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邬贺铨:2021年的5G应用会更加超乎想象

近日,中国科学院院士邬贺铨在新浪科技主办的2020科技风云榜上讲解了他对2020年5G发展的总结与2021年5G发展的展望。他讲道,2020年5G应用取得了巨大发展,2021年5G应用将超乎想象。

5G

五花八门的应用彰显5G实力

2020年疫情催热了对5G的需求,中国的新基建战略加快了5G的建设力度。到2020年底,中国新增5G基站58万座,累计达到了71.8万个,5G的连接数超过了2亿,居全球首位。工信部宣布在2021年中国将再新建60万个5G的基站,为2021年的5G发展寄予厚望。

5G主要依靠无线技术,是超密集组网,采用大规模天线,把空分复用的因素综合进来,全频谱接入,提高频率利用率,使得5G实现了增强移动宽带、高可靠低时延、广覆盖大连接能力。5G还在网络技术上突出了云化、虚拟化、网络切片。5G虽然是个无线技术,但是它的高宽带、低时延、大连接、高可靠能力,把云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链以及工业互联网等新一代信息技术无缝融合,打通了数据从采集、传输、存储、处理、分析、决策的全过程,发挥了数据作为生产要素的作用。

5G助力云网边端协同数据处理,借助5G的传输,终端的计算可以向云端迁移,终端不需要下载核心软件,降低了终端的成本,即插即用。而且云—边—端数据的协同会降低延时,改进用户的体验。例如,VR的视频如果仅靠手机来实现渲染,整个手机会发热,而且用户体验效果不好。现在手机跟边缘计算、云计算合作,手机负责前景,AI计算负责背景,云负责综合处理。

工业互联网、车联网等场景也需要云—边—端协同。根据IDC的预测,未来将有超过50%的数据在边缘处理,5G还推动物联网发展到宽带大连接的智能网。通过5G的连接,不仅上网、上云,还可以上链。从网络互联到数据互联,以及价值互联;从物联网到智联网,到信联网,从万物互联到万物智联,到万物信联。

5G开启了超清视频的时代,现在高清视频是2K,未来还要发展到4K、8K。8K和2K比不仅是分辨率提高了16倍,帧也从原来每秒25帧发展到120帧,每个像素的比特数从8比特发展到16比特,视宽、视域也大大增加。

5G的高带宽和低时延实现了高清视频的实时远端直播,5G支持超清和高运动速度的视频直播以及3D视频的应用。5G本身可以同步运动场上的多个机位的摄像头,把多个机位的信号同时传到外边,让场外的观众像场内观众一样随心所欲看某个角度的视频。多个机位的视频也可以在后台重新合成为360度视频。

5G还激活虚拟现实、增强现实应用,比如国铁南昌机务段,让高铁的司机戴上5G和VR的头盔眼镜,模拟出高铁行车过程中可能面临的场景来训练司机。利用5G+AR/VR的眼镜可以实现机器视觉质量检测,可以模拟教学。在消费领域,5G+VR也可以做到在电商平台上购物的时候,在手机上看到自己穿上选中的衣服的虚拟景象。

5G把工业生产的各个环节关联起来,实现了数据的全程盘活。但5G的关键性能现在还没有完全开发利用起来,比如超宽带,中国电信跟中国联通联合建网可以有200M的载波,合起来可以支持峰值速率到2.7Gbps。未来使用毫米波的频段,峰值速率还可以到20Gbps。可以实现在生产环节利用激光视频扫描机器零件,生成实际的三维模型,然后通过5G传到后台,跟预存的理论三维模型比对,可以精确地检测产品的质量。

5G的另一个关键性能是低时延。除了5G+VR来培训高铁司机以外,工业电机与PLC合并成逻辑控制器之间的时延要求低于0.25毫秒,车联网L4阶段要低于1~10毫秒。特高压电网要求低于3毫秒。

5G还可以提供定位能力。对于80%的终端,水平室外定位的精度大概是10米。室内定位垂直的精度是3米,垂直精度跟我们现在的卫星导航定位已经相当。室内定位精度,不论垂直和水平都优于3米。新的一年5G的标准还会演进到R17,定位精度会进一步提升到0.3米。这种定位能力在自动驾驶、码头装卸、室内定位上都有很好的应用。

5G还有一个特点是可靠性,高可靠性的指标能优于99.9999%,主要是在远程驾驶、自动泊车、特高压电网以及高可靠机械加工中使用。这些5G的性能在2020年可能有些会有应用,但是大部分还没有真正把这些5G关键性能在应用上体现出来。相信5G的优异性能会开创数字化、智能化转型的新业态,会推动信息化、工业化融合的新内容。

5G是营造创新业态的平台

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