5G技術及其在博物館的應用前景

耿雷

摘 ?要 ?如今，以“互聯(lián)網+”、云存儲、大數據為代表的新一輪信息技術革命正在重新定義由人類社會、物理世界、信息空間構成的這個三元的世界。其中，5G無疑是時下最為火熱的信息技術概念，是新一代信息技術的聚焦點。5G被譽為“數字經濟新引擎”，是“中國制造2025”和“工業(yè)4.0”中不可或缺的重要一環(huán)。5G開辟了新的藍海，或許也將成為開啟博物館智慧化時代的寶藏鑰匙。5G技術在博物館的應用前景十分廣闊，電信、互聯(lián)網等信息技術企業(yè)應與博物館深化在5G應用領域的合作，深度挖掘優(yōu)質的歷史文化資源及博物館自身潛在價值，從5G應用場景方面積極探索和融合，助推博物館智慧化發(fā)展。

關鍵詞 ?5G;博物館

中圖分類號 ?G2 ? ? ?文獻標識碼 ?A ? ? ?文章編號 ?2096-0360（2019）14-0025-02

隨著信息技術的快速發(fā)展，一場以數字化、集成化、網絡化為特征的信息風暴正在席卷全球，逐漸融入到政治、經濟、軍事、文化等各個領域，深刻影響并改變著我們的生活方式。習近平總書記在2018年兩院院士大會上的重要講話指出：“世界正在進入以信息產業(yè)為主導的經濟發(fā)展時期。我們要把握數字化、網絡化、智能化融合發(fā)展的契機，以信息化、智能化為杠桿培育新動能。”可見，信息技術產業(yè)將成為我國經濟社會發(fā)展新的內在動力，對黨和國家統(tǒng)籌推進“五位一體”總體布局和協(xié)調推進“四個全面”戰(zhàn)略布局，加快建設創(chuàng)新型國家，具有重大的意義和影響。

人類社會發(fā)展至今已經經歷了數次信息技術革命，從語言的創(chuàng)造到文字的使用，從印刷術的發(fā)明到電報、電話、廣播的問世，再到計算機、互聯(lián)網的普及，每次信息技術革命都帶動人類社會發(fā)生深刻的變革，是記載著社會發(fā)展和生產力進步的里程碑。

如今，以“互聯(lián)網+”、云存儲、大數據為代表的新一輪信息技術革命正在重新定義由人類社會、物理世界、信息空間構成的這個三元的世界。5G無疑是時下最為火熱的信息技術概念，是新一代信息技術的聚焦點。從5G的標準制定到組網部署，全世界的國家都在企圖占據5G的制高點、掌控話語權，各國的頂尖科技企業(yè)也都在這個信息技術革命的舞臺上你方唱罷我登場，可以說，誰掌握了5G，誰就掌握了未來的發(fā)展先機和優(yōu)勢。5G被譽為“數字經濟新引擎”，是大規(guī)模物聯(lián)網、自動駕駛、人工智能等關鍵鑰匙，是“中國制造2025”和“工業(yè)4.0”中不可或缺的重要一環(huán)。

1 ?什么是5G

5G全稱5th Generation Wireless Systems，是第五代移動通信技術，是蜂窩移動通信技術4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)新一代的延伸。越來越多終端設備接入和新的應用上線，使得移動網絡數據流量持續(xù)上升，預計在2020年，移動通信網絡所需容量將達到現有的1 000倍。移動數據流量的暴漲將給網絡帶來嚴峻的挑戰(zhàn)，造成網絡能耗和比特成本升高，對稀缺的移動通信頻譜需求進一步加大，并難以實現頻譜和網絡資源的高效利用。5G的問世將成為解決這些問題的關鍵鑰匙。目前移動網絡頻段絕大多數都在2.5 GHz以下的低頻空間，而5G技術將會使用24.25 GHz～52.6 GHz高頻頻段，搭載毫米波，其具有非正交多址接入技術 （Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）、FBMC（濾波組多載波技術）、波束賦形、大規(guī)模MIMO技術（3D/Massive MIMO）、D2D等先進的通信技術，能夠承載更多的資源，自然也會達到更快的速度，從而達到超高速網絡。

2 ?5G的特點

國際標準化組織3GPP為5G定義了三大應用場景：eMBB、mMTC、URLLC，是從實際應用層面對5G的幾個主要特性做出了具體的闡述。

1）eMBB （enhanced Mobile BroadBand）增強移動寬帶，顧名思義，是對原有的移動寬帶在用戶體驗、系統(tǒng)性能等技術指標上進行強化，最直接的體現就是移動通信網絡的網速大大提升。5G的理論速率，國際電信聯(lián)盟ITU公布的標準為峰值數據下行速率可以達到20 Gbps（2 500 MB/s），上行速率可以達到10 Gbps（1 250 MB/s）。OpenSignal發(fā)布的報告顯示，現階段全球4G網速平均值為16.9 Mbps（2.11 MB/s），4G網速最快的國家有著45 Mbps（5.625 MB/s）左右的平均速率。所以5G的網速相比4G時代將得到跨越式的發(fā)展。此外，超高網速將對3D、VR、超高清視頻等大流量移動通信業(yè)務的推廣和應用提供有力支撐。

2）mMTC（massive Machine Type Communications）海量機器類通信，既5G網絡可同時覆蓋連接大數量、高密度的終端設備，國際電信聯(lián)盟ITU對mMTC應用場景公布的標準為至少100萬部終端設備/平方公里，如此大的終端連接密度讓5G對于大規(guī)模物聯(lián)網等行業(yè)十分重要。5G技術使泛在網和萬物互聯(lián)的實現成為可能。越多的終端設備并接入網，越是存有對移動網絡廣泛存在的需求，如此才能拓展更加豐富的業(yè)務與服務，實現更多的場景應用。同時，若要支持大規(guī)模物聯(lián)網應用，實現萬物互聯(lián)，就必須要促使終端設備降低功耗，例如讓終端設備一周充一次電，甚至一個月充一次電，如此才能改善用戶體驗，推動5G技術在智慧城市、農林業(yè)智能化、環(huán)境治理與檢測、大規(guī)模物聯(lián)網等領域的普及應用。

3）URLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications）超高可靠和低時延通信，簡而言之，既降低移動網絡通信的延時，保障通信連接穩(wěn)定可靠。國際電信聯(lián)盟ITU規(guī)定5G的時延應低至1ms，因此5G技術在遠程教育、遠程醫(yī)療、無人駕駛、應急處置等方面具有廣闊的應用前景。例如5G的一個重要應用場景就是無人駕駛。眾所周知，現在的無人駕駛還無法解決的問題之一就是對網絡連接高可靠和低時延的超高要求，連接的不穩(wěn)定和緊急時刻的延遲反映到實際使用中，可能就是無法挽回的慘劇。而5G的低延時和高可靠特性將使URLLC在無人駕駛智能控制、遠程交通調度等業(yè)務方面擁有很大潛力。

3 ?5G在博物館的應用前景

今天，口袋影院、口袋商城、口袋醫(yī)療等各種類別的移動終端應用迎合了我們對生活便捷、高效、品質化的追求，人們不禁想到如何把蘊藏著豐富的歷史文化資源的博物館也收到口袋中，成為私人的文化會客廳和小學堂。作為歷史文明的見證者和傳承者，博物館也在積極推進數字化、信息化建設進程，用影視、綜藝、社交媒體等方式不斷詮釋歷史文明在新時期的新定義、新價值。博物館未來的發(fā)展趨勢也在數字化的基礎上逐步走向智慧化、智能化。隨著5G的到來，博物館將迎來智慧化發(fā)展的新機遇。2019年6月6日，工信部正式向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通和中國廣播電視網絡有限公司正式發(fā)布5G牌照，這意味著中國正式進入5G商用元年。5G開辟了新的藍海，成為未來信息技術產業(yè)發(fā)展的“兵家必爭之地”，或許將成為開啟博物館智慧化時代的寶藏鑰匙。日前，由中國移動咪咕公司與湖南省博物館聯(lián)手打造的全球首家5G覆蓋的博物館已于今年5月18日國際博物館日正式亮相;早些時候華為公司也與故宮博物院簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將在建設智慧化故宮、推廣5G應用等領域深化合作?？梢?，在未來會有更多的電信、互聯(lián)網等信息技術企業(yè)加入到與博物館在5G應用領域深化合作的行列，深度挖掘優(yōu)質的歷史文化資源及博物館自身潛在價值，從eMBB、mMTC、URLLC三大5G應用場景方面積極探索和融合，推動博物館由數字化逐步走向智慧化的發(fā)展軌道。

一是利用好eMBB的高速度特性。當前許多博物館已經就展覽的形式和內容在數字化領域進行了許多積極的探索，從動漫、游戲、自媒體視頻、社交平臺推送等多種視角和途徑的嘗試中取得了可喜的成績。5G技術的到來則會進一步加強博物館對3D、AR/VR、全息影像、超高清視頻等前沿技術的融合和應用。這類數據流量大、網速要求高的媒體形式也急需5G技術落地來解除其廣泛應用的瓶頸和禁錮。有了5G的支持，觀眾可以通過VR漫游穿越時空，或親臨旌旗密布，殺伐決斷的古代疆場;或師從名工巧匠，見證傳世瑰寶的前世今生;或于溪谷，踏雪執(zhí)劍，尋琴蕭幽幽;或于宮廷，雕欄玉柱，覽世間繁華……這種5G+AR/VR的技術讓歷史場景和文物原貌得到了還原，打破空間與時間限制的觀展方式，刷新了觀眾對文化體驗的認知，突破了物理邊界，讓觀眾發(fā)覺文物不再是冰冷的陳列，而是一個個活的故事，給觀眾帶來更生動、新穎的沉浸式觀展體驗，從而促進博物館蘊藏的文化內涵和價值得以升華。

二是發(fā)揮好mMTC的廣覆蓋優(yōu)勢。終端設備的大面積高密度覆蓋連接是5G的另一個重要特性。5G的這個特性將為泛在網、萬物互聯(lián)的實現提供有力支撐。利用5G技術，在博物館內部署大量的傳感器，可以實現展品和文物多層次、縱深化的管理模式，例如在中心層次可以給展品和文物佩戴上“智能穿戴設備”，讓展品和文物實現實時在線管理，并通過傳感器不斷的對溫度、濕度、空氣中含氧量、紫外線強度等數據實時監(jiān)控;在中間層次，即文物所處的囊匣、包裹、箱柜也實時連接在物聯(lián)網內，文物的搬運工具、測量和修復設備都處于在線管控狀態(tài)，隨時隨地可感知文物的位置、狀態(tài)、修復進度等信息;在展陳區(qū)域或藏品庫房等外部層次管理中，有更多的數據將被采集，比如觀眾密度、空氣質量、火災隱患檢測、是否攜帶危險品、電梯設備的維護保養(yǎng)等?？梢哉f，我們身邊的設備、家居、車輛、基礎設施、公共服務等將都將被網絡連接起來，因此5G將成為博物館內人身安全、文物安全、場所安全、公共服務評價等評價指標的重要支撐。

三是應用好URLLC的低時延性能。URLLC應用場景具有低時延、高可靠性的特性，數據時延不超過1ms，是5G中最為重要的一個特點。博物館在5G技術的幫助下，可以在更多領域發(fā)揮潛能，例如在遠程考古發(fā)掘現場，通過5G技術可以讓博物館的學者和專家在網絡上實時的參與到整個發(fā)掘的過程中;在文物修復過程中遇到了難點，工作人員可以通過5G獲得實時的在線技術支持等。此外，有了低時延高可靠的技術加持，5G對于博物館安全工作也十分重要。博物館內部署的大量安防、消防的探測器和傳感器可以更快速更準確的完成動態(tài)響應;4K高清視頻也能毫無延遲的將現場圖像實時轉播到監(jiān)控平臺上;在AI智能、深度學習方面取得更多的建樹，讓未來的安防機器人在博物館內實現遠程控制、自動巡邏、應急處置等智慧化功能。

4G改變生活，5G改變社會。隨著5G技術的應用普及，萬物互聯(lián)成為可能，更多的數字化應用將在博物館里孕育而生，我們或將迎來一個前所未有的智慧化博物館。5G將至，博物館如何把握住新一輪的信息技術革命帶來的發(fā)展契機，在人才儲備，戰(zhàn)略合作，思維創(chuàng)新等方面提前布局，積極籌備，順利銜接5G技術落地，將會是博物館今后一段時間內工作的重點和關鍵。

參考文獻

[1]周威.5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關鍵技術[J].中國新通信，2017（3）.

[2]王祥.分析當前5G網絡技術研究現狀和發(fā)展趨勢[J].中國新通信，2019（1）.