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商用一周年,5G成为中国数字经济的“新引擎”

2020-11-09邬贺铨

科学中国人·下旬刊 2020年8期
关键词:机位时延摄像头

邬贺铨

5G将物联网跟云计算、大数据、人工智能无缝融合

“新基建”就是要建设集约高效、经济实用、智能绿色、安全可靠的现代设施体系。包括三个方面的内容:一是新一代信息基础设施;二是融合基础设施;三是创新基础设施。其中新一代信息基础设施又可以分为通信网络基础设施,包括5G、互联网、工业互联网、卫星互联网,还有新技术设施以及算力基础设施。

移动通信从第一代1G、2G、3G、4G发展到现在的5G。5G跟4G比在多个性能有数量级的提升,5G主要依靠无线技术的创新,无线技术离不开通信的基本原理,首先把基站做得更多,其次把天线做得更多,当然还需要频段和物理机的改进,表现在5G宽带的能力峰值是4G的30倍,体验数据是4G的10倍。另外支持高速移动,能做到每小时500公里的运率速度。还有低时延,时延比4G减少40%。它支撑大连接,连接面比4G提高10倍,做到1平方公里100万的传感联网。其次能效密度都比4G有百倍的提升。

5G网络技术的提升,不单纯是智能手机,无线接入网。5G是使用边缘计算,5G特别强调把云计算的能力分一部分下沉到边缘上,以降低对敏感业务的处理时延,并且可以减少到中心云的带宽压力,提高可靠性。5G的边缘计算有些还可以放到机站的附近。使用边缘计算对企业来讲,据IDC分析,今年50%的数据会放在边缘侧处理,而且两机云比单机云节省成本。

还有智能物联网,物联网感知数据包括大数据和人工智能的分析,5G之前通常的移动网络时延比较大,带宽不够,而且当时也没边缘计算,因此传感器的数据送到后台时延比较长,决策回来以后已经失去了实时性的处理机会。现在5G来了,5G不仅是大带宽、低时延,还表现为一平方公里支持一百万个传感器联网,端到端的时延不超过十秒,因此可以说5G将物联网跟云计算、大数据、人工智能无缝融合。AI跟IOT的融合成为AIOT智联网,AIOT相当于拿5G把云计算的能力虚拟化到物联网上面连接起来,更进一步,我们可以把AI的芯片以及商业AI的软件、开发工具集成到AIOT的终端里头,跟原来物联网的模块综合在一起,当然综合在一起适用于一些比较复杂一点的要求、要求严格一点的物联网终端,像超高清的摄像头、机器人、无人机这些,这些直接把人工智能的能力融合到物联网模块。更进一步地在AIOT的终端里头还可以迁入区块链的能力,这样保证物联网设备的接入验证、设备加密和设备控制安全,解决数据的确权和数据资产化的问题。

5G支持超宽带和低时延的高速网络

5G解决了“上云赋能”的问题,传统的视频会议、游戏、数字文化产业、工业的协同设计都需要将核心程序下载到本地,本地要完成计算,对计算能力内存成本要求比较高。现在依靠云端服务器的运算能力借助服务器的传输能力,把两者连起来,不需要下载终端和程序,即插即用、多屏合一,流畅体验。右上角两个小视频,一个是在手机上上云,一个是比较高端的PC上云,两者看不出多大区别。现在的终端通过5G连到互联网再连到后台的云计算平台,终端可以发出游戏控制的动作,马上后台进行图像的渲染、画面的压缩,再把游戏流传过来,基本是没有时延的,因此感觉比较流畅。这种应用不仅仅在游戏,像这次疫情期间带动了云办公、云课堂、云视频、云招聘、云签约,即便是在疫情过后,这种云的应用能够节省交通和时间的成本,比较方便。

5G另外一个很大的特点是超宽带,可以支持超高清4K、8K,与传统的高清相比,4K、8K的分辨率大大提升,4K是2K的4倍,8K又是4K的4倍。分辨率提升,帧率到120帧,倍数从8bit到16bit。由于5G可以支持高分辨率,因此我们希望屏幕更大一点,但是屏幕太大不方便随身带,因此现在折叠屏的手机就出现了,现在折叠屏屏幕没那么大,所以现在出现了智能屏,表面上是电视屏,实际上它是一个手机的屏幕,我们可以通过手机跟它联动,也可以靠触摸翻屏,这样我们可以享受超高清的视频。应该说4K、8K电视在中国发展还是相当快的,预计今年会占总销量的40%和5%。

另外5G的特点是支持高速移动,什么时候需要高速呢?我们知道高山滑雪的运动速度达到每小时250公里,冬奥会跟夏奥会的区别,一个是速度、一个是艺术,为了高速度运动,5G可以发挥作用,我们可以在运动员的头盔和雪橇上装上5G摄像头,场外的观众可以由场内运动员的高度、难度、温度、速度的感受,通过5G可以把超清视频直接播出去。过去我们的运动场在不同位置票价是不一样的,观看的角度不同,直播的时候大家看到导播送出来的机位信号是一样的,有了5G可以把多个机位的视频分别送出来,分别由用户点看哪个机位。现在有商家想到了什么呢,不同的机位可以卖不同的钱,比如“温网”比赛,坐在费德勒天王角度的机位可以卖更多的票价,这种直播的市场也是很大的。

5G另外一个特点,不但支持高清,而且是极低的时延。AR/VR要求高带宽特别是低时延,4G的时候是做不到的,5G可以。华为曾经预测,到2025年全球10%的企业都会使用AR/VR,IDC去年的报告到2023年中国AR/VR的市场能达到650亿美元。比如,故宫开放,很多珍藏是不能手触摸和近距离看的,在故宫戴一个5G的VR头盔可以亲身感受珍宝。在旅游点可以戴上VR头盔,可以有更惊险刺激的感受。在植物园观看植物的时候,通过头盔可以看到这个花的云端搜索内容。

5G产业的融合创新应用越来越多

5G产业融合创新,将来会有广泛的应用。比如,数字创意也可以借助5G产业和5G的发展得到很好的提升,这里面可以分析出运动员的动作和我们设计武打片的动作等,将来拍电影电视的时候就不需要花钱去请价格很高的“小鲜肉”,实际上“画”一个就可以了。

5G终端不仅仅限于普通终端,手机还可以作为眼鏡,作为5G的终端。对于平常人来说屏幕是不能凹凸的,可以在手指上读一个摄像头,指哪个字读哪个,甚至可以翻译。也有人说把终端做一个眼镜,是反过来戴的,我们可以看看。AR/VR不仅仅戴到自己头上,可以装在地面的摄像头,摄像头拍下你的身材,当你说换一种颜色的时候它自动根据你的身材换一种颜色,不单是换颜色,还可以换服装。

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