工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G最重要的應(yīng)用場景

    5G通過云化、虛擬化、互聯(lián)網(wǎng)化和多種轉(zhuǎn)發(fā)模式結(jié)合，引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的創(chuàng)新，并內(nèi)生增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、高可靠低時(shí)延和大連接能力。5G開啟互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新篇章，創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)的未來。

    近日，中國工程院院士鄔賀銓在2019中國互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)開幕式上表示，5G的商用正好是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入下半場，即消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)深化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)起步時(shí)期，也是大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)發(fā)展勢頭正旺時(shí)期，5G生逢其時(shí)將開拓在消費(fèi)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的新應(yīng)用，還會(huì)出現(xiàn)我們現(xiàn)在還想象不到的新生態(tài)。
　　鄔賀銓認(rèn)為，5G通過云化、虛擬化、互聯(lián)網(wǎng)化和多種轉(zhuǎn)發(fā)模式結(jié)合，引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的創(chuàng)新，并內(nèi)生增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、高可靠低時(shí)延和大連接能力。5G開啟互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新篇章，創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)的未來。
　　網(wǎng)絡(luò)發(fā)展五大特征
　　5G開啟互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新篇章，首先表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的升級，具有五個(gè)發(fā)展特征。
　　第一，從無連接拓展到面向連接。
　　鄔賀銓認(rèn)為，傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)按無連接方式工作，不論前后的IP包是否屬于同一次通信而獨(dú)立選路，這樣的技術(shù)可以保證通信的穩(wěn)定性，但效率不高。新型的軟件定義網(wǎng)（SDN）采用分段選路（SR），又稱為源選路，源節(jié)點(diǎn)按照每次通信首個(gè)包的特征來配置流表，用于指示報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，后續(xù)路由器無需再選路，該次通信的后續(xù)數(shù)據(jù)包被抽象為同一流，相當(dāng)于面向連接分組通信。
　　第二，從L3包轉(zhuǎn)發(fā)拓展到L1.5的交叉連接。
　　鄔賀銓指出，互聯(lián)網(wǎng)初期網(wǎng)絡(luò)不夠穩(wěn)定，所有業(yè)務(wù)都以IP包的方式獨(dú)立選路。但是，這種方式并不適用于傳輸視頻流，因?yàn)閷㈤L的視頻IP流切成小包來選路會(huì)降低視頻的傳輸效率。
　　顯然，網(wǎng)絡(luò)需要有在不同層次的多種轉(zhuǎn)發(fā)單元，以適應(yīng)不同規(guī)模的業(yè)務(wù)流。比如通過L1.5層的以太網(wǎng)中繼傳輸64/66碼塊，具有顆粒大、時(shí)延低等特性，比較適合傳輸視頻。不過，鄔賀銓也指出，雖然多轉(zhuǎn)發(fā)模式帶來靈活性，但需要網(wǎng)絡(luò)具有識(shí)別業(yè)務(wù)流的智能管理能力。
　　第三，從業(yè)務(wù)不分類到以虛擬切片方式傳送。
　　在4G時(shí)代以前，所有的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)均通過一根網(wǎng)線傳輸，但是這樣的傳輸方式不能滿足不同業(yè)務(wù)的個(gè)性化需求。
　　5G引入了網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)之后，改變了上述局面。切片網(wǎng)實(shí)際上是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)概念，是云平臺(tái)通過切片管理器根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，將物理網(wǎng)切分成無數(shù)個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)通道，供特定業(yè)務(wù)單獨(dú)使用，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的使用效率。
　　第四，從單一云到中心云與邊緣計(jì)算協(xié)同。相比4G時(shí)代，5G時(shí)代一個(gè)顯著特征就是引入了邊緣計(jì)算。鄔賀銓認(rèn)為，為適應(yīng)工業(yè)傳感器、視頻業(yè)務(wù)、VR/AR與車聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程醫(yī)療等的低時(shí)延要求，需將這些業(yè)務(wù)的存儲(chǔ)和內(nèi)容分發(fā)下沉到邊緣計(jì)算來處理。
　　據(jù)測算，利用邊緣計(jì)算可以過濾和壓縮數(shù)據(jù)，節(jié)省核心網(wǎng)資源，成本僅為單獨(dú)使用云計(jì)算的39%。不僅如此，邊緣計(jì)算可以在網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定時(shí)保證應(yīng)用的可靠性。
　　第五，移動(dòng)通信從封閉的網(wǎng)絡(luò)到互聯(lián)網(wǎng)化的業(yè)務(wù)開放網(wǎng)絡(luò)。鄔賀銓表示，5G核心網(wǎng)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化趨勢是協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)化。
　　據(jù)了解，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的顯著特征就是引入了API接口（設(shè)計(jì)方式以RESTful為主，接口描述語言為OpenAPI3.0）和JSON序列化協(xié)議，應(yīng)用層協(xié)議為HTTP/2，而傳輸層協(xié)議為TCP。
　　新特征帶來了新的便利，使得業(yè)務(wù)的解耦便于快速部署和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)；輕型的接口便于引入新特性，更容易調(diào)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；模塊化為網(wǎng)絡(luò)切片提供靈活性；SBA（基于服務(wù)體系）提升業(yè)務(wù)生成能力。但是，鄔賀銓強(qiáng)調(diào)，雖然SBA有利于業(yè)務(wù)外包，但有使運(yùn)營商坐實(shí)管道化的風(fēng)險(xiǎn)。開放的業(yè)務(wù)平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議增加了網(wǎng)絡(luò)被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。
　　5G催生大量新應(yīng)用
　　5G促使運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)的同時(shí)，也帶來了大量新應(yīng)用。
　　首先，5G支持高清移動(dòng)視頻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，4K視頻的接入碼率為50M，8K視頻的接入碼率為100M，而VR/AR視頻碼率最高達(dá)3290M，而VR/AR視頻的網(wǎng)絡(luò)碼率最高達(dá)1G，顯而易見，只有5G網(wǎng)絡(luò)才能夠完全支持上視視頻應(yīng)用。
　　其次，5G激發(fā)了VR/AR潛能。比如能夠催生VR視頻節(jié)目制作；5G的低時(shí)延和邊緣計(jì)算及能同時(shí)處理多名用戶運(yùn)算的高性能服務(wù)器正好可以解決VR游戲的眩暈感；當(dāng)VR較為普及時(shí)，5G+VR讓人與人之間在很多場景下都可以通過VR來進(jìn)行溝通；5G+VR的360度視頻直播可以為用戶提供更多的細(xì)節(jié)；5G+VR還可以構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬實(shí)驗(yàn)室、宇宙中的天體運(yùn)動(dòng)、生物中的微觀世界等，通過形象、生動(dòng)、直觀的形式來表現(xiàn)知識(shí)。
　　值得注意的是，在醫(yī)療領(lǐng)域，按照常規(guī)做法，培養(yǎng)一名可上手術(shù)臺(tái)的外科醫(yī)生需要十年時(shí)間，但是如果通過VR/AR輔助解剖和手術(shù)模擬可縮短醫(yī)生的培養(yǎng)時(shí)間。
　　未來5G在醫(yī)療領(lǐng)域?qū)⒂懈蟮陌l(fā)展空間。據(jù)IHS預(yù)計(jì)，到2035年，5G為全球醫(yī)療領(lǐng)域提供超過1.1萬億美元的產(chǎn)品和服務(wù)，約占全球5G相關(guān)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的9%左右。
　　再次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G最重要的應(yīng)用場景之一。鄔賀銓認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化需要將廠內(nèi)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，但原有車間內(nèi)難于布放光纖，希望使用無線聯(lián)網(wǎng)。但同時(shí)，WiFi因擴(kuò)展性、低速率和抗干擾弱等問題使得其在工業(yè)領(lǐng)域利用率僅為4%，其他無線連接利用率僅有2%。只有5G適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求，因?yàn)?G具有低時(shí)延（1ms）、高可靠性（99.999%）、高帶寬（Gbps）、大連接（100萬個(gè)）等特性。目前5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)有了一些應(yīng)用案例。
　　最后，5G在網(wǎng)聯(lián)汽車、無人駕駛、機(jī)器人、數(shù)字孿生、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都具有十分廣泛的應(yīng)用。不僅如此，5G將會(huì)催生現(xiàn)在還想象不到的新業(yè)務(wù)。為此，鄔賀銓表示，移動(dòng)通信的新業(yè)態(tài)不是人們預(yù)先規(guī)劃的，而是網(wǎng)絡(luò)能力具備后催生的，5G的登場一定會(huì)產(chǎn)生我們現(xiàn)在還想象不到的新應(yīng)用。顯然，“5G對中國科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展是難得的機(jī)遇，5G的創(chuàng)新永遠(yuǎn)在路上。”鄔賀銓表示。