2020年3月25日，国务院联防联控机制召开新闻发布会，介绍新一代信息技术助力疫情防控、复工复产和中小企业发展有关情况。这次应对新冠肺炎疫情以及复工复产工作，之所以能取得令世人瞩目的成效，一个重要原因就是采用了科学的方法。互联网、大数据、人工智能、5G、区块链等新一代信息技术，在疫情防控和复工复产中发挥了重要作用。
十年前，也许我们还曾羡慕国外的网络又便宜又快；十年后的今天，又有多少人在吐槽国外的网络又贵速度又慢！
随着疫情的全球蔓延，越来越多国家和地区开始“效仿”中国，鼓励人们在家中隔离。激增的线上流量，导致网络出现了前所未有的“压力山大”。再回头看我们中国，疫情之下，14亿人宅在家里，网络办公、网上教学、视频娱乐一样不少，强大的通信网络保障力实现了网络不堵、服务不断、性能不降，确保了网络畅通。值得一提的是，疫情期间，新建的4G和5G基站超过6.3万个，进一步提升了网络能力，夯实了通信服务保障的网络基础。同时，加强5G网络部署和应用，迅速完成了火神山、雷神山等重点场所的通信保障任务和5G覆盖。
那么，除了5G热力成像测温系统、5G VR疫情远程诊疗开通、超过1亿网友通过观看“雷火双神山”医院建造的5G高清实时直播等“黑科技”以外，5G究竟是如何与远程医疗、车联网、智慧城市等进行融合发展的？
文/王俊（广东邮电职业技术学院移动通信学院院长）
艾育华（南方医科大学南方医院高级工程师，博士）
由于5G具备高速率、大容量机器终端接入、低时延和高可靠性等技术特点，整合云计算、大数据、人工智能、边缘计算、计算机视觉、传感等技术，赋能各垂直行业应用，将推动5G与工业互联网、车联网、智能电网、远程医疗、智慧能源等行业应用融合发展。
5G关键技术和三大应用场景
2019年10月，我国三大运营商正式发布5G套餐，正式启动5G商用。由于5G支持毫米波技术、大规模天线阵列、新型调制编码技术、网络切片技术、设备到设备直接通信、超密集异构组网、全频谱接入、软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）、边缘计算、人工智能等全新技术，5G能够提供超前的网络能力：100 Mbit/s的平均体验速率、20 Gbit/s的峰值速率、每平方千米超过100万个的连接数、1毫秒的超低空口时延等，5G将为垂直行业的应用及数字化变革带来重大机遇。
2016年，国际电信联盟组织正式将5G命名为IMT-2020。IMT-2020一共定义了5G的8个关键能力（见图1），并提出了3种主要应用场景。
●增强型移动宽带（eMBB）
移动宽带服务的直接演进支持更大的数据流量和进一步增强的用户体验，如支持更高的终端用户数据速率。最直观的表现就是网速的翻倍提升和超高的传输数据速率。在5G时代，可以轻松地看在线4K/8K视频和虚拟现实（VR）/增强现实（AR），峰值速度下行可以达到20 Gbit/s。
●大规模机器类型通信（mMTC）
支持大量终端的服务，如远程传感器、机械手、设备监测等。这类服务的关键需求包括极低的终端造价、极低的终端能耗以及超长的终端电池使用时间。一般而言，这类终端每台消耗和产生相对较小的数据量，因此不需要提供对高数据速率的支持。
●超可靠和低延迟通信（uRLLC）
这一场景涵盖以人为中心和机器为中心的通信，特点就是对时延、可靠性和高可用性有严格的要求，如有安全要求的车辆通信、工业设备的无线控制、远程手术以及智能电网的分布式自动化。在这个场景下，其对时延的要求很高，往往要达到1毫秒级别，应用在车联网、工业控制、远程医疗等特殊行业。
图2描述了这些使用场景以及一些相关的例子。这3个场景并不能涵盖所有可能的应用案例，仅提供了一个大概率可以预见的使用情况的分类，用来确定IMT-2020的无线接口技术所需的关键能力。
5G赋能垂直行业应用
当前，全球运营商及相关行业纷纷开展5G相关应用的研究及孵化，覆盖了移动监测控制、超高清视频、VR/AR、游戏、无人机、车联网以及智慧城市、电网、工厂、教育和医疗等众多场景，进一步推动5G与垂直行业应用的深度结合，助力整个社会的数字化转型。
5G+新媒体
通信技术发展带动新媒体行业体验进一步提升。视频类媒体图像分辨率由高清发展到4K、8K；视场角由单一平面视角向VR和自由视角发展，对通信网络带宽提出更高的要求；交互类业务的发展对通信网络的时延提出更高的要求。5G的大带宽、低时延特性解决了超高清视频、VR全景视频等大带宽业务传播的技术问题，推动了行业的发展。
（1）5G+超高清视频直播
5G基站通过核心网把视频数据传送到视频播放、存储及分发端，并通过多种方式发送给视频显示终端。在“5G+超高清视频直播”的基础上，在超高清视频素材到达云端之后，在云端部署相应的视频制作软件，通过桌面应用、H5页面等方式对视频素材进行云端的制作，然后再通过5G网络进行内容分发，实现基于5G网络的超高清视频直播。
（2）5G+VR全景视频直播
5G+VR全景视频直播整体架构与5G+超高清视频直播架构类似，主要区别在于视频采集端和呈现端。VR全景视频采集端需要借助VR全景摄像头，目前主流的VR全景摄像头都能进行视频画面的机内拼接，当视频清晰度提高到8K时，则需要通过专用硬件设备进行拼接。此外，VR全景视频呈现需要借助VR头盔一体机。
（3）5G+AR影像制播
AR影像通信系统架构包括用户客户端、5G核心网、边缘云服务和云服务，客户端用于采集用户AR人像并呈现。依赖5G的低延迟和强大的无线传输能力，AR影像通信数据的传输将更加流畅，清晰度也可进一步提高。同时，通过5G网络将部分渲染工作交给能力更强的云计算服务完成，最终实现内容上云、渲染上云、运算上云。AR影像通信应用场景的多样化对5G网络提出了不同的性能和功能要求，5G核心网通过网络切片技术拥有向业务场景适配的能力，针对不同业务场景提供恰到好处的网络控制功能和性能保证，实现按需组网，基于软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）为不同切片提供对应的服务质量（QoS）。
5G+车联网
当前，车联网技术发展和服务能力不断提升，借助于人、车、路、云平台之间的全方位连接和信息交互，产生了大量新的产品应用。无论哪种车联网的应用分类方式，都基本涉及以用户体验为核心的信息服务类应用、以车辆驾驶为核心的汽车智能化类应用和以协同为核心的智慧交通类应用。以下主要介绍几个基于5G技术的典型车联网应用场景。
（1）信息服务类场景
典型的应用包括高精度地图下载/更新、在线导航服务、交通信息获取等。未来，满足高带宽、移动性需求的5G网络可以为车联网用户提供实时、准确的路况、天气等服务。车辆通过网络与移动边缘计算（MEC）云端服务器连接请求信息服务，应用服务器通过多渠道收集的数据进行综合分析，将最优信息发送给车辆，随时在有网络覆盖的地方为用户提供服务。
（2）交通安全类场景
未来自动驾驶车辆的感知能力建立在多种信息来源（如雷达、激光传感器、车载摄像机、高精度地图等）的交换共享和数据融合的基础之上，5G网络可以满足其接近100%的高可靠性、毫秒级端到端时延和每秒上百兆传输速率的需求。通过车载终端将本地传感器和远程服务信息进行智能融合，合作式感知能够有效提升车辆的安全机动性能，在车辆超车、换道、躲避障碍物等方面提供可靠保障。
（3）交通效率类场景
未来可以通过无线通信技术在区域内车辆和基础设施中共享车辆的驾驶意图，在5G网络MEC节点汇合车辆、路况和天气等信息，一方面利用5G网络低时延、高可靠的特点为车辆提供各时间段的路况以及各个路段的实时状况，另一方面可以在MEC节点优化车辆
（4）高度协同类场景
典型的应用场景包括车辆编队驾驶、远程遥控驾驶等。远程遥控驾驶是指驾驶员通过驾驶操控台远程操作车辆行驶。搭载在车辆上的摄像头、雷达等，利用5G网络大带宽能力将多路感知信息实时传达到远程驾驶操控台；驾驶员对车辆方向盘、油门和刹车的操控信号通过5G网络的高可靠低时延特性实时传达到车辆上，轻松准确地对车辆进行前进、加速、刹车、转弯、后退等驾驶操作。
5G+智能制造
在传统模式下，制造业主要依靠有线技术来连接应用。5G可提供极低时延、高可靠、海量连接的网络，使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。5G+智能制造的主要应用场景包括5G使能工业AR应用、5G使能工厂无线自动化控制和5G使能工厂云化机器人等（见图3）。
5G+智慧医疗
在智慧医疗得益于5G千兆级别的速率、5～30毫秒级别的低时延以及整合移动性与大数据分析的平台能力等，让每个人都能享受及时便利的智慧医疗服务，满足人们对未来医疗的新需求，如远程医疗、远程急救、远程门诊、智慧手术室、智慧病房、智慧导诊等。充分利用5G的MEC能力，提供实时计算、低时延的医疗边缘云医疗服务，包括但不限于移动急救、AI辅助诊疗、虚拟现实、影像设备赋能等高价值应用场景。
以远程手术为例，可以让我们了解5G智慧医疗领域的应用场景。远程手术是利用医用机器人和高清音视频交互系统，远端专家可以对基层医疗机构的患者进行及时的远程手术救治。5G网络能够简化手术室内复杂的有线和Wi-Fi网络环境，降低网络的接入难度和建设成本。利用5G网络切片技术，可快速建立上下级医院间的专属通信通道，有效保障远程手术的稳定性、实时性和安全性，让专家随时随地掌控手术进程和患者情况，实现跨地域远程精准手术操控和指导，对降低患者就医成本、助力优质医疗资源下沉具有重要意义。不仅如此，在战区、疫区等特殊环境下，利用5G网络能够快速搭建远程手术所需的通信环境，提升医护人员的应急服务能力。
5G+智慧城市
智慧城市是5G三大应用场景之一，5G是万物互联的开始，其本质是更广、更快、更强地依据无线传感器的信息技术，指向更高效、更及时的资源运用。5G将不仅仅带来网速的提高，更意味着可靠的低延时海量物联网。根据技术发展趋势，5G的应用将趋于成熟，智慧城市建设也将步入一个崭新阶段。5G将为智慧城市的电网/动力、交通、安防等方面提供更加快速高效的处理，带来多方面社会效益和经济效益。
（1）智慧交通
5G和云计算等技术结合，可以实现车与车、车与路之间的实时信息交互，传输彼此的位置、速度、行驶路径，避免交通拥堵，还可以为城市交通规划者提供预测模型。5G可以帮助减少乘客等待时间，优化公交车库存，提供实时更新的乘客信息、车辆信息，甚至支持动态公交路线、车辆、路灯等设备的信息互通，还能帮助智能泊车，避免停车位的拥堵和闲置，提高停车场利用率。
（2）智能照明
5G与物联网结合形成的照明系统，能够实现根据路段有无行人、车辆自动调光，既能节约能源，又能保护社区安全，结合空气质量检测设备还能节约设备运营、降低成本。
（3）智慧安防
基于5G的智慧城市安防体系，将能提供高清、实时的视频信息，还能够完成主动的面部辨认。此外，还有很多社区运用无线传感器进行气象系统部署，发出气候预警，在龙卷风、洪水等气候事件中为司机提供路线导航，避免极端气候造成的伤亡。
（4）智能电网
在智能电网中，无线通信总体包含控制和采集两大场景。由于5G网络具备高速率、低时延和高可靠性，以及5G网络具备的高密度连接能力，可以实现高精度大范围无线网络授时、配网同步相量测量、智能配电自动化、分布式能源调控、用电负荷需求侧响应、智能巡检和应急指挥等应用。
5G技术以及云计算、大数据、人工智能、边缘计算、计算机视觉、传感等技术的高效整合，为各垂直行业数字化转型提供切实的网络支持，未来必将赋能各行业应用，推动5G与工业互联网、车联网、智能电网、远程医疗、智慧能源等垂直行业应用融合发展。
——选自《张江科技评论》
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