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5G来了!邬贺铨院士:移动通信开启新时代!

时间:2019-12-12 09:16:49 来源:科学大家 评论:博鳌博彩新闻 点击:0
  移动通信从第一代1G频分多址、2G时分多址到3G码分多址,4G综合了频率、数字等多方面的维度,峰值速率可达100Mbps,现在5G来了,运用大规模天线、边缘计算,峰值速率可达20Gbps。

  整个移动通信的发展基本上十年一代,每一代都是前一代速率的1000倍,1G到4G是面向个人通信即面向消费者的,而5G扩展到产业互联网和智慧城市的应用,一共有三大应用场景:增强移动宽带、超可靠低时延、广覆盖大连接。

  和4G相比,5G峰值速率提高了30倍,用户体验速率提高了10倍,频谱效率提升了3倍,移动性能达到支持500公里时速的高铁,无线接口延时减少90%,连接密度提高10倍,能效和流量密度各提高100倍,能支持移动互联网和产业互联网的各方面应用。

  5G促进了AI和IoT的融合

 

  5G推动了人工智能与物联网的结合,扩展了物联网的能力。5G对物联网的要求是一平方公里有100万个物联网模块能连到网上,传输时延少于10秒,丢包率不高于1%。通过宽带低时延的连接,5G使得物联网可以直接连到云端,使得大数据能够和人工智能的决策分析融为一体。

  5G成为AI和IoT间的宽度纽带,使二者变成AIOT,称之为智联网,推动万物智联。AIOT使得物联网所感知的大数据能直联AI,我们通过增加一些AI芯片以及一些开发软件,就能实现很多实时决策。

  在产业链上,AIOT更强调AI芯片与AI能力开发平台,其中开发框架支持端、边、云独立的和协同的统一训练和推理,可以帮助IoT开发者解决开发兼容问题。

  5G+8K视频直播

 

  8K视频不单是分辨率和帧率的提升,而且每个像素的编码比特数也增加了,动态范围也扩展了。5G的高带宽低时延可以直播8K视频,并且可以把运动场上多个摄像机位的信号同时播出来,组成360度的场景,使得场外观众能感受到坐在运动场一样的体验,可以随心所欲看到每一个角度的视频。当然在手机上看高清视频可能屏幕会太小,但是手机可以跟智能屏联动,华为鸿蒙OS支持以智能屏替代手机实现8K显示。

  通过高清视频不仅仅用于娱乐,还可以用于远程医疗。2019年3月,中国移动与华为合作帮助海南医生通过5G网络远程操控电子机械臂,对在北京的帕金森病患者成功完成了“脑起搏器”植入手术,手术耗时3小时。

  除此之外,5G+8K视频还可以用于遥控生产线上机器故障的排除,指导维护管理。另外,8K视频本身也是一个产业,视频直播的产业在2021年,全球可以达到700亿美元,其中中国观看直播的视频互联网用户已占全球的60%。

  5G云游戏

 

  过去玩游戏都需要比较高级的设备如显卡、CPU等,需要先把游戏下载下来,门槛还是比较高的。现在有了5G终端,可以直接连到云端,游戏没必要直接下到终端上面,玩游戏的设备就可以大大简化。

  当然普及游戏不是我们的宗旨,利用这个技术也可以用于工业的协同设计接和数字文化创意产业。

  现在虚拟现实(VR)、增强现实(AR)已经发展起来了,但是在没有5G的时候它是很难得到应用的,原来它要求的带宽达到1个G,延时希望低于7个毫秒,在4G时代这是很难实现,现在5G有可能做到。

  5G加上VR,不仅仅用于游戏,还可以支撑协同工作。5G+VR可以用于远程教育,可以让边远地区的孩子能同样获得大城市的优质教育资源;可以通过网上的虚拟实验解决边远地区实验手段不足的问题,而且可以很好地用于培训。目前,故宫博物院就通过VR头盔,让游客有了更好的体验。

  5G+AIOT能广泛应用于工业互联网

 

  5G加AIOT能广泛应用于工业互联网上,包括电网、港口、炼油厂、建筑公司、冶金企业、机械加工企业、化工企业都可以。

  南方电网利用5G承载电网的配电业务,青岛港成为全球首个5G智能码头,荷兰壳牌炼油厂采用5G机器人巡检油管,瑞典沃尔沃建筑公司用5G遥控深井作业。

  上海商飞公司已建成全球首个5G+工业互联网的园区。飞机是用复合材料制造的,机翼和机身贴上复合材料,过去要停机检查粘贴的质量,现在用5G的高清视频摄像头,边贴边把图像直接实时传到后台,跟大数据、人工智能已有的图片进行比对,这样就大大提升了工作质量和效率。

  另外,由于飞机是一节一节组装起来的,每一节里都有很多电缆。过去靠图纸连接的时候,需要非常小心地连接,现在借助5G+VR头盔,可以让工人知道哪一根电缆该连接到另外的哪一根,不仅仅提高效率,也提高了工作质量。

  当然,更多的应用是在机器视觉方面。在中国,现在生产线上,靠目测检验产品质量的工人每天有350万人。尽管这些工人很认真,但仍然避免不了差错,利用工业的高清视频和5G,直接和边缘计算及后台的人工智能结合,能很好地发现质量问题,效率远远超过工人。

  华星光电跟腾讯合作,对液晶面板海量图片进行快速学习与训练,建立高精度模型,实现机器自主质检,分类识别准确率达88.9%,节省人力60%。

  清华大学与英业达集团合作,基于机器视觉,综合PCB板加工过程的多源数据,得到360度视图,发现人工无法判断的主板近14%,每年效益达9000万元。

  青岛港通过5G将机器视觉集卡防吊起系统与大型运算系统相连,实现毫秒级时延的操作,在效率上、效益上都有很大的改进。

  5G在车联网上的应用

  5G更好地适应了车联网的需要。过去在4G时代,反应时间是100毫秒,而5G+边缘计算只有1毫秒。原来我们用的雷达等感知手段,实现了对环境状况的感知,但是无法实现车到车、车到云、车到红绿灯、车到停车场的连接,5G的高可靠、低时延完全能支撑这个应用。实际上,车联网不单提高了交通效率,而且减少了很多交通安全事故的发生,本身也是一个产业。

  车联网的软件,包括汽车电子,以及车联网的服务,到2030年全球将达到1.5万亿美元的规模,远远超过了现在汽车产业的总规模。

  5G开启移动通信新时代

  5G的增强移动宽带能力为4K、8K的高清视频节目的无线传输提供了可靠通道,丰富了文化生活,推动了数字产业化的发展;5G的高可靠、低时延、广覆盖、大连接,将物联网的大数据跟人工智能融合,将物联网发展到智联网;5G+VR/AR和边缘计算的结合,推动了人机物的自然协同,催生了新业态,为用户提供了更好的体验;5G为互联网发展增加了新动能,拓展了新应用,助力产业数字化的发展。

  注:本文整理于邬贺铨院士在首届世界科技与发展论坛上的讲话,略有删减,图片来源于网络,由编辑所加。

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