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【CTA学术沙龙】2020年第11期|龚锦林:5G产业进展及行业应用解决方案
    2020/9/16 10:33:24     字号:[    ]

   8月25日下午,我院举办2020年第11期CTA学术沙龙,主题为“5G产业进展及行业应用解决方案”。本期沙龙由我院唐晓云副院长主持,特邀华为中国区数字政府无线解决方案高工龚锦林做专题报告,部分研究人员及在站博士后参加了沙龙交流。


   精彩再现


   一、5G技术及产业进展

   1、5G产业进展

   通信产业和信息产业的来源都是随着70年代大规模集成电路技术、操作系统和计算机技术的发展产生而来的。通信的发展每十年一个周期,80年代、2000年代、2020年则标志着三个节点。

   80年代,1G产生,解决了城市和应急方面的语音通信问题,资费昂贵,国内技术落后;2G时代,终端便宜,通信手机普及,解决了大规模人口随时能够通信的问题,国内略显落后;2000年左右3G标准诞生:WCDMA、CDMA2000、以中国信通院为主的企业发起的TD—SCDMA,美欧中三足鼎立,3G解决了简单图片和新闻浏览上网问题;2010年左右进入4G时代,现在几乎离不开智能手机,与欧美发达国家相比,国内依然有点落后,但是应用已经领先,FDD、TDD两个标准贯穿了整个通信发展的主线条。
   5G时代,在产业、标准、生态、应用方面,中国确实领先美欧一个身位的距离。总之,我们的通信随着信息产业的发展在不断进步,相信未来还会持续从现在的移动通信甚至于走到空天地一体化的通信!
   2、5G与4G的对比
   从4G到5G,在时延、速率、连接数方面有着倍数级的提升,4G的带宽管道不够粗,导致流量壅塞紧张;5G出现后,光纤换为无线,上网体验瞬间得到上百倍地提升,不再受制于流量、资费的问题。
   从终端发展来看,4G的终端从2014年到2015年持续更新发展迅速;5G出现后,保守估计换机速率不会太快,除了部分追求更高清直播、更低时延的游戏玩家和直播播主会第一波换成5G,4G对大部分消费者已经够用。尽管如此,未来会持续走向5G,5G在行业的应用将逐步得到探索、成熟、推广。
   3、5G的通信架构和技术演进
   5G的通信架构不会有太大变化,包括终端、基站、传输核心网和上面的应用,但是终端的形态和各个基站网源发生了很大变化,一直在往技术更先进、使用更便捷的方向演进。比如1G大哥大笨重能耗高;2G小型化但终端不能做一些移动互联网应用;3G出现操作系统、智能手机;4G大屏手机没有按键;5G终端形态更多,如折叠屏、VR/AR眼镜等。
   4、5G通信的应用产品与场景
   首先是端管云架构产品,可看到的终端不仅有手机,还有车载记录仪、无人机等,随着5G的到来,终端的多样性会得到极大提升。其次是管道,管道即直观看到的,包含屋顶上的和路边的,如铁塔上面承载天线、下面有机房供电设施,用来搜集终端信号并做整理,再传到核心网机房。所有的数据包括安全策略在核心网机房汇聚分发,所以是很关键的设备。再往上即应用平台,如网购点击后形成一些图片数据、订货数据通过管道传到核心网。
   近两年,媒体和研讨会涉及到三大场景:eMBB、mMTC、uRLLC(大带宽、低时延、海量连接)。具体面向很多行业,如政府、工业、港口、能源和电力领域等,需要解决管道的时效性问题、宽带通路问题等。在此基础上面向三大应用,华为提出了更细化的指标,细化到上网速率、峰值速率、用户体验速率、频谱效率和连接密度等。
   5、中国5G标准领先者—华为
   5G标准确立后大家形成共识,整个产业链朝一个方向共同使力共同发展。随着国内科技投入,华为的贡献肯定最大。华为占据了几个5G标准的主席副主席席位,具有一锤定音的作用。比如ITU联盟技术工作组主席职位,华为在NB-IOT所有的探索都在为5G打基础,通过华为在IT标准联盟里较高的影响力,才推动了这项标准向5G演进。随着华为取得的巨大成就,在标准数、核心专利数以及原来被欧美发达国家所占据的通信专利标准方面,中国都是领先的。
   5G标准为何领先?首先是内生动力,在其背后有超过一万五千名无线研发人员的努力,国内分布在六个大的研究所,海外研发人员超千人,针对终端、基站、核心网、网管系统以及基础芯片和材料技术加强投入,每个领域都是全球领先;其次是吸收全球先进的技术,比如日本在新材料领域领先,那就虚心学习,聘请他们的专家帮助解决材料应用在无线上的问题。
   6、5G对国内经济的带动
   第一是直接经济贡献,由5G带来网络建设,配套许多上下游产业链,比如铁塔、基建的工程商设备商及相关服务可带动直接收益。网络发达后,第二波将催生出应用独角兽公司、就像在4G移动互联网时代诞生了京东、淘宝等类似公司,5G将为行业公司修建一条信息高速公路,他们会得到高速发展。
   第二是间接经济效益,5G跟4G类似地有其惯性的发展规律,会催生基于5G应用的产品,如AI、AR/VR等,服务提供商会获得极大的发展。不论是直接收入,还是创造就业,又或是提升整个社会的运营效率等,都是5G带来的经济效益。
   7、5G在全球部署的应用情况
   全球都在抢先部署5G,不管是点状部署解决行业问题,还是规模部署解决上网问题。韩国发达的游戏乃至娱乐离不开国家在通信领域的投入,是部署5G商用网络的全球领先国家,主要应用于游戏、媒体行业,国家和运营商在这块都比较领先。美国部署较慢,现在还是实验网,Verizon进行部署,以市场驱动为主,一到两年还在探索市场,并不会大规模建网。欧洲主要集中在工业领域,像法国、德国的工业比较发达,通过部署5G在工业制造领域发挥重要作用。
   中国的频谱为何是商用走到前面?是因为中国的体制政策,首先频谱发放速度很快,其次国家的频谱给电信、联通、移动、广电的频谱是不花钱的,中国的体制不需要通过频谱获取钱,同时反哺给运营商去降低运营商的资费。相较而言,欧美日的频谱则需要花钱,德国5G C-Band频谱拍出价值就将近41亿欧元。
   二、5G典型行业应用
   1、5G行业场景分析及具体应用
   智慧城市用5G,高清视频监控,用于园区和公安监控,用来做人脸识别智能分析,高速无线带宽能取得更好的效果,包括后续的无人机、自动驾驶、VR/AR、工业机器人、远程医疗等,会进一步促进智慧城市的发展。
   华为如何看待5G在各行业的应用?为此,华为对5G的行业场景做了一个分析,各行业如喇叭口般打开来搜集对5G技术的诉求,然后从各行业应用场景提出一些原子应用,从行业应用场景到原子应用的分析就能更聚焦地解决行业应用的共性问题,比如无人机高度带宽、低时延问题持续优化等。所谓原子应用,如无人机场景,在智能警务、智能巡检、智慧农业、文旅等领域都可能应用。所有场景应用要落实到产品上,这些产品规划起来更细化,包括带宽、时延、高可靠、定位、切片技术等,通过这些来指导技术攻坚克难、技术预研等。
   回到具体应用,首先是高清视频。高清视频改变了直播,尤其是电视台的直播。传统用的是直播车,需要维护人员,直播车用的是卫星,租金昂贵;5G出现后,一个CP便是一台直播车,维护工作量小且简单,记者只要带着CP,不需要技术人员就能完成直播外加采编,5G走流量,资费大大降低。总之,在灵活性、便捷性、安全性、稳定性、经济性方面都得到了很大提升。
   无线宽带。移动安防、移动警务的传统视频用的固定电线,布线既麻烦又影响市容市貌;有5G后,无线宽带大,社区安全性提高。敦煌旅游景区就应用了5G无线宽带技术解决摄像头的连接问题。港口自动驾驶车辆、安保、公安、地铁交通等都用到了该技术,通过大带宽把高清视频传到质控中心,以此获取执法人员的现场情况,辅助执法,提升执法的规范性。结合5G的空地一体警务解决方案。首先是AR应用,AR通过捕捉现场的视频再进行智能分析;其次是无人机,无人机的响应速度最快,5G结合无人机能帮助警察更好地执法;同时还有车载摄像头、定位信息、信息视频、语音和无人机的信息传到指挥中心,供其分析和应急调度。
   AR/VR的应用。AR结合大带宽视频的信息及时传到后台,画面里有些变脸应用,它能结合AR提高游戏娱乐性,还有商业变现、商业模式开发,通过5G应用获取更多收入。云办公,5G大带宽使办公室摆脱了笨重耗电辐射大的机箱,可直接通过PAD远程登陆云PC,大大提高了便携性。AR远程服务,比如家里的车坏了,以往是师傅上门来修,有了AR远程服务,通过AR眼镜或者摄像头可以远程呼唤专家资源指导解决现场问题,能够节约资源提高效率;另一个好处是,在专家处理问题过程中,结合AI能把这些能力数字化,不断在未来可复制,构建企业内部的专家系统。
   无人机。无人机提供上帝视角的高清直播提升观感,4G主要覆盖地面,而5G的多载波技术可以覆盖一定的空中距离,300米以下的低空可以连接。无人机可以在河道巡检,可以批量应用在农业做植保,可以结合5G大带宽去做3D摄影,做国土资源巡查,机动、灵活、高超、快速完成作业。这些基本已经在探索,未来还大有空间。
   医疗。远程诊断通过更高清视频、监控去完成一个人监管多个病房,一个人做多个B超的远程分析。未来医疗资源分配不均,要做到小病不出社区,大病不出省,比较靠谱的方式是远程医疗,如手术、现场实时的B超诊断。为了促进5G能快速在远程医疗实现,需要针对这些应用场景做专业分析,如提升时延,实现远程化、共享化、智能化的应用。
   电网。原来国家电网用光纤在高山峻岭搭铁塔部署,代价高昂,用无线5G去解决这种差动保护,成本会大大降低。这是电网为什么去做5G的原因。其它的计量,包括电力超表,这些是大连接的应用,已经慢慢在实现了。
   车联网。在自动驾驶方面,有5G后,车与车、车与人、车与周边的道路基础设施的连接会更顺畅便捷,在此基础上自动驾驶、辅助驾驶技术会更安全。比如4G刹车指令的刹车距离大约是1.3米,而5G的低时延使得刹车距离缩短不到0.1米。通过基础网络构建,指令能得到迅速响应,安全性也会得到极大的提升。在工业领域方面,如智慧矿山,原来的矿山工作环境恶劣,需要人工开车去矿井下面,而无人驾驶在大大提升安全性的同时又降低成本。
   目前,运营较成熟的是监控、摄像头和高清直播,关于低时延的行业应用还需要一个产业爬坡期。总之,近期eMBB业务可以做,中期低时延可以逐步商用,长期像水电气表超表传感器采集类的业务需要一定的过程。
   2、5G业务发展趋势
   5G时代是什么?有5G网络应用,AI、云、大数据、物联网是一个综合体,5G的技术相当于一个管道连接,催生更多会得到充分利用的应用,连接会无处不在。
   5G业务发展趋势,第一波应用在大宽带,大带宽技术包括获得更高清的视频、更生动的AR/VR、将几千公里外的美好景色通过高清视频回传到大屏或展厅,这样大家足不出户就能感受到身临其境。第二波应用在低时延,华为正在探索,包括松山湖的南方工厂将用机器人解决重复性的搬运工作,同时华为正在解决安全性要求高的工作、远程医疗和智能电网等。第三波应用在大连接,这是华为的判断,而其标准还没确定,现在华为基于当前的NB—IOT技术正在向前探索。一旦这个标准确定后,大规模的产业就会跟上,也会促进应用不断落地。
   总结:5G不只是一个网络,结合AI、云计算、基础设施和城市指挥中心,进行多维度、多产品、多方案的探索,把5G真正用起来,5G一定是5G时代下多个技术产品的集合,使用5G解决4G解决不了的问题,提升生产生活效率。


自由交流


   在线提问1:

   在新冠肺炎疫情倒逼的形式下,我们将来5G如何通过和文化和旅游产业相关的关键技术研发和应用来进一步赋能文化和旅游产业生态融合和业态创新,助力文化和旅游产业持续发展?

   龚锦林(主讲人):
   从去年开始,公司团队也在支撑着中国区文化和旅游系统相关的探索工作,具体包括军博在内的博物馆做相应的5G应用。现在5G网络在文化和旅游行业更多还是在城市的博物馆和专题的科技馆有覆盖。
   现在5G从大的来说行业探索,可用先行、即用先行。国家公园没有网络覆盖,从可用先行的纬度去看,可以聚焦在博物馆或线上的AR/VR展示,通过内容去提供360度的服务,让远在更远的群众都能够感受到。即用先行的纬度,数字化在文化和旅游行业进展很快,文物古迹或自然风光都能数字化。总之,首先探索5G要有基础,要具备一定的终端和网络,其次结合现在有效可行的应用去做。作为消费者希望足不出户就能观赏到自然风光。

   在线提问2:
   旅游的公共服务,比如交通、酒店,有些城市的酒店和交通做得很不错,但是以后有必要在文化和旅游行业进一步发展起来。从1G到5G到6G,一般来说2G、4G、6G偶数位数的技术会更适合推广,现在有人研究6G,是不是5G很多点还没铺开的时6G就上来了?技术迭代会不会非常快?

   龚锦林(主讲人):
   实际上大家对3G的感受度不高,为什么?因为我们国家3G技术相对国外有一些落后,3G没推多久就推了4G,我们一直在追赶,所以说3G没有用的太好。从技术角度来看,3G和5G都是有突破性的技术,如3G大带宽技术的出现,5G大带宽、低时延、广连接技术的出现。从使命来看,3G把技术产业化,4G大规模应用,因此对4G的感受比较深。从正常的产业发展来看,我们国家将5G商用之年提前了一年,因此大家感受到5G没那么快。那么6G会不会更火?我给大家一个建议,6G是十年之后的事情了。
   通信产业遇到奇数都不会很好地发展?我的观点是在哪一代技术都是很关键的,都有创新性的提升,发展的快与不快不仅只是我们公司包括设备商能推动的,而是整个行业的生态共同打造的。政策、产业和技术三要素结合,相信每年都会有新的样板、新的应用出来,甚至规模使用,这只是一个时间问题。我是乐观的,当然也要审慎。网络部署比较快,各行业的应用还没有太铺开。
   旅游领域的5G应用可能少一些,因为这不仅仅取决于政策,还取决于实施者自身对这个技术的认识以及相应的设备设施的投入和技术方面经济价值的评估等等。

   在线提问3:
   去年我们做过关于5G的调研。调研结果显示,公众对5G的体验很有期待,企业方面有一些旅游企业先行跟移动、联通运营商签5G合作战略协议,但是大部分企业还是持观望态度。特别景区方面5G的建设比较侧重体验,目前了解的也就是在虚拟现实展示方面。龚总有没有好的建议,如何在现有的基础上5G能够提供哪些更具体或者能够深化服务的一些建议,也能给旅游企业更多的动力去投资去应用5G。

   龚锦林(主讲人):
   5G概念已经深入人心,首先就看有没有实实在在能提升体验的应用出来。比方敦煌有一个合图AR作品,当参观者在现场拍摄敦煌图片,就能智能分析出图片背后的一些历史还有故事。其实背后不完全靠5G,实际是一个应用不断创新的探索。其次应用5G不是说一定要完全用到5G的大带宽、低时延、广连接,可以借助5G去唤醒或吸引更多的群众、参观者、爱好者投入到文化和旅游活动或促进产业更好地健康发展。
   总之,虚实结合,所谓虚,以5G为亮点去做一些应用,吸引更多的眼球,实就是打造像无人机这种或者观影VR或者三维5G直播,实际去落地一些文化和旅游行业的应用。5G放大到这个时代一定是人工智能,一定是云计算和物联网的综合多技术的组合去推动某一个行业往前再上一个新的台阶。


   本期责编:郑义 刘孝蓉 [www.xpj9899.com]-澳门葡萄京官方网站博士后

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