時(shí)延,同一網(wǎng)絡(luò)下同時(shí)滿足這些要求代價(jià)很大,而網(wǎng)絡(luò)切片可以通過(guò)給它們定制不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿足。
綜合商業(yè)視角,切片網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)架構(gòu)包括商業(yè)層,切片管理層和網(wǎng)絡(luò)層。商業(yè)層為垂直客戶提供切片設(shè)計(jì)服務(wù)以及購(gòu)買入口;切片管理層提供切片調(diào)度,管理和實(shí)例化;切片網(wǎng)絡(luò)層就是支撐上層應(yīng)用的物理設(shè)備和邏輯模塊。邊緣計(jì)算(MEC,Multi-access Edge Computing,多接入邊緣計(jì)算),就是讓大量的數(shù)據(jù)計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)的邊緣就近進(jìn)行。這樣不但可以降低時(shí)延,還可以減少向上的傳輸帶寬,更重要的是把關(guān)鍵數(shù)據(jù)保存在企業(yè)之內(nèi),更具安全性。
5G 可天生支持 MEC。由于 5G 核心網(wǎng)采用了用戶面和控制面分離的服務(wù)化架構(gòu),其用戶面單元 UPF 可以很方便得部署在企業(yè)內(nèi)部,甚至 MEC 服務(wù)器之上,從而實(shí)現(xiàn)用戶面就近處理,關(guān)鍵數(shù)據(jù)也不會(huì)流出企業(yè)。5G+MEC 的架構(gòu)如下圖所示。
綜上,有了 5G 對(duì) eMBB,mMTC 和 uRLLC 這三大應(yīng)用場(chǎng)景,網(wǎng)絡(luò)切片,邊緣計(jì)算,以及核心網(wǎng)用戶面下沉的支持,才能更好地服務(wù)于各種各樣的行業(yè)應(yīng)用。
并且,這些 5G 功能必須在 SA 場(chǎng)景下才能實(shí)現(xiàn),這也是中國(guó)目前大力發(fā)展 5G SA 部署模式的原因之一。也就是說(shuō),5G 的絕大部分技術(shù)都是為了行業(yè)應(yīng)用。這才是 5G 的精髓,才是「5G 改變世界」的途徑。那么,5G 的三大應(yīng)用場(chǎng)景可以用于哪些行業(yè)應(yīng)用,又能帶來(lái)什么變革呢?1.? 5G+視頻?首先,由于 5G 可以提供高速率和低時(shí)延,最容易想到和做到的,就是高清視頻相關(guān)的應(yīng)用了。通過(guò) 5G 將采集的監(jiān)控視頻 / 圖像實(shí)時(shí)回傳,結(jié)合邊緣計(jì)算(MEC)統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)人員違規(guī),廠區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控的實(shí)時(shí)分析和報(bào)警,提高作業(yè)安全性。
從高清視頻衍生出去,還有虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)/ 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(VR)這些和超高清視頻相關(guān)的技術(shù)也需要 5G 的支持。VR 由于沉浸,交互和構(gòu)想這三大特點(diǎn),在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的主要應(yīng)用是虛擬裝配,虛擬培訓(xùn),虛擬展廳等場(chǎng)景,720°全景的展示讓人身臨其境,信息傳遞更豐富而直觀。AR 則融入到了工業(yè)制造的交互,營(yíng)銷,設(shè)計(jì),采購(gòu),生產(chǎn),物流和服務(wù)等多個(gè)環(huán)節(jié)。比如,通過(guò) AR 遠(yuǎn)程協(xié)助,專家可遠(yuǎn)程在 AR 眼鏡中實(shí)時(shí)標(biāo)注設(shè)備狀態(tài)和操作方法,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)人員和遠(yuǎn)程專家等零距離溝通。
5G 高清視頻采集到的數(shù)據(jù),再加上邊緣計(jì)算和人工智能,隨之產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)視覺(jué)或者機(jī)器視覺(jué),可實(shí)現(xiàn)字符識(shí)別,人臉識(shí)別,視覺(jué)定位,行為分析,物體識(shí)別,物體測(cè)量,物體分揀等應(yīng)用,則是視頻應(yīng)用的高級(jí)形態(tài)。5G+視頻是 5G 最先成熟的基礎(chǔ)應(yīng)用,可服務(wù)于各種各樣的垂直行業(yè),包括:制造,能源,醫(yī)療,教育,建筑,電商等等各行各業(yè)。2.??5G+工業(yè) 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的前提。早在 2012 年,美國(guó)通用電氣公司在提出「工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)」這個(gè)概念時(shí),是這么說(shuō)的:「工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),就是把人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來(lái)」。
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工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以從「網(wǎng)絡(luò)」,「數(shù)據(jù)」和「安全」這三個(gè)方面來(lái)理解。網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ),數(shù)據(jù)是核心,安全是保障。5G 要在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮作用,無(wú)非是作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,然后借助它高速率,大連接,與超可靠低時(shí)延這三項(xiàng)能力,在其上構(gòu)筑適合的行業(yè)應(yīng)用。?這些行業(yè)應(yīng)用在初期大多基于 5G+視頻的智慧園區(qū)的安防,巡檢,以及 AR 遠(yuǎn)程協(xié)助,VR 虛擬培訓(xùn)等外圍應(yīng)用。目前用于核心的工業(yè)制造控制還比較困難,隨著業(yè)界不斷的研究和試探,待到更多應(yīng)用的成熟,后續(xù)才會(huì)逐步觸碰到工業(yè)核心控制環(huán)節(jié)。目前來(lái)看,除了智慧安防和巡檢之外,5G 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還可用于下面的場(chǎng)景。
數(shù)據(jù)采集:對(duì)于工廠內(nèi)各種設(shè)備內(nèi)部模塊,以及各種環(huán)境相關(guān)的傳感器的數(shù)據(jù)采集,需要用到大連接的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),也就是 5G 的 mMTC 場(chǎng)景。
工業(yè)穿戴:現(xiàn)代化現(xiàn)場(chǎng)工人的技能要求越來(lái)專業(yè),這就需要各種 VR/AR 智能可穿戴設(shè)備作為輔助。同時(shí)由于可穿戴設(shè)備對(duì)移動(dòng)性,帶寬,時(shí)延的要求都苛刻,5G 的三大應(yīng)用場(chǎng)景可滿足上述需求。
視覺(jué)質(zhì)檢:5G+視頻的高級(jí)應(yīng)用,也就是機(jī)器視覺(jué),作為典型的 eMBB 場(chǎng)景,還需要結(jié)合邊緣計(jì)算以及人工智能才能高效完成。
工業(yè)控制:在很多場(chǎng)景不適合人進(jìn)行作業(yè),比如高位,高空,有毒等惡劣環(huán)境,這就需要遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制不但需要超高清視頻的回傳,還需要極低的時(shí)延和可靠性。5G 正好可以滿足這些方面的要求。
長(zhǎng)期來(lái)看,5G 會(huì)逐步深入工業(yè)控制的核心領(lǐng)域,部分取代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的有線 IT/OT 網(wǎng)絡(luò),甚至顛覆工控及部分裝備產(chǎn)品的形態(tài)。3.??5G+電力電力,正是這樣一個(gè)正在全面向數(shù)字化能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的行業(yè)。從以前的大機(jī)組電網(wǎng)互聯(lián),再到現(xiàn)階段正在蓬勃發(fā)展的電網(wǎng)智能管理,新能源接入,智能電表等智能電網(wǎng)應(yīng)用,最終還會(huì)向全面智能方向不斷進(jìn)化。我們先來(lái)看看目前智能電網(wǎng)需求跟 5G 的匹配程度。
首先,對(duì)于電力系統(tǒng)生產(chǎn)控制類需求:比如配電自動(dòng)化,主動(dòng)配電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù),分布式電源接入控制等應(yīng)用,需要達(dá)到 99.999%的可靠性,時(shí)延需求從 10 毫秒到 50 毫秒不等。顯然這是 5G uRLLC 的需求。然后,對(duì)于電力的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的移動(dòng)應(yīng)用類需求,需要進(jìn)行無(wú)人機(jī)或者機(jī)器人定期巡檢,高清視頻監(jiān)控,AR/VR 輔助維修及培訓(xùn),以及各種自然災(zāi)害保護(hù)等工作。
這些工作都需要大量的圖片,視頻或者媒體流的回傳,屬于 eMBB 的場(chǎng)景。另外,對(duì)于大量電力基礎(chǔ)設(shè)施的信息采集類需求,比如管理和狀態(tài)監(jiān)控,能耗管理,路燈控制,智能抄表等業(yè)務(wù)的連接數(shù)巨大,時(shí)延和帶寬要求不高,5G 的 mMTC 業(yè)務(wù)正好滿足需求。
由此可見(jiàn),智能電網(wǎng)對(duì) 5G 的三大應(yīng)用場(chǎng)景都有需求。除此之外,智能電網(wǎng)對(duì) 5G 的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù):邊緣計(jì)算也有明確的需求。
通過(guò)邊緣計(jì)算技術(shù),電網(wǎng)可將當(dāng)前位于主站的數(shù)據(jù)處理邏輯下沉,由本地智能終端對(duì)電力信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
這樣一方面能夠提升配電自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)速度,降低時(shí)延,另一方面可以減少數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸帶來(lái)的帶寬占用。4.??5G+醫(yī)療新冠疫情,讓我們的生活發(fā)生了劇變,也是對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)的大考。外部環(huán)境的改變,催生著醫(yī)療系統(tǒng)和 5G 的融合,創(chuàng)新和變革。
疫情爆發(fā)后,遠(yuǎn)程會(huì)診、智能醫(yī)護(hù)機(jī)器人等多種 5G 用例被迅速投入到抗疫阻擊戰(zhàn)中,已初顯 5G 價(jià)值。3 月 24 日,工信部發(fā)布了關(guān)于推動(dòng) 5G 加快發(fā)展的五方面 18 條措施,其中包括推動(dòng)「5G+醫(yī)療健康」創(chuàng)新發(fā)展。文中指出,要開(kāi)展 5G 智慧醫(yī)療系統(tǒng)建設(shè),搭建 5G 智慧醫(yī)療示范網(wǎng)和醫(yī)療平臺(tái),加快 5G 在疫情預(yù)警、院前急救、遠(yuǎn)程診療、智能影像輔助診斷等方面的應(yīng)用推廣。進(jìn)一步優(yōu)化和推廣 5G 在抗擊新冠肺炎疫情中的優(yōu)秀應(yīng)用,推廣遠(yuǎn)程體檢、問(wèn)診、醫(yī)療輔助等服務(wù),促進(jìn)醫(yī)療資源共享。
從這份 5G 發(fā)展的「總綱領(lǐng)」中可以看出,5G 智慧醫(yī)療將是我國(guó) 5G 下一步的工作重點(diǎn)。初步實(shí)現(xiàn)的智慧醫(yī)療應(yīng)用,以虛擬團(tuán)隊(duì)合作,遠(yuǎn)程醫(yī)療支持,遠(yuǎn)程復(fù)診等遠(yuǎn)程視頻輔助類的應(yīng)用為主。至于被寄予厚望的遠(yuǎn)程手術(shù),則因?yàn)榧夹g(shù)和管理的要求過(guò)高,離成熟應(yīng)用還有較遠(yuǎn)的距離。
虛擬團(tuán)隊(duì)合作:由于傳統(tǒng)醫(yī)護(hù)和數(shù)字化系統(tǒng)的整合速度慢,缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)管理,5G 可以為醫(yī)護(hù)團(tuán)隊(duì)提供視頻輔助以及虛擬團(tuán)隊(duì)辦公等服務(wù)。遠(yuǎn)程醫(yī)療支持:疫情期間,社區(qū)或者流動(dòng)醫(yī)護(hù)人員遇到難以判斷的問(wèn)題,又無(wú)法得到上級(jí)專業(yè)人員的支持,這可咋辦?借助 5G 遠(yuǎn)程醫(yī)療檢查,專家可提供遠(yuǎn)程視頻協(xié)助,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析等支持。甚至,還可以為急救車提供視頻輔助,快速建立醫(yī)護(hù)人員和專家的聯(lián)系通道,且有網(wǎng)絡(luò)切片保障服務(wù)質(zhì)量。
中國(guó)移動(dòng)經(jīng)過(guò)了對(duì) 5G 行業(yè)應(yīng)用的深度分析,其政企事業(yè)分公司的技術(shù)專家編寫的《5G 落地:應(yīng)用融合與創(chuàng)新》一書(shū),很好地總結(jié)了 5G 在行業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵作用以及落地的應(yīng)用融合與創(chuàng)新:「在 5G 之前,每一代新的通信技術(shù)革新都包含著空口革新和傳輸速率的提升。但 5G 跳出了單純的通信連接的范疇。5G 技術(shù)糅合了大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以和垂直行業(yè)實(shí)現(xiàn)深度融合。5G 不再拘泥于帶寬提升這一傳統(tǒng)發(fā)展路徑,將時(shí)延和連接數(shù)納入到自身演化系統(tǒng)當(dāng)中,其所帶來(lái)的顛覆,從日常生活延伸到各個(gè)產(chǎn)業(yè),以及整個(gè)社會(huì)。5G 是工業(yè)級(jí)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò),其按百萬(wàn)連接和毫秒級(jí)時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行協(xié)議設(shè)計(jì),使低成本、海量連接的物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)。以物的連接為基礎(chǔ),信息采集和操作控制得以向遠(yuǎn)程化、無(wú)人化方向發(fā)展。垂直行業(yè) 5G 解決方案將成為熱點(diǎn),大量第三方垂直行業(yè)解決方案企業(yè)也將應(yīng)運(yùn)而生?!?/p>