芯耀
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5G，正在快速向我們走來。
曾經，它的模樣是模糊不清的。5G 作為最新一代的移動通信技術，將怎樣改變我們的生活？對此人們充滿了期待和暢想。在每次通信相關的展會上，5G 業(yè)務演示都是當仁不讓的主角。超高清視頻，虛擬 / 增強現(xiàn)實，智能機器人，全息投影，自動駕駛等炫酷的業(yè)務和 5G 的奇妙組合，總是能吸引無數(shù)的眼球，讓人折服于科技的魅力。等回過神來一想，這些業(yè)務一定是需要 5G 參與的嗎？5G 作為網絡基礎設施，本身只是能提供高速率，大連接，高可靠，低時延的傳輸管道。如果其他形式的管道（比如光纖等有線連接，或者 WiFi，LoRa 等無線連接）也支持這些應用的話，5G 又有什么特殊之處呢？
2019 年作為 5G 元年，中國發(fā)放了 5G 牌照，5G 基站建設地如火如荼，隨著 5G 芯片的成熟，5G 手機也已雨后春筍般地不斷涌現(xiàn)，價格也越來越平民化。
終于，5G 不再是遙遠的暢想，它的模樣也不再模糊不清。只要花個幾千元買上一部 5G 手機，它就可以被你握在掌中肆意把玩。
俗話說，距離產生美。對一個事物熟悉了，神秘感一旦失去，它的身價自然也就一落千丈。確實，用 5G 手機測個速雖說挺過癮，看視頻也的確緩沖快且毫無卡頓，但這就是那個號稱要「改變世界」的 5G 嗎？
于是，突然間「5G 無用論」開始甚囂塵上。這是因為，人的感受總是受制于自身所處的環(huán)境。對于普通人來說，主要是使用手機來和外界連接，而目前所有的應用在覆蓋良好的 4G 環(huán)境下都很流暢了。并且，除了 4G 之外，還有 WiFi 作為補充，速度也不差，目前還沒出現(xiàn)一款只在 5G 下才能流暢運行的所謂「殺手級」應用。
其實，面向普通用戶在手機上使用的，只是 5G 的 eMBB（增強型無線寬帶）業(yè)務，只能說是 5G 應用的冰山一角。而 5G 還有另外兩大應用場景 mMTC（超大規(guī)模機器類型通信）和 uRLLC（超可靠低時延通信）在摩拳擦掌呢。
5G 的后面兩種應用主要用于物聯(lián)網，和普通人關系并不大，所以沒法直觀地感受到。它們面對的是企業(yè)，提供的是垂直行業(yè)應用，會對各個行業(yè)的生產賦能，從而潛移默化地間接影響我們的生活，潤物細無聲。
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實現(xiàn)上面的多個行業(yè)應用，除了 eMBB，mMTC 和 uRLLC 這三大場景的技術之外，還需要另外兩個關鍵技術：5G 網絡切片和邊緣計算。5G 網絡切片在一個物理網絡上實現(xiàn)多個資源隔離的邏輯網絡。不同特點的應用，對于網絡的需求千差萬別。有的要求大帶寬，有的要求大連接，還有的要求低時延，同一網絡下同時滿足這些要求代價很大，而網絡切片可以通過給它們定制不同的邏輯網絡來滿足。
綜合商業(yè)視角，切片網絡的目標架構包括商業(yè)層，切片管理層和網絡層。商業(yè)層為垂直客戶提供切片設計服務以及購買入口；切片管理層提供切片調度，管理和實例化；切片網絡層就是支撐上層應用的物理設備和邏輯模塊。邊緣計算（MEC，Multi-access Edge Computing，多接入邊緣計算），就是讓大量的數(shù)據(jù)計算在網絡的邊緣就近進行。這樣不但可以降低時延，還可以減少向上的傳輸帶寬，更重要的是把關鍵數(shù)據(jù)保存在企業(yè)之內，更具安全性。
5G 可天生支持 MEC。由于 5G 核心網采用了用戶面和控制面分離的服務化架構，其用戶面單元 UPF 可以很方便得部署在企業(yè)內部，甚至 MEC 服務器之上，從而實現(xiàn)用戶面就近處理，關鍵數(shù)據(jù)也不會流出企業(yè)。5G+MEC 的架構如下圖所示。
綜上，有了 5G 對 eMBB，mMTC 和 uRLLC 這三大應用場景，網絡切片，邊緣計算，以及核心網用戶面下沉的支持，才能更好地服務于各種各樣的行業(yè)應用。
并且，這些 5G 功能必須在 SA 場景下才能實現(xiàn)，這也是中國目前大力發(fā)展 5G SA 部署模式的原因之一。也就是說，5G 的絕大部分技術都是為了行業(yè)應用。這才是 5G 的精髓，才是「5G 改變世界」的途徑。那么，5G 的三大應用場景可以用于哪些行業(yè)應用，又能帶來什么變革呢？1.? 5G+視頻?首先，由于 5G 可以提供高速率和低時延，最容易想到和做到的，就是高清視頻相關的應用了。通過 5G 將采集的監(jiān)控視頻 / 圖像實時回傳，結合邊緣計算（MEC）統(tǒng)一監(jiān)控平臺，實現(xiàn)人員違規(guī)，廠區(qū)環(huán)境風險監(jiān)控的實時分析和報警，提高作業(yè)安全性。
從高清視頻衍生出去，還有虛擬現(xiàn)實（VR）/ 增強現(xiàn)實（VR）這些和超高清視頻相關的技術也需要 5G 的支持。VR 由于沉浸，交互和構想這三大特點，在工業(yè)互聯(lián)網中的主要應用是虛擬裝配，虛擬培訓，虛擬展廳等場景，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，營銷，設計，采購，生產，物流和服務等多個環(huán)節(jié)。比如，通過 AR 遠程協(xié)助，專家可遠程在 AR 眼鏡中實時標注設備狀態(tài)和操作方法，實現(xiàn)了現(xiàn)場人員和遠程專家等零距離溝通。
5G 高清視頻采集到的數(shù)據(jù)，再加上邊緣計算和人工智能，隨之產生的計算機視覺或者機器視覺，可實現(xiàn)字符識別，人臉識別，視覺定位，行為分析，物體識別，物體測量，物體分揀等應用，則是視頻應用的高級形態(tài)。5G+視頻是 5G 最先成熟的基礎應用，可服務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)網是智能制造的前提。早在 2012 年，美國通用電氣公司在提出「工業(yè)互聯(lián)網」這個概念時，是這么說的：「工業(yè)互聯(lián)網，就是把人、數(shù)據(jù)和機器連接起來」。
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工業(yè)互聯(lián)網可以從「網絡」，「數(shù)據(jù)」和「安全」這三個方面來理解。網絡是基礎，數(shù)據(jù)是核心，安全是保障。5G 要在工業(yè)互聯(lián)網中發(fā)揮作用，無非是作為網絡基礎設施，然后借助它高速率，大連接，與超可靠低時延這三項能力，在其上構筑適合的行業(yè)應用。?這些行業(yè)應用在初期大多基于 5G+視頻的智慧園區(qū)的安防，巡檢，以及 AR 遠程協(xié)助，VR 虛擬培訓等外圍應用。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，待到更多應用的成熟，后續(xù)才會逐步觸碰到工業(yè)核心控制環(huán)節(jié)。目前來看，除了智慧安防和巡檢之外，5G 在工業(yè)互聯(lián)網還可用于下面的場景。
數(shù)據(jù)采集：對于工廠內各種設備內部模塊，以及各種環(huán)境相關的傳感器的數(shù)據(jù)采集，需要用到大連接的物聯(lián)網技術，也就是 5G 的 mMTC 場景。
工業(yè)穿戴：現(xiàn)代化現(xiàn)場工人的技能要求越來專業(yè)，這就需要各種 VR/AR 智能可穿戴設備作為輔助。同時由于可穿戴設備對移動性，帶寬，時延的要求都苛刻，5G 的三大應用場景可滿足上述需求。
視覺質檢：5G+視頻的高級應用，也就是機器視覺，作為典型的 eMBB 場景，還需要結合邊緣計算以及人工智能才能高效完成。
工業(yè)控制：在很多場景不適合人進行作業(yè)，比如高位，高空，有毒等惡劣環(huán)境，這就需要遠程控制。遠程控制不但需要超高清視頻的回傳，還需要極低的時延和可靠性。5G 正好可以滿足這些方面的要求。
長期來看，5G 會逐步深入工業(yè)控制的核心領域，部分取代工業(yè)現(xiàn)場的有線 IT/OT 網絡，甚至顛覆工控及部分裝備產品的形態(tài)。3.??5G+電力電力，正是這樣一個正在全面向數(shù)字化能源互聯(lián)網發(fā)展的行業(yè)。從以前的大機組電網互聯(lián)，再到現(xiàn)階段正在蓬勃發(fā)展的電網智能管理，新能源接入，智能電表等智能電網應用，最終還會向全面智能方向不斷進化。我們先來看看目前智能電網需求跟 5G 的匹配程度。
首先，對于電力系統(tǒng)生產控制類需求：比如配電自動化，主動配電網差動保護，分布式電源接入控制等應用，需要達到 99.999%的可靠性，時延需求從 10 毫秒到 50 毫秒不等。顯然這是 5G uRLLC 的需求。然后，對于電力的生產管理系統(tǒng)中的移動應用類需求，需要進行無人機或者機器人定期巡檢，高清視頻監(jiān)控，AR/VR 輔助維修及培訓，以及各種自然災害保護等工作。
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 的場景。另外，對于大量電力基礎設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)務的連接數(shù)巨大，時延和帶寬要求不高，5G 的 mMTC 業(yè)務正好滿足需求。
由此可見，智能電網對 5G 的三大應用場景都有需求。除此之外，智能電網對 5G 的另一個關鍵技術：邊緣計算也有明確的需求。
通過邊緣計算技術，電網可將當前位于主站的數(shù)據(jù)處理邏輯下沉，由本地智能終端對電力信息進行實時處理。
這樣一方面能夠提升配電自動化系統(tǒng)的響應速度，降低時延，另一方面可以減少數(shù)據(jù)長距離傳輸帶來的帶寬占用。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，遠程會診、智能醫(yī)護機器人等多種 5G 用例被迅速投入到抗疫阻擊戰(zhàn)中，已初顯 5G 價值。3 月 24 日，工信部發(fā)布了關于推動 5G 加快發(fā)展的五方面 18 條措施，其中包括推動「5G+醫(yī)療健康」創(chuàng)新發(fā)展。文中指出，要開展 5G 智慧醫(yī)療系統(tǒng)建設，搭建 5G 智慧醫(yī)療示范網和醫(yī)療平臺，加快 5G 在疫情預警、院前急救、遠程診療、智能影像輔助診斷等方面的應用推廣。進一步優(yōu)化和推廣 5G 在抗擊新冠肺炎疫情中的優(yōu)秀應用，推廣遠程體檢、問診、醫(yī)療輔助等服務，促進醫(yī)療資源共享。
從這份 5G 發(fā)展的「總綱領」中可以看出，5G 智慧醫(yī)療將是我國 5G 下一步的工作重點。初步實現(xiàn)的智慧醫(yī)療應用，以虛擬團隊合作，遠程醫(yī)療支持，遠程復診等遠程視頻輔助類的應用為主。至于被寄予厚望的遠程手術，則因為技術和管理的要求過高，離成熟應用還有較遠的距離。
虛擬團隊合作：由于傳統(tǒng)醫(yī)護和數(shù)字化系統(tǒng)的整合速度慢，缺乏統(tǒng)一的協(xié)調管理，5G 可以為醫(yī)護團隊提供視頻輔助以及虛擬團隊辦公等服務。遠程醫(yī)療支持：疫情期間，社區(qū)或者流動醫(yī)護人員遇到難以判斷的問題，又無法得到上級專業(yè)人員的支持，這可咋辦？借助 5G 遠程醫(yī)療檢查，專家可提供遠程視頻協(xié)助，實時數(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)護人員和專家的聯(lián)系通道，且有網絡切片保障服務質量。
中國移動經過了對 5G 行業(yè)應用的深度分析，其政企事業(yè)分公司的技術專家編寫的《5G 落地：應用融合與創(chuàng)新》一書，很好地總結了 5G 在行業(yè)應用中的關鍵作用以及落地的應用融合與創(chuàng)新：「在 5G 之前，每一代新的通信技術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 技術糅合了大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網技術，可以和垂直行業(yè)實現(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，將時延和連接數(shù)納入到自身演化系統(tǒng)當中，其所帶來的顛覆，從日常生活延伸到各個產業(yè)，以及整個社會。5G 是工業(yè)級的無線通信網絡，其按百萬連接和毫秒級時延的標準來進行協(xié)議設計，使低成本、海量連接的物聯(lián)網成為現(xiàn)實。以物的連接為基礎，信息采集和操作控制得以向遠程化、無人化方向發(fā)展。垂直行業(yè) 5G 解決方案將成為熱點，大量第三方垂直行業(yè)解決方案企業(yè)也將應運而生?！?/p>
