5G引領(lǐng)數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展

鄔賀銓

移動通信的發(fā)展體現(xiàn)了十年一代，每一代移動通信都是上一代峰值的1000倍。與五年前相比，移動寬帶平均下載速率提升約6倍，手機上網(wǎng)流量資費水平降幅超90%。5G與前面幾代一樣會提高峰值，但是5G更大的不同特點是擴展到產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，1G到4G則是面向消費者應(yīng)用的。5G有三大應(yīng)用特點，增強移動寬帶、超可靠低時延、廣覆蓋大連接，是數(shù)字經(jīng)濟很重要的一個引擎。

5G是靠什么技術(shù)呢？第一，要把蜂窩做得比較密，這樣有利于每個用戶得到更大的容量。另外，通過通信技術(shù)引入大規(guī)模天線，這樣可以使用戶容量更大的提升，通過波速以及在物理層需要技術(shù)改進，5G跟4G比在峰值速率提高了30倍，用戶體驗速率提升了10倍，頻譜效率提升了3倍，移動性能夠支持500公里時速的高鐵，無線接口延遲減少50%。大概一毫秒，連接密度提高10倍，達到一平方公里100萬個物聯(lián)網(wǎng)模塊聯(lián)網(wǎng)，能效流量密度提高100倍。

總體來說，5G和4G相比在多數(shù)性能指標(biāo)是一到兩個數(shù)量級的提升。5G不僅僅是無線應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)方面引入邊緣計算，只有云計算是不夠的，因為還要縮短地面的傳輸與延時，比如說VR、AR需要快速的響應(yīng)，還有車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等等應(yīng)用。在這個意義上設(shè)置了兩級云的結(jié)構(gòu)，邊緣云盡可能的靠近用戶，這樣的話可以很容易響應(yīng)對時延敏感的服務(wù)要求。通過這種兩級云的處置，實際上比單級云成本還低，大概是單級云百分之三十的成本。將來全世界的數(shù)據(jù)，一半放到邊緣云來處理，5G無線技術(shù)加上邊緣技術(shù)處理可以大大提升5G的寬帶、低時延和大連接的能力。

從IOT到多場景AIOT

物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)是感知的，在最底層有人工智能分析數(shù)據(jù)，在上層兩者需要連接。過去的連接手段是有局限的，因為很多物聯(lián)網(wǎng)的模塊是處于移動的環(huán)境上的，要靠移動通信來連接。4G以前的通信帶寬不夠，時延也比較長，而現(xiàn)在5G的高帶寬、低時延能夠直接將物聯(lián)網(wǎng)和人工智能無縫的融合在一起，物聯(lián)網(wǎng)變成了智能物聯(lián)網(wǎng)、AIoT。

當(dāng)然，智能物聯(lián)網(wǎng)除了傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)模塊，后邊還要增加人工智能的芯片以及各種開發(fā)軟件、開發(fā)工具等。通過這種結(jié)合可以發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)崟r處理數(shù)據(jù)，而過去雖然數(shù)據(jù)也能上到人工智能，但它是非實時的，而實時處理才真正給產(chǎn)業(yè)應(yīng)用帶來了很多好處。

5G為超高清電視提供無線通道

5G本身為超高清電視提供了無線通道，超高清8K電視結(jié)合碼率100兆，4G是不能支持的，并且超高清電視不僅僅是分辨率，幀率也大大提升，編碼率提升，時域也增加，時域圖上黃三角的范圍是現(xiàn)在的高清電視所感受到時域范圍，黑三角的范圍是8K所能感受到的范圍，整個全部的范圍未來是激光電視所能感受到的范圍。

圖1 5G 為超高清電視提供無線通道

顯然8K能夠在時域上有很大的擴展，清晰度和動態(tài)范圍也是有很大的改進。這樣帶來什么好處呢？河北在2022年承接冬奧會，希望在運動員的頭盔和雪橇上能裝上帶有5G的高清攝像頭，讓觀眾可以有身臨其境的感覺，而高山滑雪是需要高速度的，它的運動速度達到每小時250公里，在這點上還可以多個攝像頭，使觀眾可以有360度的感受。當(dāng)然，在手機屏幕上看可能比較小，現(xiàn)在有智能屏，可以把手機的信號直接反映到智能屏上，可以有8K的顯示。這種高清視頻傳輸除了支持運動以外，在遠程醫(yī)療上也有很好的應(yīng)用，實際上已經(jīng)有這樣的應(yīng)用例子了。

過去的游戲，需要非常高級的游戲裝備，才能夠把游戲下載到桌面上來，鼠標(biāo)都要快速地響應(yīng)，這實際上是門檻比較高的。現(xiàn)在通過5G把游戲的終端直接連到云端，因此，很多游戲并不需要下載到終端了，也就是說，玩游戲可以用簡單的裝備就能支持復(fù)雜游戲。

云游戲的技術(shù)，同樣也可以用到工業(yè)上的協(xié)同和數(shù)字文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)，這個技術(shù)也是5G拉近了終端和云端的距離。

5G 激發(fā)VR/AR潛能

虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實，現(xiàn)在也是一個新的增長點?？墒翘摂M現(xiàn)實、增強現(xiàn)實實際上需要的帶寬高達一個G，而且對時延要求低于7毫秒，否則戴上頭盔就會有眩暈的感覺。如果把節(jié)目裝在頭盔上，那是好的，但是只能裝有線的節(jié)目，更多的節(jié)目都連到云，因此，AR、VR、頭盔跟云之間需要有一個高速的實時的連接。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以用眼鏡來代替頭盔了，眼鏡的VR、AR，分辨率也相當(dāng)高，這種方式有什么用呢？除了游戲以外，還可用于工業(yè)上的協(xié)同以及直播。比如運動場上的直播，往往是一個機位的信號傳出來，但是未來通過5G可以把運動場上16個機位同時傳出來，再合成360度的視頻。也就是說，帶上眼鏡看的內(nèi)容，可以與坐在運動場上的觀眾一樣，想看哪邊就看哪邊。

5G+VR進行教育，在邊遠地區(qū)的孩子得不到大城市優(yōu)質(zhì)的教育資源，通過5G+VR可以彌補不足，在培訓(xùn)上面也是很好的。比如，故宮博物館利用了VR的頭盔，讓觀眾進入到博物館里面，甚至可以親自御膳，穿上皇帝衣服等等，引入了很多趣味的方式。實際上5G+VR也可以用在工業(yè)，比如，一個不會修汽車的人，戴上5G+VR眼鏡就可以修汽車了，虛擬的部分也能知道，還可以看到實際的部分。做完一步，下一步干什么呢？只需說下一步，然后就告訴你下一步干什么，對培訓(xùn)工人是非常有用處的。

5G+AIOT在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍很廣，基于5G的低時延、高可靠、高寬帶、大連接，在各種工業(yè)以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都會應(yīng)用到，像電網(wǎng)、港口、煉油、建筑、冶金、機械加工、化工等等。舉一個例子，工信部曾經(jīng)在上海商飛公司召開過全球5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場會，飛機是復(fù)合材料，貼復(fù)合材料的時候，每一次貼都得有檢查才能貼下一次，往往貼十分鐘，脫機檢查50分鐘，現(xiàn)在拿5G高清攝像頭邊貼邊檢查，因為實時傳到后臺，與大數(shù)據(jù)、人工智能比對可以發(fā)現(xiàn)貼的質(zhì)量如何，大大加快了貼的復(fù)合材料的進度。

另外，大飛機的裝配是一節(jié)一節(jié)的，機頭、機身、翅膀、尾翼，每一節(jié)里面都有很多電纜和管子，組裝時需要非常認(rèn)真地把每一節(jié)的電纜、管子正確的連起來，過去需要老經(jīng)驗的工人對著圖紙來連，甚至旁邊還要站一個工人看看有沒有連錯，現(xiàn)在給裝配工人配上5G+AR的頭盔，他看到哪根電纜直接告訴你應(yīng)該點哪一根，這樣的話，大大提高了效率，也提升了質(zhì)量。當(dāng)然，更重要的是在一般的質(zhì)量檢測。據(jù)統(tǒng)計，在中國每天有350萬個工人在生產(chǎn)線上利用目測的方式來檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，盡管這些工人很認(rèn)真，但是永遠避免不了有差錯?，F(xiàn)在利用工業(yè)的高清視頻，經(jīng)過5G與邊緣計算的相連，結(jié)合已經(jīng)預(yù)存的很多質(zhì)量好與不好的圖像，很容易就實現(xiàn)快速、高效檢測。

5G+AIOT 實現(xiàn)機器視覺

目前，基于人工智能的機器視覺的能力已經(jīng)超過了人類。比如，惠州的華星光電與騰訊合作做液晶面板的檢測，清華大學(xué)和英偉達合作做PC版的檢測，青島港利用機器視覺能夠讓吊車工人可以遠程精準(zhǔn)地遙控集裝箱的吊車，這些都大大提升了效率，增加了準(zhǔn)確度，并且創(chuàng)造了直接的經(jīng)濟效益。

機器人會在未來大量應(yīng)用，在5G+8K+邊緣計算，可以使機器人更敏感。現(xiàn)在機器人買回來還是要編程的，但是機器手臂如果裝上5G的攝像頭，它看見旁邊的人手怎么動，它學(xué)著怎么動，經(jīng)過一段時間的訓(xùn)練，自己把程序編進去。機器人一樣可以帶上5G的攝像頭，看到旁邊人怎么走，它就怎么走，也可以自動生成程序。更多的應(yīng)用，用云端控制一大批的機器人，每個機器人不需要大腦，簡化了機器人的成本。機器人比較難的是多個機器人的協(xié)同管理，因為5G的低時延可以使多個機器人能夠真正做到完全協(xié)同，現(xiàn)在也有500臺機器人協(xié)同作業(yè)的例子。最近新開的大興機場已經(jīng)使用機器人來幫助旅客拿行李了。

5G在車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

5G也是專門為車聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計的。在4G的時代，車聯(lián)網(wǎng)的響應(yīng)要100毫秒，而5G+邊緣計算后，響應(yīng)一毫秒就夠了。傳統(tǒng)的加上各種雷達只是感知了周邊的情況，沒有通信能力，加上5G以后就可以實現(xiàn)車到車的通信、車到云的通信，車到服務(wù)端、車到停車場，實現(xiàn)全方位的感知和協(xié)同。

車聯(lián)網(wǎng)不僅僅提高交通的效率，它本身也是個產(chǎn)業(yè)，車載電子加上車聯(lián)網(wǎng)的軟件加上車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)。據(jù)麥肯錫預(yù)測，2030年全球?qū)⑦_到1.5萬億美元，超過了現(xiàn)有汽車產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值總額。

5G將催生新業(yè)態(tài)

5G總的來說會催生新業(yè)態(tài)，在1G的時代是模擬蜂窩組網(wǎng);在2G時代是數(shù)字化的應(yīng)用，還增加了可靠性;在3G的時代出現(xiàn)了智能手機，帶火了電子商務(wù)和社交應(yīng)用;在4G的時代激發(fā)了視頻業(yè)務(wù)和移動支付;在5G的時代還會帶來一些什么呢？實際上移動通信的新業(yè)態(tài)不是人們能夠預(yù)先規(guī)劃的，而是網(wǎng)絡(luò)能力具備以后才催生的。

5G的登場一定會產(chǎn)生現(xiàn)在還想象不到的新應(yīng)用。5G實際上對經(jīng)濟增長是非?？斓模凶稍児驹?jīng)預(yù)測過，到2035年5G會使全球經(jīng)濟產(chǎn)出增加4.6%，對應(yīng)是12.3萬億美元。從2020到2035年，因為5G全球GDP增加7%。對應(yīng)中國來講，測算大概增加1萬億美元，同時帶動新增就業(yè)崗位接近1000萬人，國內(nèi)的預(yù)測也有類似的數(shù)據(jù)。

三足鼎立支撐數(shù)字經(jīng)濟

5G還可以非常好的與人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，三足鼎立來支撐數(shù)字經(jīng)濟。

關(guān)于人工智能。圖2綠色的是原有每個國家的GDP，可能達到的GDP，藍色的是人工智能附加的增加值。麥肯錫認(rèn)為到2030年，人工智能可以為全球貢獻13萬億美元的GDP。

圖2 三足鼎立支撐數(shù)字經(jīng)濟

關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。埃森哲預(yù)測，到2030年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠為全球經(jīng)濟帶來14.2萬億美元的經(jīng)濟增長。5G是12萬億美元，人工智能是13萬億美元，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是14萬億美元，加起來是30多萬億美元，這是一個很好的數(shù)字經(jīng)濟增長的前景。國內(nèi)的測算，在去年國內(nèi)的數(shù)字經(jīng)濟占到了整個GDP的三分之一，其中直接貢獻是7.1%，間接貢獻是27.7%，所謂間接貢獻就是信息技術(shù)在工業(yè)經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟上原有系統(tǒng)上導(dǎo)致附加的增加值。

最后，5G增強移動寬帶的能力，為4K、8K高清視頻和VR、AR節(jié)目的無線傳輸提供了可靠的通道，催生了新業(yè)態(tài)，為用戶提供了更好地體驗，推動了數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。5G的高可靠、低時延、廣覆蓋和大連接的特征，將物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)和云端的邊緣計算、人工智能融合促進了智能物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)了人機物的智能協(xié)同，助力產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。

5G+AIoT將為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展增加新動能，拓展新應(yīng)用，成為數(shù)字經(jīng)濟的新引擎。

（本文根據(jù)中國國際數(shù)字經(jīng)濟博覽會速記整理，內(nèi)容未經(jīng)本人確認(rèn)）