在5G时代,结合物联网、大数据、智能学习等技术,互联网将从移动互联网时代逐步迈向智能互联网时代。智能互联网时代,不仅改变了人们的生活方式,而且正在改变生产方式。
5G更快、更广、更强的本质,提供了更高效、更及时的资源运用,并且随着性能的大幅提升,各种创新技术应用带来多方面的社会效益及经济效益。在市场价值方面,5G呈现以内容、算力及体验为主的创新价值,终端厂商、渠道商、内容提供商等将积极探索新的产业模式。电信运营商和互联网应用提供商的服务模式和获利手段也将随着云网融合能力、业务场景的多元化而演绎更多的创新模式和方法。
依托5G创新技术,通过与文化娱乐、交通、医疗、工业等各个行业融合,进一步地催生和重塑行业创新应用的发展,5G应用将全面发展。5G创新应用如图1-1所示。
图1-1 5G创新应用
(1)3D、超高清视频
作为继数字化、高清媒体之后的新一代革新技术,超高清视频浪潮已至,被认为是5G时代最明确的应用方向之一,并有望最早实现商用。其典型特征是大数据、高速率,按照产业主流标准,4K视频传输速率为12~40Mbit/s,8K视频传输速率为48~160Mbit/s,4G网络或Wi-Fi网络环境已经无法完全满足其网络流量、存储空间及回传时延等技术指标要求,难以承载超高清视频的播放需求,从而影响用户观看超高清视频的良好体验。用户渠道流量受限,上游的视频内容生产者无法在超高清视频上获得投资回报,超高清视频的发展受到了阻碍。超高清视频网络需求见表1-2。
表1-2 超高清视频网络需求
5G基于大宽带、超可靠、低时延等特征赋能超高清视频行业,可以解决超高清视频网络承载问题,并刺激终端屏幕数量的爆发,促进超高清终端产业链的生成。结合5G技术,超高清视频被广泛应用于直播领域(如各种大型赛事、活动等)以及商业性领域(如远程现场实时展示等)。
(2)自动驾驶
自动驾驶实现的关键是需要稳定和高效的车联网。车联网涉及人与车、车与车、车与路之间的通信,通过5G通信技术实现“人—车—路—云”一体化协同,使其成为低时延、高可靠应用场景中最为典型的应用之一。5G技术通过与车联网技术的结合,实现了车与车、车与路、车与人、车与云平台之间的互通互联,推动与低时延、高可靠密切相关的远控驾驶、自动驾驶等具体应用场景。远控驾驶,其特点是通过车内摄像头和传感器将车辆场景传输到远程控制中心,驾驶员在控制中心控制车辆,其往返时延(RTT)需要小于10ms;自动驾驶,包含诸如紧急刹车、车对行人(V2P)、车对基础设施(V2I)、车对车(V2V)、车对网络(V2N)等多路通信同时进行的大部分应用场景,其特点是采集以及处理的数据量极大,所以对网络的要求是10Gbit/s峰值速率的大带宽、1ms的低时延、1 000亿连接的超高连接数以及99.999%的高可靠性。可以看出,只有通过5G通信网络技术满足车联网典型应用场景对网络高要求的需求。
总的来说,5G技术利用其低时延和大带宽等特性为车联网赋能,随着技术的逐步演进,无人驾驶将成为可能。其中,低时延在交通运行过程中,对路权分配等信息具有高并发性和高时效性,而大带宽则保证每辆车的信息都能实时有效地接入,保证位置/车辆状态等信息共享,快速响应和处理海量数据,以便有效地提升交通管理水平,促进城市交通智能化。
(3)智能制造
智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,通过人与智能机器的协同,扩大、延伸甚至部分取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。具有以智能工厂为载体、以关键制造环节智能化为核心、以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征,在制造过程中能进行智能活动,如分析、推理、判断、构思和决策等,可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量以及降低资源能源消耗。
近些年,Wi-Fi、蓝牙和WirelessHART等无线解决方案已经在制造车间立足,但对于最新、最尖端的智慧制造应用,这些无线解决方案不能满足其灵活、可移动、高带宽、低时延和高可靠等通信要求。而5G三大场景切合智能制造的通信需求,为智能制造提供宽带、可靠和安全的连接,确保工厂自动化控制和传感系统在几百甚至几万平方千米的工作范围内,具有安全高效的生产保障。
(4)远程医疗
远程医疗指通过现代通信技术,以双向传输数据、图像、语言等信息为手段,打破传统医疗受空间限制的短板,提供远程医疗服务。从20世纪50年代末至今,远程医疗已经有了很大的突破,但是仍然存在一些问题:网络通信质量无法支撑整个医疗过程,而导致诊疗过程的连续受阻;带宽不够致使网络传输出现滞后性,传输不了高清图片、影像。信息的不准确会影响医生的判断,从而导致诊断效率降低,影响治疗方案的决策。
而5G的全范围覆盖以及不间断的网络能够提供远程医疗所需的信号,而不至于出现网络中断导致医疗过程停止。在5G网络高质量、高速率的保障下,能够高速传输具有高分辨率特性的图片和视频,以辅助医生更加及时准确地判断病情。
(5)XR
XR作为虚拟与现实的有效融合,是近眼现实、渲染处理、感知交互以及网络传输等新一代信息技术交融的产物。XR在实际市场应用中,主要包括VR(Virtual Reality,虚拟现实)和AR(Argumented Reality,增强现实)两大分支,其中MR(Mixed Reality,混合现实)可作为AR的一种。
带宽和时延导致的互动性体验不强、终端移动性差以及时延导致的眩晕感等痛点问题,一直是遏制XR行业发展的短板。高质量的XR业务对带宽、时延要求逐渐提升,而5G网络能够满足XR业务高清(8K以上,全景传输带宽要求接近700Mbit/s)、低时延(MTP,头动到显示相应画面的时间为20ms以内)的苛刻网络传输需求。虽然MTP可以通过终端侧异步渲染扭曲等创新技术解决,但是对于云XR业务来讲,其网络传输时延也具有较高的要求。这些要求在4G时代已经无法满足,而在5G加持下,XR业务的通信传输短板将被弥补,使XR潜能从现有的技术缺陷中释放。具体如下。
●5G的高速传输是促进XR行业发展的关键,有效解决了制约XR产业发展的网速瓶颈问题。
●5G的低时延是优化XR应用体验的核心,而依托不同于4G网络的基站布局及移动边缘计算技术,XR应用的时延得到极大缩短。根据IMT-2020制定的指导方针,5G将提供1ms的空口往返时延。因此,5G时代将消除XR因时延出现的眩晕感,优化XR应用的用户体验,并推动XR行业发展。
●5G的广连接是加速XR内容推广的动力,5G网络的目标是实现万物互联,这意味着将有海量的信息和内容通过5G网络辐射到各个终端节点。例如,在5G大背景下,各类超高清视频应用可以通过5G网络在不同终端(如VR、AR等)中运行。这种信息与内容的互通互联使XR内容得到大幅的改善,实现从内容端打通XR产业。
5G技术铺就了一条高速信息智能“管道”,XR是其中重要的信息数据洪流之一。依托5G移动边缘计算,借助网络边缘设备的计算和存储能力,实现XR业务的实时分发和低时延传输;依托5G网络切片技术,为XR提供端到端的网络资源保障。
以上种种有助于XR技术演进及应用场景落地,极大地改变大众生活、学习、工作及娱乐等方式,并促进XR成为5G网络杀手级应用之一。