5G创新白皮书2020

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导语:数字经济、产业互联网、企业数字智能化等催生了对5G的需求,5G也反过来进一步促进了经济的发展。5G是一个完整的创新生态,包含了标准、服务和创新应用三大模块,5G以标准整合服务,以服务支撑应用,以应用推动颠覆。同时,5G与AI、云计算、大数据等技术进行融合,赋能5G融合创新应用,也为传统企业由电子化到信息化再到数字化搭建阶梯,协助产业进行数字智能化转型。

一、5G创新生态

5G生态的建设、应用和业务模式等的创新将大大促进中国经济发展,带来巨大的环境和社会效益。

中国信息通信研究院《5G经济社会影响白皮书》预测结果显示,年,在直接贡献方面,5G将带动的总产出、经济增加值分别为6.3万亿元、2.9万亿元;在间接贡献方面,5G将带动的总产出、经济增加值分别为10.6万亿元、3.6万亿元。

5G拉动经济产业来源将会不断变化。据预计,年拉动GDP增长的关键动力是电信运营商的5G网络投资和各类用户的终端购置支出,产生GDP约亿元,占当年5G对GDP总贡献的80%。然而,随着5G的广泛普及应用,5G相关服务的经济带动效应将超越5G相关制造环节的经济带动效应。预计年电信运营商流量收入将产生GDP约9,亿元,占当年5G对GDP总贡献的31%;各类信息服务商提供信息服务将产生GDP约1.7万亿元,占当年5G对GDP总贡献的58%。

从5G产业链分类,5G生态在上游芯片、材料、基建,中游网络运营服务、边缘计算、专网、数字化智能化改造,下游融合应用等角度都存在巨大的机遇。

5G投资初期以5G基建投资为主。5G的部署对构成5G基建的基站、承载网、核心网领域提出了更高要求,如基站射频芯片、承载网光模块以及核心网电磁屏蔽材料等细分领域存在技术突破、国产替代的巨大需求和机遇。中游如边缘计算、专网、数字智能化改造等网络运营环节也存在巨大的创新投资机会。

二、5G多媒体融合通信

01多媒体融合通信市场需求巨大

视频会员为4K/8K、VR/AR等超高清视频产品积累了客户基础

超高清视频是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新,将带动视频采集、制作、传输、应用等产业链各环节发生深刻变革。同样,虚拟现实(VR)与增强现实(AR)是能够彻底颠覆传统人机交互内容的变革性技术。变革不仅体现在消费领域,更体现在许多商业和企业市场中。

中国视频会员规模增速远超中国网民增速,增长空间广阔,目前主流网络视频平台的超高清视频、杜比视界等特权需要付费订阅,这为5G带来的新型超高清影音产品积累了巨大的潜在用户。根据东兴证券数据,截至年12月底,中国网络视频(不含短视频)市场规模达亿元,同比增长32%。中国各平台未去重付费视频会员规模超过2.3亿,整体用户付费规模为亿元,同比增长62.8%,占比37%。近三年复合增长率为%,远高于中国网民规模近三年6.28%的增长率。

远程超清直播、安防监控、远程医疗、工业巡检等也催生了多媒体融合通信的需求

远程超清直播。包括大型赛事直播、大型演出直播、重要事件直播等。该类应用的特点是对视频分辨率、码率、音效、时延性、移动性有着巨大的需求。同时,4K/8K、VR/AR、杜比音效等多媒体融合实况转播、无人机视角等也为观众带来沉浸式体验。

远程安防监控。在人员密集场所部署4K/8K超清视频安防监控车,有利于预防或及时处置人员伤亡事故、打造智慧城管。结合4K/8K超清视频监控画面,还可以开展高准确性的人脸识别、车牌识别等应用。此外还可应用于工程实施过程中危险地点的实时监控。安防监控对视频清晰度、音频去噪、各监控器的联动等要求较高,5G支持的融合通信为远程安防监控带来巨大动能。

远程超清医疗。采用5G网络传输超清视频在医疗领域也将造福大批患者。例如,在救护车上安装4K摄像机拍摄车内患者的高清视频,通过5G传输,有助于医疗专家远程掌握患者情况,指导车内医护人员进行急救,并根据患医院内准备手术方案和手术器材。

远程工业巡检。传统的工业巡检存在不安全、遇到问题无法及时处理等痛点。机器人、无人机等替代人工巡检是5G环境下的工业巡检刚需。利用5G的高可靠性和低延时优势+超高清视频通讯实现网联巡检+排障机器人的远程闭环控制,既解决了在高危生产环境下人类巡检的不安全性,又能全面把控整个巡检流程,及时应对突发情况,大大提高了巡检效率和质量。

G与其他技术融合赋能多媒体融合通信

4G技术无法支撑4K/8K、VR/AR等超高清视频传输。超高清视频分辨率要达到4K甚至8K,而且帧率要达到50帧以上,图像采样比特数提升到10比特,同时图像增加HDR标准,对带宽的需求在数十兆到上百兆,而多屏同传等创新应用的带宽需求再增加数倍,当前4G网络的平均用户体验速率仅为20-30Mbps,已无法满足要求。对于VR/AR来说,交互响应要求时延应控制在20ms以内,以避免眩晕感。目前4G时延在几十毫秒,难以满足需求。

同时,在户外应用如室外直播、突发事件直播、远程安防监控等场景需要5G网络的支持,5G作为广域网有着部署的优势,传统固网、WiFi无法满足这些户外应用的需求。

在4G通信时代,超高清视频、VR全景视频等大数据量视频主要以硬件存储本地播放的形式存在,对终端要求极高,传播不便捷,难以形成大规模产业。5G将全方位赋能多媒体融合通信产业。5G将在视频采集回传、视频素材云端制作以及超高清视频节目播出三个环节助力多媒体融合通信产业。

4K/8K、VR/AR摄像机通过编码推流设备,将原始视频流经过一定算法压缩转换成IP数据流,通过5GCPE或集成5G模组的编码推流设备将视频数据转发给5G基站。在大型活动举行期间,会产生数以万计的连接需求,大量的高清摄像头或者终端录屏的视频传输需求,5G网络超高网速、超低时延、超大连接三大特点可以较好承载需求。基于5G模组的编码推流设备和摄像机背包设备可以为各种视频设备提供稳定的实时传输,同时相比传统的线缆传输更加灵活,不受空间的限制,能满足更灵活的超高清视频等多媒体的回传需求。从而实现5G多媒体融合通信下的远程超清直播、远程安防监控的应用场景。

另外,4K/8K、VR/AR等多媒体素材素材经过5G传输到达云端之后,在云端部署相应的视频制作软件,可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,可实现基于5G网络的超高清视频制播。相比于传统的视频直播方式,节约了卫星导播车等高额成本,解决了传统方式的痛点。在5G技术与人工智能、边缘计算、云计算等技术的融合推动下,实现5G时代的多媒体融合通信。

G多媒体融合通讯案例——5G网络下的超高清融合通讯系统——奥维视讯(略)

G多媒体融合通信未来展望及创新创业机会

5G多媒体融合通信应用展望

4K视频将首先进入成熟期,部分行业应用及8K、VR/AR等还需产业链持续协同发展。目前,5G多媒体融合通信应用更多集中在远程超清直播等应用中,现场直播回传的成熟为用户提供具有更强烈的震撼感和更深层次沉浸感的观看体验。4K/VR/AR终端、远程工业巡检、云采编、云渲染、4K转播车等技术迎来高速发展期,在未来1-2年将实现规模化应用。

远程医疗、远程安防监控等由于受限于设备技术融合和行业内部规范等限制,4K内窥镜、4K手术室显示器、4K监控器、AR/VR终端设备等产品仍需等待2-10年的成熟期。8K终端、8K转播车等尚处于探索期,产业链完善及应用普及还有较长时间

4K/8K、VR/AR生态中寻求进一步突破

4K/8K、VR/AR现有标准主要集中在信源编解码、显示终端等领域,信道、接口、安全、应用等相关标准仍处于探讨阶段。我国产业各环节的发展相对不均衡,终端呈现领域实力较强,显示面板具备多家全球领先企业,录制设备、工业、医疗操作终端等技术仍有待加强。且5G模组的成本也一定程度上限制了5G多媒体融合通信产业的发展。

通信运营商将灵活推进5G网络建设满足不同应用需求,探索新商业模式

积极探索支持不同应用的5G网络标准

例如,中国电信在江西南昌红谷滩建立了5G云VR示范区,积极推进5G网络下的VR落地,探索出一条技术产业协调发展的道路。该项目对5G云VR业务体验、建网标准以及组网策略进行了非常有价值的先行探索,示范区通过验证5G云VR的建网标准和策略,输出了基于VR体验的5G建网标准白皮书,形成了一套完整的示范区建设流程规范,对后续全国乃至全球范围打造高等级云VR业务示范区有重要的推广意义和价值。

充分发挥MEC等技术的优势,放大5G应用价值

边缘计算相对于云计算仍为新兴领域,有进一步的发展空间。特别是边缘计算平台的部署及API接口向第三方放开的可能,为创新创业企业留下了巨大的发展机遇。

MEC结合AI等技术,对用户的偏好进行分析,在用户侧边缘计算单元提前加载相关资源,可减少用户体验4K、VR/AR等多媒体资源的缓存时间,提升体验,进一步降低时延,减少核心网网络负荷。

垂直行业的边缘计算平台、云计算平台在5G网络下是下一个爆发点。编码技术、AI赋能用户偏好预估、AI诊断、云渲染技术等。

探索新的商业模式

按照5G标准的落地和5G部署进度,5GeMBB场景赋能下的多媒体融合通信类应用会优先落地。运营商在原有的管道流量收费的基础上,可继续探索云计算、边缘计算、网络切片等业务;同时可尝试与内容方进行内容合作开发,针对不同内容提供差别化5G网络服务。

三、5G智慧家庭生活娱乐

G技术融合赋能家庭生活娱乐

5G的价值——固定无线接入(WTTx)

5G的首要商业用例之一是固定无线接入(WTTx)——使用移动网络技术而不是固定线路提供家庭互联网接入。由于使用了现有的站点和频谱,WTTx部署起来更加方便。传统固网光纤的部署需要各方协同,部署过程需要排线规划、挖沟埋线等繁琐步骤。5GWTTx具有绝对的部署优势。

5GWTTx接入下,通过5GCPE将5G信号转化为WiFi、蓝牙、ZigBee等各种局域网信号,满足不同设备的连接要求。5GCPE同时也将作为智慧家庭生活中枢,进行家庭设备的联动、控制,内置AI算法进行运算,实现智慧化生态场景。

其他家庭生活娱乐如家庭沉浸式游戏也将受益于5GWTTx。例如,目前的云游戏平台通常不会提供高于p的图像质量,因为大部分家庭网络水平不高,无法实现超高清的游戏体验。但是5G有望以90fps的速度提供响应式和沉浸式的4K游戏体验,5GWTTx将使大部分家庭的数据速率高于75Mbps,延迟低于10ms。5GWTTx环境下,通过5G进行连接,搭配VR/AR、力反馈设备等可实现超高清、低时延的沉浸式游戏体验。

高度互联化、人工智能化的家居生活将是每个家庭的理想状态,围绕以人为中心的理念,结合5G网络、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术、边缘计算技术将与家居生活有关的设施集成,提升家居的安全性、便利性、舒适性、艺术性,使家庭生活形成一个完整的智慧生态。

基于音视频技术,家居设备可提供多种形式的智能交互,通过语音、触控与手势可控制设备的运行;AI的赋能使智能家庭进行大数据分析,可挖掘居民的设备使用行为,对用户进行学习,建立用户画像,准确预估偏好和需求,针对不同的用户提供个性化智能体验,达到以人为中心的自然化交互,脱离人对家庭生态的设定和控制;另一方面,基于大数据,智能家居可在不同应用场景下采集用户多种信息,并记录分析,可以获取用户的家庭组成、产品使用习惯、饮食喜好、消费习惯、兴趣爱好等大数据,从而定向推荐适合家庭需要的商品和服务,促进家庭端便捷服务。

边缘计算与本地存储技术的应用赋能家庭生活隐私安全,提升效率。伴随物联网的发展,隐私安全的担忧已成为关键限制性因素。根据云米的数据,有36%的美国消费者因为隐私安全问题于家庭联网设备产生顾虑。运营商、智能家居厂商等可在家庭端部署边缘计算平台,基于分布式加密算法存储密钥本地化保存,保障数据交换安全。

G智慧家庭娱乐案例——云米:基于5G智慧屏,打造5GAIoT智慧家庭(略)

G智慧家庭生活娱乐展望及创新创业机会

运营商5GWTTx的部署将加速,同时探索新商业模式

与其他技术相比,实施WTTx所需的资本支出要低得多。据澳大利亚公司NBN称,WTTx部署比光纤到户降低了30%到50%成本。WTTx为移动运营商省去了为每户家庭铺设光纤的必要性,大大减少了在电线杆,线缆和沟槽上花费的资本支出。这为运营商加快5GWTTx部署奠定了基础。

运营商基于5GWTTx将探索差异化的商业模式。传统的固网光纤业务主要基于带宽进行收费,5GWTTx下探索出基于不同5G网络功能的业务如MEC、网络切片等进行差异化定价。

据华为预测,在用户对5GWTTx接受度不断提高后,到年底,全球将有3.5亿户家庭有可能购买WTTx服务。

电视,游戏设备和其他家庭应用将成为智慧家庭的中心

通过WTTx,运营商可以提供智慧家庭增值服务平台,并通过集成AI数字助理,分析汇总后的数据和开发新应用进一步提升平台中的服务品质。电视等设备既直接连接5G网络,又是智慧家庭中心,提供家庭服务。

在WTTx使能的智慧家庭生态中,运营商可以:以具有竞争力的价格提供统一的家庭套餐,集成宽带和视频服务;以具有竞争力的价格提供低时延沉浸式高清视频和游戏内容;集成第三方智慧家庭应用从而拓展移动运营商网关业务;提供运营商级隐私和信息安全保护。

沉浸式游戏逐步云化,降低终端设备门槛

基于5G的高带宽、低延时特性,并伴随云计算的成本逐渐降低,沉浸式游戏的视频渲染、交互同步等内容处理可全部放在云端进行,通过5G传输实现超高清、低延时并具备力反馈的沉浸式体验,大幅降低终端成本,降低终端设备门槛,带来更多的消费者。

云化沉浸式游戏将带来游戏行业的变革

云游戏改变了传统游戏的下载安装到本地终端进行游戏的模式,加强了游戏版权保护,有力打击盗版。同时也改变了订阅付费的模式,采用用户即点即玩、订阅畅玩的模式,实现5G在互联网游戏行业的商业化探索,对游戏研发,游戏发行以及玩家的用户习惯带来了颠覆式的变革。

随着云化沉浸式游戏的趋势,基于视频编解码、GPU虚拟化等关键技术的云平台将存在巨大的创新创业契机。加速云计算平台的技术突破,实现从主机、PC和手机游戏云化到4K/60帧画质低延时的沉浸式游戏标准,打造沉浸式云游戏生态。

同时,由于目前实现交互体验的力反馈设备的发展仍处于早期,力反馈设备成为巨大的蓝海市场。设备厂商可寻求技术突破,结合5G低时延的特性赋能极佳的沉浸式游戏体验。

智慧家庭生活将从单品智能、场景智能向生活全方位智能进化

随着智能设备的接入和互联互通,结合AI、边缘计算等技术,单品智能将进化为场景智能。同时随着智慧化社区、智慧医疗等的发展,家庭生活娱乐将打破场景限制,实现生活娱乐完全的智能生态化。智能家居厂商可以从5GCPE入手,实现智能家庭设备的互联互通,各厂家通力合作是实现商业化的速道。目前,智能家居企业打造自家生态,不同品牌难以实现有效的互联互通,一定程度上阻碍了智能家居的发展。与运营商积极合作,积极探索5G切片、MEC等功能下的智能家庭生活创新。

四、5G智慧工业

G技术融合创新赋能工业4.0

工业向着“工业4.0”方向发展

经过了前三次工业革命后,近年来,随着人工智能、大数据、云计算、物联网以及5G为代表的移动通信技术的发展,工业向着第四次工业革命(工业4.0)的方向推进,智能化工业即将到来。

根据德国政府的报告《未来图景“工业4.0”》(Zukunftsbild“Industrie4.0”),“工业4.0”的核心概念为“信息物理系统”(Cyber—PhysicalSystem,是指要在任何层面上将实体与虚拟紧密结合,实体的行为可已通过虚拟系统监测,虚拟系统同样可以指导控制实体的行为。在这种模式中,传统的行业界限将会消失,从供应链、生产过程、产品销售、售后服务等环节,整个工业产业链将发生巨大变革,产业链分工将被重组;生产的各个环节将更加协同,进而带来生产效率的极大提高;企业甚至可直接对接到消费者,并以此产生出各种新的活动领域和合作形式。

5G满足工业通信网络发展需求

与ICT领域相比,工业现场使用的通信网络技术应满足工业应用的更严格要求,包括数据传输的实时性、数据量级、传输优先级及可靠性等方面的不同传输要求。5G技术与标准在设计之初就考虑了工业高实时、高可靠、高安全的通信要求,是新一代信息通信技术演进升级的重要方向。5G可以满足新的工业大数据的传输需求。5G可以满足工业现场网络灵活组网和无线通信的需求。5G可以与工业专业通信标准进行融合。

5G与工业技术融合应用赋能智慧工业

在工业网络系统的不同位置接入具备5G通信功能的终端,采用QoS/切片技术、UP下沉到企业等方式,利用边缘计算、人工智能、大数据分析等技术,实现现场设备层、控制执行层、车间管理层、企业管理层和云平台之间的互联互通和智能化管理。

G价值——5G赋能智慧工业应用场景及全产业链重构

5G智慧工业应用场景

5G工业应用场景,一方面要聚焦当前企业网络化、数字化建设的现实需求,另一方面要兼顾智能化应用的未来发展趋势。5G可以应用在实时控制、视觉检测、数字孪生、智能运维、车间物流、远程控制、AR远程指导等工业场景。

5G将赋予工业重构全产业链的契机

从上游供应链端来看,供应商对工厂的设备的销售将实现全生命周期管理服务,从传统简单的售后维护变成设备的日常管理,包括设备状态的监控、故障的预警等。

服务的价值占收入比重上升,提高客户的使用体验和资源利用效率。从而打通供应链数据流,实现供应链上下游协同优化。

从下游客户端来看,对销售的产品同样可进行全生命周期一体化和可追溯管理服务,保障客户的产品试用体验。

基于数据和平台提供后市场服务,物联网协助企业更有效地捕捉和预测市场需求,创造动态化、个性化的智能服务、咨询服务、数据服务、联网金融与保险等新的服务类型

从中游生产端看,生产方式将发生变革:

柔性化生产

以3C行业柔性生产为例,3C产品具有品种多样、更新换代快、工艺变换频繁、短时间内爆款产品需求量巨大等特点,面临着多款机型同时生产和交付的挑战。其行业特点要求生产过程具有高柔性和订单快速响应。

预警式设备管理

5G网络下,所有设备均接入网络在云平台实现统一管理,企业能够进一步增强对设备状况的把握,并通过实时监控追踪、报警等手段,确保生产调度等决策更加合理、精准,管理系统可预见即将出现的问题与挑战,并提前主动应对,而非等待问题发生后再被动响应。

按需式管理资源配置

工业互联网最重要的价值是借助5G和区块链等技术打通企业的各个流程,实现从采购、设计、生产到销售各个环节的互联互通与分布式管理,并在此基础上实现资源的按需配置。

G与智慧工业案例——罗博特科基于5G边缘计算的柔性生产(略)

G智慧工业展望及创新创业机会

5G智慧工业发展节奏

整体上,目前5G配套产业和应用开发仍处于起步阶段,产业链尚不成熟,特别是结合工业实际生产现场的软硬件供给能力不足。同时,目前5G工业应用模组等软硬件设备/部件等成本远高于传统工业通信,成本的制约限制了5G智慧工业大规模商用化落地。从技术融合角度看,5G与工业通信技术、设备和云平台等的融合还远未达到标准化,存在一定的不兼容性。

具体应用来看,5G与智慧工业融合应用目前尚处于孵化探索初期,部分应用已逐步走向成熟。在应用发展节奏方面,依据场景设备与5G融合的难度、5G相关终端模组发展的程度、应用场景涉及的工业生产环节等几方面的因素,多类应用目前分别处于不同的发展阶段。其中,5G与超高清视频的融合应用面向工业领域改造难度较低,远程工业巡检将成为5G在工业互联网领域的第一批应用;5G+机器视觉、远程运维、移动巡检等应用已进入高速发展期,经济价值逐渐显现,未来1-2年将成为主流;5G+预测性维护、设备状态检测等受限于5G与工业设备的深度融合及5G模组的发展,还需等待产品成熟,未来2-3年将有较快发展;5G+远程控制、移动控制等控制类业务由于涉及工业核心控制环节,目前还处于探索期,有待进一步的实际验证。5GR16版本标准正式冻结,该版本为基于uRLLC的工业互联网提供了标准,各方应积极合作,探索新标准下的5G智能工业创新,让5G更好地赋能智能工业。

5G催生智慧工业及运营商新的商业模式

智慧工业未来将呈现四大类型:平台型商业模式、规模化定制模式、“产品+服务”模式、以知识产权为核心的模式。不同商业模式的价值定位和收益创造方式不同,需要具备的能力也不同,企业需要通过评估自身运营情况选择商业模式。

对于运营商来说,积极研发针对于工业应用的网络切片,根据不同应用场景提供差异化切片方案,打造5G智慧工业专网,部署MEC进行边缘计算,开发新的商业化模式。

技术复合型的创企存在巨大优势

目前的5G智慧工业绝大多数的模式为:运营商、通信企业带头,联合规模较大的工厂进行5G智慧工业的实验与落地。目前的应用创新绝大部分还属于通信企业内,没有完整满足工业互联网平台、工厂等的5G需求,造成供需不匹配。同时价格昂贵,难以实现大规模商业化。

具体来看,大部分通信企业不具备太多工业应用经验,工业互联网平台、工厂等也不具备5G等新通信技术的技术基础,这导致了目前已实现落地的5G智慧工业案例难以完全满足需求、适配性差、价格昂贵等问题。

对于有通信技术基础,又有工业应用经验的技术复合型创企来说,其在5G智慧工业领域存在巨大的创新创业机会,特别是同时具备两种能力的第三方工业互联网平台,结合工业的具体需求,进行合理的5G部署、边缘计算部署等,实现5G与工业应用的完美契合。既满足了需求,又降低了5G应用成本,为大规模商业化奠定了基础。

远程操作设备、AGV、工业机器人等存在创新创业机会5G网络赋能下智慧工业实现的远程操作、云化AGV、操作机器人等场景对终端设备的性能提出了更高的要求。终端厂商可根据工业应用需求加速极速突破,同时与5G工业模组进行有效整合,为5G智慧工业提供更多的硬件产品.。

五、5G智慧交通车路协同

G、新基建赋能智慧交通车路协同

车路协同概念

车路协同,属于智能交通系统重要组成部分。主要指通过多技术交叉与融合,采用无线通信、传感探测等技术手段,实现对人、车、路信息的全面感知,发挥协同配合作用,以实现交通安全、高效、环保。

5G和新基建激发车路协同新动能

年,国家通过“新基建”推动技术创新和经济发展。“新基建”三个方向中,信息基础设施包括通信网络基础设施、新技术基础设施和算力基础设施,覆盖5G基建、物联网、人工智能、云计算、数据中心等。交通运输是国民经济的重要产业之一。随着经济社会的迅速发展,人们对交通出行的需求越来越高,高效、安全、便捷的出行体验成为国家发展交通的重要目标。网络连接、实时通信是智慧交通的基础,车路协同是智慧交通的必然技术途径。而“新基建”中的重要元素——5G进一步赋能智慧交通,将交通中的各实体元素实现数字化映射,形成一张可随时通信、实时监控、及时决策的智能网络。

5G与C-V2X能够实现汽车与周围环境及云端智能的连接,助力提升交通效率,减少事故,提升出行体验,而5G技术以前所未有的可靠性、极低时延和高速率,有力支持C-V2X的持续演进和广泛用例的落地。

G价值——5G网络下的智慧交通车路协同

智慧交通车路协同架构

在“端—管—云”新型交通架构下,车端和路端将实现基础设施的全面信息化,形成底层与顶层的数字化映射;5G与C-V2X联合组网构建广覆盖蜂窝通信与直连通信协同的融合网络,保障智慧交通业务连续性;人工智能和大数据实现海量数据分析与实时决策,建立智能交通的一体化管控平台。

5G车路协同网络

智慧交通车路协同的网络包括车内网(信息服务类)、车际网(安全与效率服务类)、车云网(协同服务类业务)。

3GPP针对车路协同提出了C-V2X的概念并持续进行技术演进,在R14版本中完成了LTE-V2X标准制定,R15中完成了LTE-eV2X标准制定。年7月初,5G标准的Rel-16冻结,其中包括了C-V2X的5GNR直连通信技术,其关键增强特性将支持协作式驾驶和传感器共享等先进应用,助力提高自动驾驶和半自动驾驶的效率和安全性。

5GNR-V2X相比于LTE-V2X有很多的演进和完善。5G网络下可实现D2D设备直连通信功能,相关通信终端之间通过直连方式进行数据交互,将大大缩短了数据的传输路径,减轻承载网络的数据传输压力;另外,数据传输回路的极大缩短为满足终端之间数据超低时延的传输需求提供了有效的可选方案。

5G赋能智能交通车路协同应用场景

5G将使汽车提供的信息服务类型将更加丰富5G对车载AR实景导航、车载高精地图实时下载提供更好的支持,结合位置信息和交通大数据,车载服务将更加场景化、个性化,更加智能。

另外,基于车联网产生的大量车端和路侧数据,5G可以为车企/一级供应商提供相关信息服务用于产品优化,还可以为各类行业客户提供信息服务用于行业应用,扩大车联网信息服务的收益,如基于车辆日常运行数据可以优化车辆保养方式;与定位、支付技术相结合,支持新能源汽车加电提醒和充电桩位置自动推送。

5G提升车路交通安全系数,保障人车安全

目前基于单车智能通过加装多个高清摄像头及高精度传感器,如激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等,可以实现部分行驶安全类应用,但目前配备这些设备的车辆只能看到车周边十几米范围内的情况,而联网技术的引入后,汽车的感知能力将得到极大扩展,在几百米围内依然可以相互通信,安全性得到极大提升,可以支持较高速度的自动驾驶。同时,还可以解决不同类型的传感器异构融合带来的技术问题、海量的数据处理导致的计算成本、系统功耗、复杂度提升等,降低汽车安全成本。

5G与车联网技术的结合将形成智慧车路协同的技术路线,改变智能驾驶仅依靠单车智能的局面,更好地支持避免交通事故的车辆盲区预警、紧急制动预警、前向碰撞预警、异常车辆预警、逆向超车预警等安全驾驶辅助系统类应用。

5G将赋能智慧交通,提升出行效率

基于5G的高精地图导航将为车辆提供传感器检测范围的超视距感知,配合实时动态的交通信息,以及基于地图与定位的车路协同,让出行效率得到大幅提升。

基于车辆精准定位将本地化的高清地图通过5G网络分发给车辆,并利用其他车辆共享的传感器信息,获得车辆前方可行驶的区域精确到车道级别的信息。通过5G实现高清动态映射,可以优化路线选择决策,节约能源和时间,为半自动和全自动驾驶提供最佳路径选择。

5G将支持完全无人驾驶

未来,5G等技术将支持构建“人车路云”高度协同的互联环境,实现车路协同控制、车车协同编队、远程操作等高级/完全自动驾驶业务,最终支撑实现完全自动驾驶。

5G技术融合赋能智慧交通车路协同

车路协同需要大量的基础设施与车辆的互联,以及多种传感、计算、定位技术合力,5G网络部署提供的是通讯保障,还要大量技术的突破才能真正实现智慧交通车路协同。此外,政府的政策和规划也影响着车路协同的发展。

03智慧交通车路协同案例——厦门5GBRT智能网联车路协同系统(略)

G智慧交通车路协同展望及创新创业机会

5G智慧交通车路协同发展节奏

4G和5G车联网技术将长期共存,协同推动网络和终端推广。目前LTE-V2X产品已具备预商用条件,5G-V2X仍处于标准制定阶段,考虑车辆生命周期较长,车联网车载终端和路侧基础设施将存在LTE-V2X和5GNR-V2X版本长期并存情况。LTE-V2X将支撑部分基础的安全类、效率类车联网应用推广,而5G-V2X将支撑对时延、可靠性要求更高的协同性车联网应用实现。

在应用发展节奏方面,基于5G的车联网信息娱乐类业务逐渐融合语音交互、AR、视觉识别等技术衍生高精地图、AR导航等业务,目前处于高速发展期;随着车联网路侧基础设施部署,当前处于市场启动期的基于C-V2X的流量疏导、碰撞预警、自主泊车等应用,未来将逐渐成为重要车联网应用;高级别无人驾驶应用将随着5G技术发展和覆盖完善而逐渐成熟,目前仍处于探索期。

5G到来赋能智能车载和高精地图行业。5G的特性很好的支持了车内信息、车内娱乐等场景;5G+AR将实现高精地图分发,实现导航功能,同时也能实时获取道路信息保障行车安全。智能车载和高精地图等企业应抓住5G的第一波红利,实现创新,进一步研发基于5G的应用。

5G为自动驾驶厂商带来新的创新创业的契机

目前,自动驾驶仍为一项新型技术,还有待进一步的创新发展。自动驾驶厂商应利用5G的特性,使自动驾驶技术其他技术如何更好的结合,寻求进一步的技术突破,最终实现完全的自动驾驶。

RSU、OBU等设备商将迎来进一步发展

随着入场玩家逐渐增多和车路协同项目落地,路侧单元设备研发制造等车路协同相关硬件设施将获得发展。由于车路协同系统包含大量的路端设备以及云端服务器,经济投入成本较高在5G及新基建助推下,车路协同技术可嵌入至其体系下,部署难度也将降低。基于路侧RSU设备、交通信号控制、车载OBU设备的传统智能交通市场,存在大量需求和市场机会。

5G催化车路协同新的商业模式

整车厂商可基于出厂差异化配置实现差异化销售,根据配备的车载信息内容、自动驾驶级别、车路协同能力等功能进行差异化定价。同时也积极与内容商、高精地图服务商等合作,实现5G车内网的应用并探索更多的商业模式。

运营商、云平台等则可基于提供C-V2X通信、MEC、云计算服务获取的数据实现大数据平台商业化。可以探索“数据+金融”模式,这时候买单的主体不仅仅是C端车主和B端行业客户,各类金融机构也可以共同参与。比如ADAS安全驾驶辅助系统和疲劳驾驶预警系统获得了各保险机构的青睐,还可以根据驾驶行为数据、经常驾驶路线的事故率等数据进行保费优化。汽车交易服务商可以快捷获取汽车全生命周期的数据,分析汽车剩余价值,预测二手车交易行为。

六、5G智慧医疗

01医疗资源分配不均、医疗数字智能化等催生对5G的需求

资源分配不均需要远程的支持

偏远山区医疗资源水平不高,且大部分顶级的医学专家都集中在一线城市,给远程医疗提供了更好的技术实现条件,通过提供更快的速度,更稳定的连接、更低的延时与更大的容量来提供远程诊断、远程医疗等功能,打破了医疗资源分配不均的界限,也节约了专家和患者的在途时间。

医疗物联网下医疗大数据收集和管理需求

大规模物联网涉及医疗物联网(IoMT)生态系统,将包含数以百万计甚至数十亿的低能耗、低比特率的医疗健康监测设备、临床可穿戴设备和远程传感器。医生将依靠这些仪器实施远程监控,全天候采集病人的医疗数据,如生命体征、身体活动等,实现多方交互共享,有助于医生有效地管理或调整治疗方案。利用5G高带宽、广连接的特点进行数据的传输、收集和整理,满足医疗大数据的管理需求。

医疗的可靠性、及时性需要5G的支持

5G技术下,医生可以更快调取图像信息、开展远程会诊;通过网络与处于异地的机器人配合,进行远程手术。远程会诊、远程手术等场景对图像清晰度、低时延的要求极高,只有5G技术能够满足。医疗对及时性的要求较高,特别是在应急场景下对及时性有着极大的需求。5G时代可以将配备高清晰度视频通信的救护车变为现实,采用移动5G技术,在救护车上就可将病人的检查信息和现场场医院,保证专家们进行诊断并做出诊断方案,有效缩短病人的院前抢救时间,提高病人的存活率。

G价值——5G技术融合赋能智慧医疗全流程应用

结合大数据、云计算、AI、物联网等技术,5G赋能实现从健康生活、筛查预防、到早期诊断、精准治疗以及家庭护理的医疗健康全流程管理,做到真正意义上的智联融合关护无界。

院前智慧医疗应用

院前智能筛查

相当多的重大疾病若能被早期预警或者早期发现,并得到及时干预治疗,可以相当程度上延缓疾病的进展,提高治愈率与生活质量,减轻医疗费用及对社会造成的负担。

相比于DXR、CT等院前筛查方式,5G将对超声方式给予更大的动能。进入5G时代后,利用5G网络的高带宽、低时延等特性,可以跨区域实现实时高清超声诊断与会诊。也有效解决了医疗资源分配不均的问题。

在信息层面,5G超声方案可以将产生的超声影像、视频与诊断报告快速地纳入PACS、电子病历甚至个人健康管理系统,有效整合信息。基于5G的高可靠通信网络与基于MEC的强大算力支撑,可以使得医学影像AI算法能够实现本地化部署,对超声扫查进行质控,实现超声影像的初步判读、病变检测与定性,大幅缩短影像处理的计算时间,降低远程超声中后端超声医师的工作负担,提高效率并提升他们诊断的置信水平。

院前智慧急救

院前急救需在“病人发病-分配急救医疗车-现场急救-急救车中处置-远程会诊-院内处置”的完整流程中实现各环节中以患者为中心的多维度数据连续、实时传输,打造多方协作的远程急救、远程会诊和远程决策支持,为病人争取更多的时间,提高救助率。

救护车依赖5G的低延时以及更高的网络可靠性,可以保证将患者实时监控的数据,稳定传输,打通患者院前急救与院内完整信息链,为及时分诊提供完整数据,并可追溯。利用5G的高速通信能力、网络切片技术和精细化的QoS保障提供eMBB大带宽能力,将急救信息实时传输到院内相关专业科室,实时获得专家团队的技术支援与救治指导。

在智慧急救场景,可构建基于5G边缘云的智急救应用与服务体系,建设面向公共事件的5G应急指挥业务体系,打造适配多场景的5G移动急救车。充分利用5G网络及物联网技术,实现基于五大中心急救的绿色通道、车载远程多学科协同会诊、空地一体化急救协同、AR/VR急救、5G应急指挥调度等创新业务应用。基于5G网络围绕核心业务场景构建“医院”模式的移动医疗车,依据不同场景适配信息化系统形成5G智能急救车、5G新生儿转运单元、5G母婴转运单元、5G移动胸痛单元等创新应用,实现5G移动医疗车在急救环节的数字化、智能化、信息化升级。

院内、院间智慧医疗应用

远程智慧ICU

重症医学科学的发展保障人们的身体健康乃至生命,特别是在医疗资源分配不均的特征下,远程指挥ICU的价值更加凸显。

5G赋能的远程ICU解决方案,可以实现医院间不同ICU的同质化标准化管理。基于5G医疗专用网关实现数据的管理,确保数据安全传输。基于5G医疗专网的无线空口实现高速数据传输,使监护数据在ICU的大量密集设备场景中保证同步传输和AI数据分析。5G的低延时及高可靠不仅可实现生命体征及床旁设备的远程实时监控,提高医护人员的效率,还可在基于高清视频的远程协作下实现远程查房,远程会诊从而真正利用5G高带宽的特性在有限的医疗资源实现医疗质量和临床结局的提升。

整合了多模态数据的远程智慧ICU系统还可以依托云计算与AI技术实现对远程临床决策支持算法的支持,进一步辅助实现院区间的医疗服务的同质化,实现快速部署,这在重大公共卫生突发事件等场景时ICU重症监护的作用也显得尤为重要。5G赋能ICU场景可以实现院内重症监护环节的无线化、远程化、移动化、智能化升级。未来随着5G芯片模组的进一步发展和应用,还将进一步完善院内IOMT的建设,彻底实现多设备的可移动与无线连接,为快速配备ICU设施提供了可能性。

智慧影像中心

院内影像诊断与院前影像筛查的最大区别在于其检查对象基本上是已经有症状、有疑似病征或者是有初步诊断的病人,影像诊断的主要目的是发现病灶、评估疾病的状态并为临床医师对疾病的进一步治疗与干预提供支持与引导。

在5G赋能下,可以实现多医院间影像诊断服务的同质化标准化管理,打造院内院间远程影像中心方案,包括智慧预约、影像设备智能协作、远程成像质控与影像判读诊断,提高工作效率并减少影像诊断报告的周转时间。

在治疗规划与评估方面,5G赋能的三维影像数据中心可以通过跨科室跨院区的部署来共享数据与各种三维影像后处理与可视化的工具,促进不同临床部门的合作与协同,为病人提供更好的治疗方案与术后评估。

远程会诊中心

远程会诊改变了患者必须亲临的就诊方式,使患者在足不出户的情况下,即可得到医生专家的诊断服务。医生应用远程会诊技术,对患者的病情做出全面分析与总结,可以得出与线下就诊相同的科学诊断,给出合适的治疗方案。远程会诊节声了患者的就诊时间,免除了患者长途奔波、挂号排队的劳碌之苦,也提高了稀缺专家资源的利用效率。

传统的远程会诊主要采用的是音视频会议的方式开展,即远程视频会议,参会方需要在固定场所,仅通过摄像头拍摄参会者画面,且清晰度较低,并不能很好地适配手术、影像等最需要会诊服务的情况。5G网络的特性可以充分满足上述会诊应用场景的要求,为院内/院间开展远程会诊提供网络条件的保障。

5G远程会诊中,得益于5G高带宽、低时延特性,还可使用VR/AR/MR技术,使参与会诊的各方获得更具沉浸感的体验。通常复杂的介入手术需要医生和技师的紧密合作同时还需要有多种医疗设备的辅助。医生和技师需要时刻留意各种监护仪器的数据,同时操作多种影像设备和介入手术设备。利用头戴式混合现实技术使得所有影像、监护数据、操作界面等都汇集在手术医生佩戴的头部显示器中,医生可以更

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