2018年6月,5G的第一版標準3GPP R15正式凍結,高通、華為、愛立信、各大運營商和智能手機廠商共同發力,推動了5G的正式商用,以eMBB為主要場景的5G應用率先落地,人們首先體驗到了eMBB帶來的更快的上網速度。
5G第二版標準3GPP R16於2020年6月完成凍結,增強了高可靠、低時延的uRLLC業務場景,更好的支撐5G在工業場景的應用;在車路協同方面,對NR-V2X也制定了基於5G網絡的標準。伴隨着5G標準的逐步演進,基於mMTC、uRLLC的工業互聯網、車路協同、智慧醫療等場景也在各方合力下進行着探索。5G的真正價值在於連接萬物,與其他技術一起,打造出萬物智聯的世界。
5G在中國正式商用已過去一年有餘,基於5G的落地應用進展如何,5G在賦能應用方面做了怎樣的創新,5G應用的展望如何?下面內容節選自《2020 5G創新白皮書》,對5G賦能的多媒體融合應用、智慧家庭生活娛樂、智慧工業、智慧醫療和智慧交通車路協同進行分析,考察5G落地一年來賦能落地應用的情況。
Part.1
5G多媒體融合通信
多媒體融合通信是將不同的多媒體終端進行統一調度、統一管理,實現視頻、音頻等多媒體信息的聯動、實時互動、採編、回傳、分發等功能,充分調度一切多媒體終端設備,完成視頻監控、超高清視頻轉播、遠程手術、工業巡檢等場景。
遠程超清直播、安防監控、遠程醫療、工業巡檢等催生了多媒體融合通信的需求
遠程超清直播。包括大型賽事直播、大型演出直播、重要事件直播等。該類應用的特點是對視頻分辨率、碼率、音效、時延性、移動性有着巨大的需求。同時,4K/8K、VR/AR、杜比音效等多媒體融合實況轉播、無人機視角等也為觀眾帶來沉浸式體驗。
遠程安防監控。在人員密集場所部署4K/8K超清視頻安防監控車,有利於預防或及時處置人員傷亡事故、打造智慧城管。結合4K/8K超清視頻監控畫面,還可以開展高準確性的人臉識別、車牌識別等應用。安防監控對視頻清晰度、音頻去噪、各監控器的聯動等要求較高,5G支持的融合通信為遠程安防監控帶來巨大動能。
遠程超清醫療。採用5G網絡傳輸超清視頻在醫療領域也將造福大批患者。例如,在救護車上安裝4K攝像機拍攝車內患者的高清視頻,通過5G傳輸,有助於醫療專家遠程掌握患者情況,指導車內醫護人員進行急救,並根據患者實際狀況提前在醫院內準備手術方案和手術器材。
遠程工業巡檢。傳統的工業巡檢存在不安全、遇到問題無法及時處理等痛點。機器人、無人機等替代人工巡檢是5G環境下的工業巡檢剛需。利用5G的高可靠性和低延時優勢+超高清視頻通訊實現網聯巡檢+排障機器人的遠程閉環控制,既解決了在高危生產環境下人類巡檢的不安全性,又能全面把控整個巡檢流程,及時應對突發情況,大大提高了巡檢效率和質量。
來源:睿獸分析
5G與其他技術融合賦能多媒體融合通信4K/8K、VR/AR攝像機通過編碼推流設備,將原始視頻流經過一定算法壓縮轉換成IP數據流,通過5G CPE或集成5G模組的編碼推流設備將視頻數據轉發給5G基站。在大型活動舉行期間,會產生數以萬計的連接需求,大量的高清攝像頭或者終端錄屏的視頻傳輸需求,5G網絡超高網速、超低時延、超大連接三大特點可以較好承載需求。
基於5G模組的編碼推流設備和攝像機揹包設備可以為各種視頻設備提供穩定的實時傳輸,同時相比傳統的線纜傳輸更加靈活,不受空間的限制,能滿足更靈活的超高清視頻等多媒體的回傳需求。從而實現5G多媒體融合通信下的遠程超清直播、遠程安防監控的應用場景。
另外,4K/8K、VR/AR等多媒體素材素材經過5G傳輸到達雲端之後,在雲端部署相應的視頻製作軟件,可對視頻素材進行雲端的製作,然後再通過5G網絡進行內容分發,可實現基於5G網絡的超高清視頻製播。
5G多媒體融合通訊案例5G網絡下的超高清融合通訊系統——奧維視訊
1、5G視頻互動直播
奧維視訊的5G視頻互動直播方案,可以實現外場音視頻信號回傳演播室,同時接收來自演播室的音視頻信號,實現外場記者與演播室主持人之間的雙向連線互動。
來源:奧維視訊
2、5G智慧醫療應急系統
奧維視訊5G醫療應急系統包括5G智慧急救車、5G應急會診、5G遠程心電、超聲。採用4G+5G+固網+WiFi的異構多鏈路聚合傳輸,可以有效保障醫療影像和超高清視頻的實時傳輸。支持多路4K視頻和音頻的採集、編碼、解碼、顯示、存儲、傳輸、調音混音、導播切換等功能,可同時傳輸多路醫療影像數據。內置AI算法,可以為應急醫療提供5G+AI的定製,AES全比特流加密的能力高度保障了醫院數據的安全。
來源:奧維視訊
3、5G應急指揮
奧維視訊推出的應急指揮設備包括5G+無人機、5G揹包可通過在應急現場架設5G基站,與承載網、骨幹網相連,連接攝像機和終端設備,將應急前線的音視頻數據回傳到應急指揮中心,發揮5G在應急指揮“看得準、看得清、看得全”的優勢。
來源:奧維視訊
4、5G賦能工業巡檢
奧維視訊工業巡檢5G+4K移動單兵視頻通訊系統,在運營商5G網絡下,利用5G高速率、大帶寬、毫秒級時延的特點,實現實時音頻、4K視頻的採集和廣域無線傳輸。結合高清大屏作為後台管理設備對所有的移動終端進行統一的管理和控制。
來源:奧維視訊
5G多媒體融合通信應用展望4K視頻將首先進入成熟期,部分行業應用及8K、VR/AR等還需產業鏈持續協同發展。目前,5G多媒體融合通信應用更多集中在遠程超清直播等應用中,現場直播回傳的成熟為用户提供具有更強烈的震撼感和更深層次沉浸感的觀看體驗。4K/VR/AR終端、遠程工業巡檢、雲採編、雲渲染、4K轉播車等技術迎來高速發展期,在未來1-2年將實現規模化應用。
遠程醫療、遠程安防監控等由於受限於設備技術融合和行業內部規範等限制,4K內窺鏡、4K手術室顯示器、4K監控器、AR/VR終端設備等產品仍需等待2-10年的成熟期。8K終端、8K轉播車等尚處於探索期,產業鏈完善及應用普及還有較長時間。
Part.2
5G智慧家庭生活娛樂
5G的價值——固定無線接入(WTTx)
5G的首要商業用例之一是固定無線接入(WTTx)——使用移動網絡技術而不是固定線路提供家庭互聯網接入。由於使用了現有的站點和頻譜,WTTx部署起來更加方便。傳統固網光纖的部署需要各方協同,部署過程需要排線規劃、挖溝埋線等繁瑣步驟。5G WTTx具有絕對的部署優勢。
5G WTTx接入下,通過5G CPE將5G信號轉化為WiFi、藍牙、ZigBee等各種局域網信號,滿足不同設備的連接要求。5G CPE同時也將作為智慧家庭生活中樞,進行家庭設備的聯動、控制,內置AI算法進行運算,實現智慧化生態場景。
5G與其他技術融合打造智慧家庭生活娛樂生態
基於音視頻技術,家居設備可提供多種形式的智能交互,通過語音、觸控與手勢可控制設備的運行;AI的賦能使智能家庭進行大數據分析,可挖掘居民的設備使用行為,對用户進行學習,建立用户畫像,準確預估偏好和需求,針對不同的用户提供個性化智能體驗,達到以人為中心的自然化交互,脱離人對家庭生態的設定和控制;另一方面,基於大數據,智能家居可在不同應用場景下采集用户多種信息,並記錄分析,可以獲取用户的家庭組成、產品使用習慣、飲食喜好、消費習慣、興趣愛好等大數據,從而定向推薦適合家庭需要的商品和服務,促進家庭端便捷服務。
邊緣計算與本地存儲技術的應用賦能家庭生活隱私安全,提升效率。伴隨物聯網的發展,隱私安全的擔憂已成為關鍵限制性因素。根據雲米的數據,有36%的美國消費者因為隱私安全問題對家庭聯網設備產生顧慮。運營商、智能家居廠商等可在家庭端部署邊緣計算平台,基於分佈式加密算法存儲密鑰本地化保存,保障數據交換安全。
5G智慧家庭娛樂案例雲米:基於5G智慧屏,打造5GAIoT智慧家庭
1、5G智慧生活娛樂產品——“21Face互動智慧屏”雲米推出5G智慧生活娛樂產品——“21Face互動智慧屏”。智慧屏作為WTTx設備,將5G代替寬帶接入家庭。其搭載高通驍龍X55 5G芯片,高速5G網絡不僅讓在線觀看4K/8K視頻成為現實,更通過雲端強大的算力與存儲,使雲遊戲、雲App等新生態在21Face互動智慧屏上落地。
來源:雲米
同時,21Face互動智慧屏又是一個5G CPE設備,搭載高通WiFi6芯片,並支持藍牙、WiFi6、ZigBee混合組網,全面替代機頂盒、路由器、網關等設備,實現全屋場景的連接。
2、算力與交互打造以人為中心的場景化生活利用5G的高帶寬、低延時特性,在雲端實現算法運算,並實時傳輸回家庭實現智能化交互。
用户將通過語音、觸屏手勢、人臉自動控制圖像等與機器自由流暢的交互。同時,通過屏幕在雲米智慧家庭中的廣泛應用,實現家庭交互去App化、去中心化,不同的終端設備自由觸達,用户可以自由的在場景之間、在交互設備之間無縫體驗家庭智能。
隨着AI、算力、交互的進一步發展,將打造出以人為中心的全自動化場景交互,脱離人對設備、場景的設置和控制。
3、Home SaaS雲服務協力提供家庭IoT整體解決方案加速"5G+IoT"的深度融合,雲米不僅擁有極具智能化的互動智慧屏作為終端,也為5G連接以及IoT應用提供雲端服務保障的的家庭私有云:Home SaaS。
Home SaaS的豐富流媒體、雲存儲、IoT服務等三大特性,讓用户從此告別下載,一切智能體驗基於雲端完成。Home SaaS從雲端助力實現智能控制,用户購買互動智慧屏,得到的是一套包含IoT控制、購物、雲相冊、雲存儲、雲影音、雲遊戲、雲教育等應用完善的智能交互服務。總言之,HomeSaaS將給消費者提供一個橫跨物聯網服務層、數據傳輸層、感知/交互層的軟硬件一體化整體智能應用方案,讓用户輕鬆享受互聯網家庭智能基於大數據與5GIoT時代下的高效體驗。
Part.3
5G智慧工業
5G滿足工業通信網絡發展需求與ICT領域相比,工業現場使用的通信網絡技術應滿足工業應用的更嚴格要求,包括數據傳輸的實時性、數據量級、傳輸優先級及可靠性等方面的不同傳輸要求。5G 技術與標準在設計之初就考慮了工業高實時、高可靠、高安全的通信要求,是新一代信息通信技術演進升級的重要方向。
5G可以滿足新的工業大數據的傳輸需求。隨着工業智能應用的不斷創新發展,工業現場採集的數據種類和量級發生了較大的變革。例如,無人或少人的智能工廠需要大量現場數據做決策支撐,遠程巡檢、預測性維護等智能應用使得現場設備上雲已成“剛需”,視覺檢測使得現場數據採集從一維感知到大帶寬多維全景感知發展。同時,智能製造要求製造系統具備感知、分析、決策和執行的能力,而這些能力均需要工業大數據分析和麪向決策及服務的應用平台。這些導致了網絡通信技術必須支持結構化數據與非結構化數據、實時數據與非實時工業大數據共存的新需求。5G大帶寬和廣連接的技術特點,以及保證特定業務需求的QoS機制和網絡切片技術可很好地滿足這些需求。
5G可以滿足工業現場網絡靈活組網和無線通信的需求。例如,個性化定製要求生產線具有更高的靈活性,甚至可根據訂單變化和業務需求而快速增加、移除可移動操作設備實現生產線重構,這要求現場網絡也能夠支持靈活可重構的組網方式。5G 核心網趨於互聯網化,在5G 核心網中完全採用和互聯網相通的Http協議來完成業務調度,SDN(軟件定義網絡)、NFV(網絡功能虛擬化)等5G 新型網絡技術在工廠內將企業生產內部網絡資源進行編排,實現靈活組網,以滿足智能機器的柔性生產。另外,存在必須採用無線通信的生產場景,如旋轉類機械裝備、老舊工廠升級改造、生產現場距離過遠,以及高温高濕高腐等生產環境下,有線網絡不適合使用,但是目前現有工業無線解決方案無法滿足需求。
5G可以與工業專業通信標準進行融合。從工業通信技術角度看,工業通信網絡傳統上包含“測”(數據採集)與“控”(控制系統)的所有關聯網絡,實現現場設備(如傳感器、執行設備等)與控制設備(如PLC、DCS 控制器等)之間的互聯互通。目前的主要包括現場總線、工業以太網和工業無線網技術。在5G與工業應用技術及標準化的研究方面,5G與現場總線/工業以太網、5G與OPC UA和TSN等工業通信技術的融合、5G在工業環境下的性能保障與測試技術、面向5G工業應用場景的網絡仿真技術、5G安全技術等是目前重點研發方向。
5G將賦予工業重構全產業鏈的契機
從上游供應鏈端來看,供應商對工廠的設備的銷售將實現全生命週期管理服務,從傳統簡單的售後維護變成設備的日常管理,包括設備狀態的監控、故障的預警等。服務的價值佔收入比重上升,提高客户的使用體驗和資源利用效率。從而打通供應鏈數據流,實現供應鏈上下游協同優化。
從下游客户端來看,對銷售的產品同樣可進行全生命週期一體化和可追溯管理服務,保障客户的產品使用體驗。基於數據和平台提供後市場服務,物聯網協助企業更有效地捕捉和預測市場需求,創造動態化、個性化的智能服務、諮詢服務、數據服務、聯網金融與保險等新的服務類型。
從中游生產端看,生產方式將發生變革:
柔性化生產
以3C行業柔性生產為例,3C產品具有品種多樣、更新換代快、工藝變換頻繁、短時間內爆款產品需求量巨大等特點,面臨着多款機型同時生產和交付的挑戰。其行業特點要求生產過程具有高柔性和訂單快速響應。
通過在移動工作台和移動視覺檢測設備上加裝高清機器視覺模塊,對加工工件姿態、表面質量和幾何尺寸等進行自動檢測。視覺模塊所拍攝高清圖像由5G傳輸至邊緣服務器上,通過內置於邊緣服務器中的視覺分析算法模塊給出姿態、質量判定結果和操作指令,並實時驅動移動設備完成與工作站的協同操作,實現了工藝變換頻繁情況下的產線快速切換及柔性生產。
預警式設備管理
5G網絡下,所有設備均接入網絡在雲平台實現統一管理,企業能夠進一步增強對設備狀況的把握,並通過實時監控追蹤、報警等手段,確保生產調度等決策更加合理、精準,管理系統可預見即將出現的問題與挑戰,並提前主動應對,而非等待問題發生後再被動響應。
按需式管理資源配置
工業互聯網最重要的價值是藉助5G和區塊鏈等技術打通企業的各個流程,實現從採購、設計、生產到銷售各個環節的互聯互通與分佈式管理,並在此基礎上實現資源的按需配置。
5G工業互聯網時代,這六個環節甚至可以相對獨立,演變為六個可以根據需要而進行動態配置的模塊。每個模塊都具有物聯網感知能力和相應的軟件管理系統,它們根據客户的需求,可以高效地自行整合,高效又靈活地滿足生產工藝需求。
5G與工業技術融合應用賦能智慧工業在工業網絡系統的不同位置接入具備5G通信功能的終端,採用QoS/切片技術、UP下沉到企業等方式,利用邊緣計算、人工智能、大數據分析等技術,實現現場設備層、控制執行層、車間管理層、企業管理層和雲平台之間的互聯互通和智能化管理。
5G與智慧工業案例
羅博特科基於5G邊緣計算的柔性生產
1、案例綜述羅博特科是專業的智能製造系統提供商,專注於為光伏、汽車電子、電子半導體、食品及藥品等領域提供智能製造解決方案,包括智能自動化設備、智能檢測設備、智能倉儲設備、智能物料轉運系統及智能製造執行系統。
江蘇移動、愛立信與蘇州羅博特科公司於2018年11月28日簽署5G智能製造聯合創新戰略合作協議,積極探討在5G工業應用領域的合作,以“基於5G 的智能工廠”為目標,在江蘇省蘇州市羅博特科工廠搭建小型化離散製造產線原型,用5G 無線網絡替代工業現場OT層的有線和WiFi 連接,從而提升設備智能化水平,助力工業軟件雲化部署加速迭代,最終實現柔性製造、智能製造。
本項目採用分階段實施方案,第一階段完成了無線替代WiFi和有線的技術驗證;第二階段完成了 5G 企業專網的部署,將工廠設備全部接入5G網絡;第三階段實現了完整的5G太陽能柔性產線搭建,探索雲AGV,雲質檢等創新的智能化工業設備和應用,打造智能化解決方案,為下游光伏製造企業賦能。
2、解決方案在本項目中,江蘇移動和愛立信為羅博特科建設了5G企業專網。愛立信5G 企業級移動通信解決方案可針對不同工業客户對網絡安全性、獨立性、可靠性的不同需求,以及運營商對於企業級網絡的管理,為企業控制投資成本、降低建設難度的訴求提供一整套網絡解決方案。
在智能AGV的調度、智能故障應急處理等場景,要網絡端到端時延要控制在毫秒級。本項目充分利用5G技術優勢,項目中空口用户面時延由20ms降低至4ms,並且將利用邊緣雲進一步降低時延,以滿足調度等應用場景要求。
同時,利用5G大帶寬滿足對於現場高清圖像實時識別和處理的要求,單路攝像頭實時視頻回傳需要上行約20Mbps帶寬,VSLAM 3D實時地圖重建需要上行100Mbps以上帶寬,CCD質檢需上行數十兆至數百兆(取決於工業攝像頭分辨率),且需要高可靠、高穩定的網絡傳輸,這些都是現有無線技術無法支撐的。
3、項目創新性:探索IT/CT/OT 超融合的工業互聯網解決方案。基於同一IT 環境,承載CT 網絡與OT 應用。
推進5G 邊緣計算的進一步落地,實現時延可控,數據本地卸載、本地管理。
軟硬解耦,智能上移,形成統一的工業控制大腦,工業現場只保留機械動作部分,從而實現集中控制和靈活統一的調度。
將多個應用打通和協同,實現產線整體升級。
本項目不僅在方案上實現了技術創新,在商業模式和合作模式上也進行了深入探索。羅博特科作為智能製造解決方案商,輻射電子、機械、汽車、新能源等多個下游行業,三方可攜手實現5G的快速推廣及共贏。江蘇移動也將藉此提升自身能力,探索向運維服務、數據增值等商業模式的轉型升級。
本項目通過多家企業的合作試點,實現了生產效率提升30%,人工成本降低 40%,同時有效幫助企業提升成 品率和產品質量。
5G智慧工業發展節奏
整體上,目前5G配套產業和應用開發仍處於起步階段,產業鏈尚不成熟,特別是結合工業實際生產現場的軟硬件供給能力不足。同時,目前5G工業應用模組等軟硬件設備/部件等成本遠高於傳統工業通信,成本的制約限制了5G智慧工業大規模商用化落地。從技術融合角度看,5G與工業通信技術、設備和雲平台等的融合還遠未達到標準化,存在一定的不兼容性。
具體應用來看,5G與智慧工業融合應用目前尚處於孵化探索初期,部分應用已逐步走向成熟。在應用發展節奏方面,依據場景設備與5G融合的難度、5G相關終端模組發展的程度、應用場景涉及的工業生產環節等幾方面的因素,多類應用目前分別處於不同的發展階段。其中,5G與超高清視頻的融合應用面向工業領域改造難度較低,遠程工業巡檢將成為5G在工業互聯網領域的第一批應用;5G+機器視覺、遠程運維、移動巡檢等應用已進入高速發展期,經濟價值逐漸顯現,未來1-2年將成為主流;5G+預測性維護、設備狀態檢測等受限於5G與工業設備的深度融合及5G模組的發展,還需等待產品成熟,未來2-3年將有較快發展;5G+遠程控制、移動控制等控制類業務由於涉及工業核心控制環節,目前還處於探索期,有待進一步的實際驗證。
5G R16版本標準正式凍結,該版本為基於uRLLC的工業互聯網提供了標準,各方應積極合作,探索新標準下的5G智能工業創新,讓5G更好地賦能智能工業。
Part.4
5G智慧交通車路協同
車路協同架構
車路協同通過“端”、“管”、“雲”三層架構實現環境感知、數據融合計算、決策控制,從而提供安全、高效、便捷的智慧交通服務,其中:
端:指交通服務中實際參與的實體元素,包括通信功能的OBU(On Board Unit)、RSU(Road Side Unit)等,感知功能的攝像頭、雷達等,以及路側交通設備包括紅綠燈、公告牌、電子站牌等。
管:指實現交通各實體元素互聯互通的網絡,包括4G/5G、C-V2X,網絡支持根據業務需求的靈活配合,同時保障通信的安全可靠。
雲:指實現數據彙集、計算、分析、決策以及基本運維管理功能的平台,根據業務需求可部署在邊緣側或中心雲。
在“端—管—雲”新型交通架構下,車端和路端將實現基礎設施的全面信息化,形成底層與頂層的數字化映射;5G 與C-V2X 聯合組網構建廣覆蓋蜂窩通信與直連通信協同的融合網絡,保障智慧交通業務連續性;人工智能和大數據實現海量數據分析與實時決策,建立智能交通的一體化管控平台。
5G車路協同網絡智慧交通車路協同的網絡包括車內網(信息服務類)、車際網(安全與效率服務類)、車雲網(協同服務類業務)。
3GPP針對車路協同提出了C-V2X 的概念並持續進行技術演進,在R14版本中完成了LTE-V2X標準制定,R15中完成了LTE-eV2X標準制定。2020年7月初,5G標準的Rel-16凍結,其中包括了C-V2X的5G NR直連通信技術,其關鍵增強特性將支持協作式駕駛和傳感器共享等先進應用,助力提高自動駕駛和半自動駕駛的效率和安全性。
5GNR-V2X相比於LTE-V2X有很多的演進和完善。5G網絡下可實現D2D設備直連通信功能,相關通信終端之間通過直連方式進行數據交互,將大大縮短了數據的傳輸路徑,減輕承載網絡的數據傳輸壓力;另外,數據傳輸迴路的極大縮短為滿足終端之間數據超低時延的傳輸需求提供了有效的可選方案。
5G技術融合賦能智慧交通車路協同車路協同需要大量的基礎設施與車輛的互聯,以及多種傳感、計算、定位技術合力,5G網絡部署提供的是通訊保障,還要大量技術的突破才能真正實現智慧交通車路協同。此外,政府的政策和規劃也影響着車路協同的發展。
智慧交通車路協同案例廈門5G BRT智能網聯車路協同系統1、案例綜述2018年,大唐移動與廈門市交通運輸局達成戰略合作,共同推動廈門5G 智慧交通應用發展,同年9月聯合廈門公交集團、中國聯通集團共同發佈了國內首個面向5G的城市級智能網聯應用,即廈門5G BRT智能網聯車路協同系統。
廈門BRT快速公交系統運行在專有道路上,其行駛路線除少數社會路口外基本處於封閉狀態,天然適合車聯網應用的部署。項目啓動階段對兩輛BRT公交車進行5G智能網聯升級改造以實現車車、車路、車雲實時通信,通過部署激光雷達、高清攝像頭、RSU以及5G邊緣計算服務器等設備建設5個智慧路口,依託5G網絡低時延、大帶寬等特性推出了超視距防碰撞、實時車路協同、智能車速策略以及安全精準停靠四大業務應用。
2、解決方案大 唐 移 動 將 C-V2X、5G、MEC等先進通信技術與單車智能駕駛技術相結合實現智能網聯,搭建了車內、車際、車雲“三網融合”的車聯網系統架構。
車內網:通過智能車載終端獲取的安全信息,結合車內傳感器的感知數據,經過感知融合算法,為車輛決策單元提供更安全可靠的參考信息,從而滿足了對時延要求極高的車輛行駛安全類應用的需求;
車際網:通過V2V、V2I,實現車輛與車輛、車輛與路 側基礎設施(包括紅綠燈信號機等)的交互;
車雲網:搭建車輛與5G公網的交互通道,將 MEC平台部署在靠近用户側,提供路徑行駛規劃、節能減排策略、區域高精地圖下載等應用。
車內、車際、車雲三網融合,提供車輛智能網聯中不同層面、不同類別業務的實際應用,有效提升車輛行駛安全,提高交通通行效率,從而促進城市交通智能化。
基於該三網融合方案,需要對BRT車輛及社會路口進行智能化升級改造,其中該項目涉及的社會路口由於路權歸屬、施工難度等問題難以採用有線的通信方式,因此路口的感知設備和MEC平台之間採用5G網絡進行通信,均可滿足其帶寬和時延的項目需求。帶寬方面,路口多路視頻的採集(如4路 1080p、30fps 的視頻)對上行帶寬的需求在32Mbps以上; 時延方面,3GPP、ETSI 等標準化組織對主動安全類應用的端到端通信時延要求控制在100ms以內,而視頻信息本身的採集時延、編解碼時延等已經在60ms以上,因此對傳輸時延要求至少控制在30ms左右。由上可知,相較於4G網絡,只有5G網絡的QoS才能保障帶寬和時延方面的需求。
依託 5G/C-V2X 技術的優勢,系統實現了實時車路協同、智能車速策略、安全精準停靠以及超視距防碰撞四大業務應用。
3、經驗總結
5G 智能網聯車路協同系統支持技術上的分階段實施與部署,技術上支持向後兼容和後續演進,是一套比較成熟和穩定的系統,已經在全國多地進行示範建設,目前在廈門、鄭州和天津等地已經完成部署並上線運營,建設方案和運作方式可以快速在全國各地進行復制。
後續隨着業務範圍的擴大,實現大規模、大範圍的推廣,不僅可以應用於 BRT場景下,還可以根據業務需求應用於普通公交系統、出租車和網約車系統、客貨運輸系統,並逐步推廣至私家車領域,成為智慧交通的必備支撐系統。
項目成功交付後有效提升了廈門本地的5G智能網聯相關產業鏈的發展和技術水平的躍升,促進就業,倡導綠色出行,提高出行效率和出行體驗,同時也為當地5G智能網聯駕駛標準的編制、智能駕駛建設、測試、運營及管理等法規體系的建立積累了豐富的經驗。
5G智慧交通車路協同發展節奏4G和5G車聯網技術將長期共存,協同推動網絡和終端推廣。目前LTE-V2X產品已具備預商用條件,5G-V2X仍處於標準制定階段,考慮車輛生命週期較長,車聯網車載終端和路側基礎設施將存在LTE-V2X和5G NR-V2X版本長期並存情況。LTE-V2X將支撐部分基礎的安全類、效率類車聯網應用推廣,而5G-V2X將支撐對時延、可靠性要求更高的協同性車聯網應用實現。
在應用發展節奏方面,基於5G的車聯網信息娛樂類業務逐漸融合語音交互、AR、視覺識別等技術衍生高精地圖、AR導航等業務,目前處於高速發展期;隨着車聯網路側基礎設施部署,當前處於市場啓動期的基於C-V2X的流量疏導、碰撞預警、自主泊車等應用,未來將逐漸成為重要車聯網應用;高級別無人駕駛應用將隨着5G技術發展和覆蓋完善而逐漸成熟,目前仍處於探索期。
5G到來賦能智能車載和高精地圖行業。5G的特性很好的支持了車內信息、車內娛樂等場景;5G+AR將實現高精地圖分發,實現導航功能,同時也能實時獲取道路信息保障行車安全。智能車載和高精地圖等企業應抓住5G的第一波紅利,實現創新,進一步研發基於5G的應用。
Part.5
5G智慧醫療
醫療資源分配不均、醫療數字智能化等催生對5G的需求醫療資源分配不均需要遠程的支持偏遠山區醫療資源水平不高,且大部分頂級的醫學專家都集中在一線城市,5G 給遠程醫療提供了更好的技術實現條件,通過提供更快的速度,更穩定的連接、更低的延時與更大的容量來提供遠程診斷、遠程醫療等功能,打破了醫療資源分配不均的界限,也節約了專家和患者的在途時間。
醫療物聯網下醫療大數據收集和管理需求大規模物聯網涉及醫療物聯網(IoMT)生態系統,將包含數以百萬計甚至數十億的低能耗、低比特率的醫療健康監測設備、臨牀可穿戴設備和遠程傳感器。醫生將依靠這些儀器實施遠程監控,全天候採集病人的醫療數據,如生命體徵、身體活動等,實現多方交互共享,有助於醫生有效地管理或調整治療方案。利用5G高帶寬、廣連接的特點進行數據的傳輸、收集和整理,滿足醫療大數據的管理需求。
醫療的可靠性、及時性需要5G的支持5G 技術下,醫生可以更快調取圖像信息、開展遠程會診;通過網絡與處於異地的機器人配合,進行遠程手術。遠程會診、遠程手術等場景對圖像清晰度、低時延的要求極高,只有5G技術能夠滿足。醫療對及時性的要求較高,特別是在應急場景下對及時性有着極大的需求。5G 時代可以將配備高清晰度視頻通信的救護車變為現實,採用移動 5G技術,在救護車上就可將病人的檢查信息和現場場景直接快速傳輸到醫院,保證專家們進行診斷並做出診斷方案,有效縮短病人的院前搶救時間,提高病人的存活率。
5G價值——5G技術融合賦能智慧醫療全流程應用結合大數據、雲計算、AI、物聯網等技術,5G賦能實現從健康生活、篩查預防、到早期診斷、精準治療以及家庭護理的醫療健康全流程管理,做到真正意義上的智聯融合關護無界。
5G智慧醫療案例北京積水潭醫院5G遠程手術1、項目背景2019年6月27日,北京積水潭醫院田偉院長在機器人遠程手術中心,通過遠程系統控制平台,與嘉興市第二醫院和煙台市煙台山醫院同時連接,成功完成了全球首例骨科手術機器人多中心5G遠程手術。
2、項目解決方案(1)4K直播遠程會診、指導、教學:積水潭醫院主會場可以通過手術室現場的多機位4K視頻,進行患者問診、 手術指導及遠程醫生手術教學。
(2)5G+AI遠程手術規劃:通過5G網絡將嘉興及煙台的透視和三維影像實時傳送到北京主會場桌面,利用AI手術規劃軟件進行手術規劃。
(3)實時遠程操控骨科手術機器人手術中,遠程交替操控兩台異地機器人進行了手術三維定位、操控機器人精確運動至規劃位置。
3、項目價值:(1)“遙操作”全流程:從“遙規劃”成為“遙操作”,教學-會診-指導-規劃-手術全流程採用5G通信技術,真 正實現了遠程操控骨科手術機器人實時手術;
(2)“一對多實時手術”新模式:創新性地探索多中心的遠程實時手術,將骨科手術、AI人工智能、5G技術相 結合,對我國分級診療制度落地及智慧醫療建設具有標誌性意義;
(3)案例級手術:大幅度提升手術質量、安全性,為提升醫療技術均質化進行積極探索。
5G智慧醫療發展節奏“5G+醫療健康”將實現醫生從在醫院到在雲端,醫療設備從醫院內到隨身攜帶,從院內全連接到少量設備遠程化,再到設備普遍遠程化。便攜式、無線化醫療設備資源逐步從大型醫療機構走近基層醫療機構和個人家庭;大型醫院院內醫療服務走向無線化和智能化;實體大型醫院從支持院間遠程醫療發展成為面向醫聯體、社區、家庭的醫療服務網;互聯網醫院實現線上線下對接;實體大醫院主導的遠程醫療和OTT主導的互聯網醫療逐步走向融合的新醫療。
基於現階段5G智慧醫療技術發展生命週期來看,遠程診斷基於4K/8K高清醫學影像,是5G智慧醫療應用成熟期最主要的實踐;遠程健康管理、院前智能
篩查和遠程治療等,將會隨着1-2年的5G硬件快速部署而獲得高速發展;院後醫療健康應用、應急救援、AI輔助診斷將在近2-3年內進入市場啓動的快速時期;伴隨5G網絡和智慧醫療硬件設施的持續成熟,遠程手術、區域遠程醫療全聯接將成為未來醫療衞生工作機制設計的主要模式,覆蓋預防、診斷、治療、護理、保健等全聯接智能化個性化的新型醫療服務將會出現。伴隨5G網絡和智慧醫療硬件設施的持續成熟,區域遠程醫療全聯接將成為未來醫療衞生工作機制設計的主要模式,覆蓋預防、診斷、治療、護理、保健等全聯接智能化個性化的新型醫療服務將會出現。
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