网络 | 5G炫酷的应用能落地吗?

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5G,正在快速向我们走来。曾经,它的模样是模糊不清的。5G作为最新一代的移动通信技术,将怎样改变我们的生活?

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5G,正在快速向我们走来。

曾经,它的模样是模糊不清的。5G作为最新一代的移动通信技术,将怎样改变我们的生活?

对此人们充满了期待和畅想。在每次通信相关的展会上,5G业务演示都是当仁不让的主角。

超高清视频,虚拟/增强现实,智能机器人,全息投影,自动驾驶等炫酷的业务和5G的奇妙组合,总是能吸引无数的眼球,让人折服于科技的魅力。

等回过神来一想,这些业务一定是需要5G参与的吗?

5G作为网络基础设施,本身只是能提供高速率,大连接,高可靠,低时延的传输管道。

如果其他形式的管道(比如光纤等有线连接,或者WiFi,LoRa等无线连接)也支持这些应用的话,5G又有什么特殊之处呢?

2019年作为5G元年,中国发放了5G牌照,5G基站建设地如火如荼,随着5G芯片的成熟,5G手机也已雨后春笋般地不断涌现,价格也越来越平民化。

终于,5G不再是遥远的畅想,它的模样也不再模糊不清。只要花个几千元买上一部5G手机,它就可以被你握在掌中肆意把玩。

俗话说,距离产生美。对一个事物熟悉了,神秘感一旦失去,它的身价自然也就一落千丈。

确实,用5G手机测个速虽说挺过瘾,看视频也的确缓冲快且毫无卡顿,但这就是那个号称要「改变世界」的5G吗?

于是,突然间「5G无用论」开始甚嚣尘上。

这是因为,人的感受总是受制于自身所处的环境。对于普通人来说,主要是使用手机来和外界连接,而目前所有的应用在覆盖良好的4G环境下都很流畅了。

并且,除了4G之外,还有WiFi作为补充,速度也不差,目前还没出现一款只在5G下才能流畅运行的所谓「杀手级」应用。

其实,面向普通用户在手机上使用的,只是5G的eMBB(增强型无线宽带)业务,只能说是5G应用的冰山一角。 

而5G还有另外两大应用场景mMTC(超大规模机器类型通信)和uRLLC(超可靠低时延通信)在摩拳擦掌呢。

5G的后面两种应用主要用于物联网,和普通人关系并不大,所以没法直观地感受到。 

它们面对的是企业,提供的是垂直行业应用,会对各个行业的生产赋能,从而潜移默化地间接影响我们的生活,润物细无声。


实现上面的多个行业应用,除了eMBB,mMTC和uRLLC这三大场景的技术之外,还需要另外两个关键技术:5G网络切片和边缘计算。

5G网络切片在一个物理网络上实现多个资源隔离的逻辑网络。

不同特点的应用,对于网络的需求千差万别。有的要求大带宽,有的要求大连接,还有的要求低时延,同一网络下同时满足这些要求代价很大,而网络切片可以通过给它们定制不同的逻辑网络来满足。

综合商业视角,切片网络的目标架构包括商业层,切片管理层和网络层。

商业层为垂直客户提供切片设计服务以及购买入口;切片管理层提供切片调度,管理和实例化;切片网络层就是支撑上层应用的物理设备和逻辑模块。

边缘计算(MEC,Multi-access Edge Computing,多接入边缘计算),就是让大量的数据计算在网络的边缘就近进行。

这样不但可以降低时延,还可以减少向上的传输带宽,更重要的是把关键数据保存在企业之内,更具安全性。

5G可天生支持MEC。由于5G核心网采用了用户面和控制面分离的服务化架构,其用户面单元UPF可以很方便得部署在企业内部,甚至MEC服务器之上,从而实现用户面就近处理,关键数据也不会流出企业。

5G+MEC的架构如下图所示。

综上,有了5G对eMBB,mMTC和uRLLC这三大应用场景,网络切片,边缘计算,以及核心网用户面下沉的支持,才能更好地服务于各种各样的行业应用。

并且,这些5G功能必须在SA场景下才能实现,这也是中国目前大力发展5G SA部署模式的原因之一。

也就是说,5G的绝大部分技术都是为了行业应用。这才是5G的精髓,才是「5G改变世界」的途径。

那么,5G的三大应用场景可以用于哪些行业应用,又能带来什么变革呢?

1. 5G+视频

首先,由于5G可以提供高速率和低时延,最容易想到和做到的,就是高清视频相关的应用了。

通过5G将采集的监控视频/图像实时回传,结合边缘计算(MEC)统一监控平台,实现人员违规,厂区环境风险监控的实时分析和报警,提高作业安全性。

从高清视频衍生出去,还有虚拟现实(VR)/增强现实(VR)这些和超高清视频相关的技术也需要5G的支持。

VR由于沉浸,交互和构想这三大特点,在工业互联网中的主要应用是虚拟装配,虚拟培训,虚拟展厅等场景,720°全景的展示让人身临其境,信息传递更丰富而直观。

AR则融入到了工业制造的交互,营销,设计,采购,生产,物流和服务等多个环节。比如,通过AR远程协助,专家可远程在AR眼镜中实时标注设备状态和操作方法,实现了现场人员和远程专家等零距离沟通。

5G高清视频采集到的数据,再加上边缘计算和人工智能,随之产生的计算机视觉或者机器视觉,可实现字符识别,人脸识别,视觉定位,行为分析,物体识别,物体测量,物体分拣等应用,则是视频应用的高级形态。

5G+视频是5G最先成熟的基础应用,可服务于各种各样的垂直行业,包括:制造,能源,医疗,教育,建筑,电商等等各行各业。

2. 5G+工业

5G+工业互联网是智能制造的前提。

早在2012年,美国通用电气公司在提出「工业互联网」这个概念时,是这么说的:「工业互联网,就是把人、数据和机器连接起来」。

工业互联网可以从「网络」,「数据」和「安全」这三个方面来理解。网络是基础,数据是核心,安全是保障。

5G要在工业互联网中发挥作用,无非是作为网络基础设施,然后借助它高速率,大连接,与超可靠低时延这三项能力,在其上构筑适合的行业应用。

这些行业应用在初期大多基于5G+视频的智慧园区的安防,巡检,以及AR远程协助,VR虚拟培训等外围应用。

目前用于核心的工业制造控制还比较困难,随着业界不断的研究和试探,待到更多应用的成熟,后续才会逐步触碰到工业核心控制环节。

目前来看,除了智慧安防和巡检之外,5G在工业互联网还可用于下面的场景。

数据采集:对于工厂内各种设备内部模块,以及各种环境相关的传感器的数据采集,需要用到大连接的物联网技术,也就是5G的mMTC场景。

工业穿戴:现代化现场工人的技能要求越来专业,这就需要各种VR/AR智能可穿戴设备作为辅助。同时由于可穿戴设备对移动性,带宽,时延的要求都苛刻,5G的三大应用场景可满足上述需求。

视觉质检:5G+视频的高级应用,也就是机器视觉,作为典型的eMBB场景,还需要结合边缘计算以及人工智能才能高效完成。

工业控制:在很多场景不适合人进行作业,比如高位,高空,有毒等恶劣环境,这就需要远程控制。远程控制不但需要超高清视频的回传,还需要极低的时延和可靠性。5G正好可以满足这些方面的要求。

长期来看,5G会逐步深入工业控制的核心领域,部分取代工业现场的有线IT/OT网络,甚至颠覆工控及部分装备产品的形态。

3. 5G+电力

电力,正是这样一个正在全面向数字化能源互联网发展的行业。从以前的大机组电网互联,再到现阶段正在蓬勃发展的电网智能管理,新能源接入,智能电表等智能电网应用,最终还会向全面智能方向不断进化。 

我们先来看看目前智能电网需求跟5G的匹配程度。

首先,对于电力系统生产控制类需求:比如配电自动化,主动配电网差动保护,分布式电源接入控制等应用,需要达到99.999%的可靠性,时延需求从10毫秒到50毫秒不等。显然这是5G uRLLC的需求。

然后,对于电力的生产管理系统中的移动应用类需求,需要进行无人机或者机器人定期巡检,高清视频监控,AR/VR辅助维修及培训,以及各种自然灾害保护等工作。这些工作都需要大量的图片,视频或者媒体流的回传,属于eMBB的场景。 

另外,对于大量电力基础设施的信息采集类需求,比如管理和状态监控,能耗管理,路灯控制,智能抄表等业务的连接数巨大,时延和带宽要求不高,5G的mMTC业务正好满足需求。


由此可见,智能电网对5G的三大应用场景都有需求。除此之外,智能电网对5G的另一个关键技术:边缘计算也有明确的需求。

通过边缘计算技术,电网可将当前位于主站的数据处理逻辑下沉,由本地智能终端对电力信息进行实时处理。

这样一方面能够提升配电自动化系统的响应速度,降低时延,另一方面可以减少数据长距离传输带来的带宽占用。

4. 5G+医疗

新冠疫情,让我们的生活发生了剧变,也是对医疗系统的大考。外部环境的改变,催生着医疗系统和5G的融合,创新和变革。

疫情爆发后,远程会诊、智能医护机器人等多种5G用例被迅速投入到抗疫阻击战中,已初显5G价值。3月24日,工信部发布了关于推动5G加快发展的五方面18条措施,其中包括推动「5G+医疗健康」创新发展。

3月24日,工信部发布了关于推动5G加快发展的五方面18条措施,其中包括推动「5G+医疗健康」创新发展。

文中指出,要开展5G智慧医疗系统建设,搭建5G智慧医疗示范网和医疗平台,加快5G在疫情预警、院前急救、远程诊疗、智能影像辅助诊断等方面的应用推广。进一步优化和推广5G在抗击新冠肺炎疫情中的优秀应用,推广远程体检、问诊、医疗辅助等服务,促进医疗资源共享。

从这份5G发展的「总纲领」中可以看出,5G智慧医疗将是我国5G下一步的工作重点。

初步实现的智慧医疗应用,以虚拟团队合作,远程医疗支持,远程复诊等远程视频辅助类的应用为主。至于被寄予厚望的远程手术,则因为技术和管理的要求过高,离成熟应用还有较远的距离。

虚拟团队合作:由于传统医护和数字化系统的整合速度慢,缺乏统一的协调管理,5G可以为医护团队提供视频辅助以及虚拟团队办公等服务。

远程医疗支持:疫情期间,社区或者流动医护人员遇到难以判断的问题,又无法得到上级专业人员的支持,这可咋办?借助5G远程医疗检查,专家可提供远程视频协助,实时数据分析等支持。

甚至,还可以为急救车提供视频辅助,快速建立医护人员和专家的联系通道,且有网络切片保障服务质量。

 

责任编辑:武晓燕 来源: 无线深海
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