工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G最重要的應用場景

    5G通過云化、虛擬化、互聯(lián)網(wǎng)化和多種轉發(fā)模式結合，引領網(wǎng)絡技術體系的創(chuàng)新，并內生增強移動寬帶、高可靠低時延和大連接能力。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)大會開幕式上表示，5G的商用正好是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進入下半場，即消費互聯(lián)網(wǎng)深化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)起步時期，也是大數(shù)據(jù)和人工智能等技術發(fā)展勢頭正旺時期，5G生逢其時將開拓在消費領域和產(chǎn)業(yè)領域的新應用，還會出現(xiàn)我們現(xiàn)在還想象不到的新生態(tài)。
　　鄔賀銓認為，5G通過云化、虛擬化、互聯(lián)網(wǎng)化和多種轉發(fā)模式結合，引領網(wǎng)絡技術體系的創(chuàng)新，并內生增強移動寬帶、高可靠低時延和大連接能力。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)絡架構的升級，具有五個發(fā)展特征。
　　第一，從無連接拓展到面向連接。
　　鄔賀銓認為，傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡按無連接方式工作，不論前后的IP包是否屬于同一次通信而獨立選路，這樣的技術可以保證通信的穩(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)點按照每次通信首個包的特征來配置流表，用于指示報文的轉發(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，相當于面向連接分組通信。
　　第二，從L3包轉發(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)絡不夠穩(wěn)定，所有業(yè)務都以IP包的方式獨立選路。但是，這種方式并不適用于傳輸視頻流，因為將長的視頻IP流切成小包來選路會降低視頻的傳輸效率。
　　顯然，網(wǎng)絡需要有在不同層次的多種轉發(fā)單元，以適應不同規(guī)模的業(yè)務流。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，雖然多轉發(fā)模式帶來靈活性，但需要網(wǎng)絡具有識別業(yè)務流的智能管理能力。
　　第三，從業(yè)務不分類到以虛擬切片方式傳送。
　　在4G時代以前，所有的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務均通過一根網(wǎng)線傳輸，但是這樣的傳輸方式不能滿足不同業(yè)務的個性化需求。
　　5G引入了網(wǎng)絡切片技術之后，改變了上述局面。切片網(wǎng)實際上是一個虛擬網(wǎng)絡概念，是云平臺通過切片管理器根據(jù)不同的業(yè)務類型，將物理網(wǎng)切分成無數(shù)個虛擬網(wǎng)絡通道，供特定業(yè)務單獨使用，從而提高了網(wǎng)絡的使用效率。
　　第四，從單一云到中心云與邊緣計算協(xié)同。相比4G時代，5G時代一個顯著特征就是引入了邊緣計算。鄔賀銓認為，為適應工業(yè)傳感器、視頻業(yè)務、VR/AR與車聯(lián)網(wǎng)及遠程醫(yī)療等的低時延要求，需將這些業(yè)務的存儲和內容分發(fā)下沉到邊緣計算來處理。
　　據(jù)測算，利用邊緣計算可以過濾和壓縮數(shù)據(jù)，節(jié)省核心網(wǎng)資源，成本僅為單獨使用云計算的39%。不僅如此，邊緣計算可以在網(wǎng)絡連接不穩(wěn)定時保證應用的可靠性。
　　第五，移動通信從封閉的網(wǎng)絡到互聯(lián)網(wǎng)化的業(yè)務開放網(wǎng)絡。鄔賀銓表示，5G核心網(wǎng)協(xié)議的標準化趨勢是協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)化。
　　據(jù)了解，與4G網(wǎng)絡相比，5G網(wǎng)絡協(xié)議棧的顯著特征就是引入了API接口（設計方式以RESTful為主，接口描述語言為OpenAPI3.0）和JSON序列化協(xié)議，應用層協(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)務的解耦便于快速部署和維護網(wǎng)絡；輕型的接口便于引入新特性，更容易調用網(wǎng)絡服務；模塊化為網(wǎng)絡切片提供靈活性；SBA（基于服務體系）提升業(yè)務生成能力。但是，鄔賀銓強調，雖然SBA有利于業(yè)務外包，但有使運營商坐實管道化的風險。開放的業(yè)務平臺和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議增加了網(wǎng)絡被攻擊的風險。
　　5G催生大量新應用
　　5G促使運營商網(wǎng)絡架構重構的同時，也帶來了大量新應用。
　　首先，5G支持高清移動視頻。據(jù)統(tǒng)計，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3290M，而VR/AR視頻的網(wǎng)絡碼率最高達1G，顯而易見，只有5G網(wǎng)絡才能夠完全支持上視視頻應用。
　　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的低時延和邊緣計算及能同時處理多名用戶運算的高性能服務器正好可以解決VR游戲的眩暈感；當VR較為普及時，5G+VR讓人與人之間在很多場景下都可以通過VR來進行溝通；5G+VR的360度視頻直播可以為用戶提供更多的細節(jié)；5G+VR還可以構建虛擬學習環(huán)境、虛擬實驗室、宇宙中的天體運動、生物中的微觀世界等，通過形象、生動、直觀的形式來表現(xiàn)知識。
　　值得注意的是，在醫(yī)療領域，按照常規(guī)做法，培養(yǎng)一名可上手術臺的外科醫(yī)生需要十年時間，但是如果通過VR/AR輔助解剖和手術模擬可縮短醫(yī)生的培養(yǎng)時間。
　　未來5G在醫(yī)療領域將有更大的發(fā)展空間。據(jù)IHS預計，到2035年，5G為全球醫(yī)療領域提供超過1.1萬億美元的產(chǎn)品和服務，約占全球5G相關經(jīng)濟規(guī)模的9%左右。
　　再次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G最重要的應用場景之一。鄔賀銓認為，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化需要將廠內設備聯(lián)網(wǎng)，但原有車間內難于布放光纖，希望使用無線聯(lián)網(wǎng)。但同時，WiFi因擴展性、低速率和抗干擾弱等問題使得其在工業(yè)領域利用率僅為4%，其他無線連接利用率僅有2%。只有5G適應工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求，因為5G具有低時延（1ms）、高可靠性（99.999%）、高帶寬（Gbps）、大連接（100萬個）等特性。目前5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域已經(jīng)有了一些應用案例。
　　最后，5G在網(wǎng)聯(lián)汽車、無人駕駛、機器人、數(shù)字孿生、農業(yè)等領域都具有十分廣泛的應用。不僅如此，5G將會催生現(xiàn)在還想象不到的新業(yè)務。為此，鄔賀銓表示，移動通信的新業(yè)態(tài)不是人們預先規(guī)劃的，而是網(wǎng)絡能力具備后催生的，5G的登場一定會產(chǎn)生我們現(xiàn)在還想象不到的新應用。顯然，“5G對中國科技與經(jīng)濟發(fā)展是難得的機遇，5G的創(chuàng)新永遠在路上。”鄔賀銓表示。