整個移動通信的發展基本上十年一代,每一代都是前一代速率的1000倍,1G到4G是面向個人通信即面向消費者的,而5G擴展到產業互聯網和智慧城市的應用,一共有三大應用場景:增強移動寬帶、超可靠低時延、廣覆蓋大連接。
和4G相比,5G峰值速率提高了30倍,用戶體驗速率提高了10倍,頻譜效率提升了3倍,移動性能達到支持500公里時速的高鐵,無線接口延時減少90%,連接密度提高10倍,能效和流量密度各提高100倍,能支持移動互聯網和產業互聯網的各方面應用。
5G促進了AI和IoT的融合
5G推動了人工智能與物聯網的結合,擴展了物聯網的能力。5G對物聯網的要求是一平方公里有100萬個物聯網模塊能連到網上,傳輸時延少于10秒,丟包率不高于1%。通過寬帶低時延的連接,5G使得物聯網可以直接連到云端,使得大數據能夠和人工智能的決策分析融為一體。
5G成為AI和IoT間的寬度紐帶,使二者變成AIOT,稱之為智聯網,推動萬物智聯。AIOT使得物聯網所感知的大數據能直聯AI,我們通過增加一些AI芯片以及一些開發軟件,就能實現很多實時決策。
在產業鏈上,AIOT更強調AI芯片與AI能力開發平臺,其中開發框架支持端、邊、云獨立的和協同的統一訓練和推理,可以幫助IoT開發者解決開發兼容問題。
5G+8K視頻直播
8K視頻不單是分辨率和幀率的提升,而且每個像素的編碼比特數也增加了,動態范圍也擴展了。5G的高帶寬低時延可以直播8K視頻,并且可以把運動場上多個攝像機位的信號同時播出來,組成360度的場景,使得場外觀眾能感受到坐在運動場一樣的體驗,可以隨心所欲看到每一個角度的視頻。當然在手機上看高清視頻可能屏幕會太小,但是手機可以跟智能屏聯動,華為鴻蒙OS支持以智能屏替代手機實現8K顯示。
通過高清視頻不僅僅用于娛樂,還可以用于遠程醫療。2019年3月,中國移動與華為合作幫助海南醫生通過5G網絡遠程操控電子機械臂,對在北京的帕金森病患者成功完成了“腦起搏器”植入手術,手術耗時3小時。
除此之外,5G+8K視頻還可以用于遙控生產線上機器故障的排除,指導維護管理。另外,8K視頻本身也是一個產業,視頻直播的產業在2021年,全球可以達到700億美元,其中中國觀看直播的視頻互聯網用戶已占全球的60%。
5G云游戲
過去玩游戲都需要比較高級的設備如顯卡、CPU等,需要先把游戲下載下來,門檻還是比較高的。現在有了5G終端,可以直接連到云端,游戲沒必要直接下到終端上面,玩游戲的設備就可以大大簡化。
當然普及游戲不是我們的宗旨,利用這個技術也可以用于工業的協同設計接和數字文化創意產業。
現在虛擬現實(VR)、增強現實(AR)已經發展起來了,但是在沒有5G的時候它是很難得到應用的,原來它要求的帶寬達到1個G,延時希望低于7個毫秒,在4G時代這是很難實現,現在5G有可能做到。
5G加上VR,不僅僅用于游戲,還可以支撐協同工作。5G+VR可以用于遠程教育,可以讓邊遠地區的孩子能同樣獲得大城市的優質教育資源;可以通過網上的虛擬實驗解決邊遠地區實驗手段不足的問題,而且可以很好地用于培訓。目前,故宮博物院就通過VR頭盔,讓游客有了更好的體驗。
5G+AIOT能廣泛應用于工業互聯網
5G加AIOT能廣泛應用于工業互聯網上,包括電網、港口、煉油廠、建筑公司、冶金企業、機械加工企業、化工企業都可以。
南方電網利用5G承載電網的配電業務,青島港成為全球首個5G智能碼頭,荷蘭殼牌煉油廠采用5G機器人巡檢油管,瑞典沃爾沃建筑公司用5G遙控深井作業。
上海商飛公司已建成全球首個5G+工業互聯網的園區。飛機是用復合材料制造的,機翼和機身貼上復合材料,過去要停機檢查粘貼的質量,現在用5G的高清視頻攝像頭,邊貼邊把圖像直接實時傳到后臺,跟大數據、人工智能已有的圖片進行比對,這樣就大大提升了工作質量和效率。
另外,由于飛機是一節一節組裝起來的,每一節里都有很多電纜。過去靠圖紙連接的時候,需要非常小心地連接,現在借助5G+VR頭盔,可以讓工人知道哪一根電纜該連接到另外的哪一根,不僅僅提高效率,也提高了工作質量。
當然,更多的應用是在機器視覺方面。在中國,現在生產線上,靠目測檢驗產品質量的工人每天有350萬人。盡管這些工人很認真,但仍然避免不了差錯,利用工業的高清視頻和5G,直接和邊緣計算及后臺的人工智能結合,能很好地發現質量問題,效率遠遠超過工人。
華星光電跟騰訊合作,對液晶面板海量圖片進行快速學習與訓練,建立高精度模型,實現機器自主質檢,分類識別準確率達88.9%,節省人力60%。
清華大學與英業達集團合作,基于機器視覺,綜合PCB板加工過程的多源數據,得到360度視圖,發現人工無法判斷的主板近14%,每年效益達9000萬元。
青島港通過5G將機器視覺集卡防吊起系統與大型運算系統相連,實現毫秒級時延的操作,在效率上、效益上都有很大的改進。
5G在車聯網上的應用

5G更好地適應了車聯網的需要。過去在4G時代,反應時間是100毫秒,而5G+邊緣計算只有1毫秒。原來我們用的雷達等感知手段,實現了對環境狀況的感知,但是無法實現車到車、車到云、車到紅綠燈、車到停車場的連接,5G的高可靠、低時延完全能支撐這個應用。實際上,車聯網不單提高了交通效率,而且減少了很多交通安全事故的發生,本身也是一個產業。
車聯網的軟件,包括汽車電子,以及車聯網的服務,到2030年全球將達到1.5萬億美元的規模,遠遠超過了現在汽車產業的總規模。
5G開啟移動通信新時代
5G的增強移動寬帶能力為4K、8K的高清視頻節目的無線傳輸提供了可靠通道,豐富了文化生活,推動了數字產業化的發展;5G的高可靠、低時延、廣覆蓋、大連接,將物聯網的大數據跟人工智能融合,將物聯網發展到智聯網;5G+VR/AR和邊緣計算的結合,推動了人機物的自然協同,催生了新業態,為用戶提供了更好的體驗;5G為互聯網發展增加了新動能,拓展了新應用,助力產業數字化的發展。
注:本文整理于鄔賀銓院士在首屆世界科技與發展論壇上的講話,略有刪減,圖片來源于網絡,由編輯所加。

