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5G的四大应用趋势和行业应用

5G对各个行业应用的匹配度和成熟度并不一致,阿里巴巴认为5G带来直接变化的四大通用应用方向为视觉锐度、极致体验、端云一体以及现场增强。结合5G在各个行业的落地,我们梳理出5G行业应…

5G对各个行业应用的匹配度和成熟度并不一致,阿里巴巴认为5G带来直接变化的四大通用应用方向为视觉锐度、极致体验、端云一体以及现场增强。结合5G在各个行业的落地,我们梳理出5G行业应用成熟度分析,并详细分析了各个行业的5G应用落地相关领域。在这个变化和不确定性成为常态的时代里,新基建不仅为信息化、数字化、智能化提供载体,更将催生出新的业务形态和发展模式。

技术与应用场景强关联

由于新基建成为后疫情时代国家刺激经济发展的催化剂,5G建设的加速被赋予了更多的行业应用期望,各行各业也在深入探讨5G的相关应用结合,媒体也不断有各类应用试点和宣传的报道。但需要清醒地认识5G在未来行业应用的真实情况(需要注意5G的建设、发展及对业务的影响和变化是一个长期过程)。

5G应用场景与5G主要技术特性强关联,从ITU组织发布的应用场景来看,主要有:

围绕更高速率(eMBB)的高速下载、超高清视频、云办公以及云游戏、VR/AR等场景;

围绕超高可靠低时延(uRLLC)的工业自动化、自动驾驶、移动医疗等场景;

围绕海量机器通信(mMTC)的物联网、智慧城市、智能交通、智能家居等场景。

5G的四大应用趋势

在应用场景的划分上,参考IMT2020(5G推进组)的划分,整理出“4+X”体系。

四大应用趋势:视觉锐化、体验极致、云端一体、现场增强;

X类行业应用:工业、电力、医疗、教育、媒体等X类行业领域应用。

其中四大应用趋势代表方向性应用场景,具体来看:

1.视觉锐化:

5G+超高清4K/8K视频

4K超高清视频是5G时代最为明确的应用方向之一,有望最先迎来爆发,根据赛迪预测,2022年我国超高清视频市场规模将超过2.5万亿元,加上各行业的应用,总体有望形成约4万亿的市场规模。除5G+4K/8K、5G+VR等产业上的关注热点,超高清视频也在智慧医疗、安防、教育等多种应用场景中发挥重要作用。5G推动视觉分辨率的提升和锐化,受益的包括与视频业务强相关的产业链各个环节,包括视频/媒体/娱乐/游戏以及4K终端/芯片/视频云/CDN等。

典型的应用案例,包括疫情期间雷神山、火神山的工地施工5G+4K现场直播,以及中华龙舟大赛福州站5G现场直播、深圳深业上城小剧场5G高清直播。

2.体验极致:

5G+VR/AR+云游戏

5G的注入,一能为VR/AR内容的采集传输提供更灵活的大容量通道;二能保持终端、云端的始终连接,降低VR视觉延迟;三能将算力需求转向云端,省去VR/AR头盔的计算模块负担,达成轻量化要求。此外云游戏预计也将逐步普及,利用算力的协同提升游戏体验。

典型的应用案例如2020年央视春晚的5G+8K+VR直播;2019年全国农民丰收节5G+VR直播;韩国SKT推出的“JumpVR”动物园以及各类AR云游戏等;

但需要注意的是,VR/AR技术目前仍在发展中,游戏及娱乐是其最重要的领域,未来也值得期待,但行业发展仍需要不断突破和创新。目前国内的大部分VR/AR结合5G的应用基本都停留在宣传示范层面,并没有常态化和规模化,行业的发展仍需要时间。

3.云端一体:

5G推动终端与云端始终连接

5G的建设推动个人终端的视频高清化,以及娱乐/游戏等应用更加丰富,由此带来个人终端的计算和存储需求大增,仅仅依靠边缘计算难以满足用户体验,5G的规模建设将推动终端算力转向云端,在计算角度,云端一体/端云协同将成为常态。

在不远的将来,随着5G网络覆盖率越来越完善,包括手机/PAD以及可穿戴设备等个人终端与云端的连接将成为一体,利用云端超强算力与终端边缘计算相互结合,满足大数据量的计算和存储需求。未来云计算面向的不仅仅是B端企业用户,更有可能扩大为广大的C端个人用户,云与端之间的融合将更加紧密。

4.现场增强:

5G+AIoT+AR加强现场作业效率

5G的建设推广在未来可能改变大部分行业,在各个行业应用现场,5G与产业科技的结合将加强现场作业效率,例如城市/社区的智慧化,包括物联网化的智慧安防、智能识别、智慧管理等应用;以及工厂流水线及精密制造的AR巡检、AI检测;智慧医院的AI辅助诊疗;未来汽车的信息娱乐完全在线化等,5G将全面促进现场作业效率的提升。

此外,由于5G的大连接和高速率特性,现场作业的同时数据可实时传送到后端平台,不但可对数据进行挖掘提升业务价值,更可与第三方数据进行打通,利用数据交互将传统现场作业的价值最大化。

5G重要行业应用

关于5G的行业应用,并无统一划分标准。参考不同组织、机构对5G行业应用场景的划分,结合阿里行业数字化理解和实践,我们从行业角度梳理出不同行业/领域的5G业务成熟度和5G应用相关性,并由此展开5G主要的行业应用场景。

1.工业互联网领域:智慧工厂

从长远来看,“5G+工业互联网”将形成新一代信息通信技术与先进制造业深度融合的新兴业态与应用模式,国际上,“5G产业自动化联盟”(5G-ACIA:The5GAllianceforConnectedIndustriesandAutomation)于2018年中在德国电气和电子制造商协会(ZVEI)基础上正式成立,该联盟旨在推动5G在工业生产领域落地。

5G-ACIA组织成员即包括传统自动化和制造业代表如博世、西门子、ABB、三菱等,又涵盖了信息和通信技术行业领先企业如DT、Vodafone、中国移动等企业。

虽然当前工业通信连接中无线连接占比仅10%左右,但在未来几年会进入高速发展期。预计到2026年,工业通信连接中无线连接占比将达58%,其中5G将发挥重要作用。

当前进行的5G工业应用,大多聚焦在辅助功能上,比如基于5G的远程监控、AR装配辅助、运维和巡检辅助等。此外基于视觉的照相检测,例如发动机质量检测(传统的生产质量检测依赖人工和经验,效率低,准确度不高),通过产线部署内置5G通信模组的工业相机和边缘计算网关,可以进行移动测量和道边检测。

需要注意的是,5G在工业侧的无线连接属于重要补充,WIFI/蓝牙/Zigbee等窄带短距离无线技术也广泛用于工厂内部。此外工业互联网的发展目前仍处于初期,行业内预计2025年-2030年才会进入全面互联以及自主智能阶段,因此5G在工业内的规模应用仍需要较长时间。

2.电力行业:智能电网

相比其他行业,电力行业是智能化率要求相对较高的行业。根据行业内统计,停电90%发生于最后5公里,电力行业的配网自动化程度相对比较低,国家能源局要求十三五末期配网自动化率达到90%。由于我国幅员辽阔,电网的配电保护与控制节点设备众多,每一个节点需要实现信息的双向交互,仅用光纤覆盖,其建设成本和建设周期难以承受,因此利用5G的低时延和大连接能力,可以实现在更广的区域结合光纤进行配电侧及用电侧的节点设备控制,实现全网自动化。

此外在电力网的骨干线路巡检上,无人机/无人车/机器人+5G的结合,将大幅提升边远山区和林区的巡检效率,降低人力成本。同时随着智能电表的广泛普及,电表侧的数据回传与控制,也可与5G结合,电网企业可以利用5G在物联网领域的优势,将现有的大量基于GSM窄带网络的电表数据上传链路切换到5G标准的NB-IoT中,以便进一步实现功耗降低和精准控制。

5G与电网的结合,预计在未来将会有较大空间,一方面是市场需求空间较大,另外一方面是以国家电网为代表的巨型国企资本雄厚,有意愿参与资金和专业门槛极高的5G领域。

3.汽车行业:车联网

车联网被广泛认为是物联网在垂直行业的首要切入领域,5G时代将促进其蓬勃发展。产业链主体将更加丰富,5G的超低时延带来的车路协同以及车车协同场景成为可能,未来的自动驾驶将不再限制在单车智能领域,将延伸到车车、车路之间的智能协同。

5G典型的应用场景,主要包括车载信息娱乐通过融合语音交互、AR、视觉识别等技术衍生出AR导航、疲劳驾驶提醒以及实时路况/导航的应用,汽车无论任何位置均处于在线模式;而基于5G车辆之间的自动碰撞预警以及车车/车路之间的协同目前仍处于探索期。

需要注意的是,基于5G的车联网信息娱乐类应用将最先成熟,全路况车路协同自动驾驶还有很长的路要走,目前5G能做的主要还是提供实验场景。

4.安防行业:智慧安防

IDC数据显示,预计到2023年,中国视频监控设备市场规模(不含家庭视频监控)将达到201亿美元,年复合增长率13.6%。

在视频监控中,基于无线和活动场景的摄像头成为5G的主要应用场合,高带宽低时延可实时回传任何单点视频画面,在可移动场景的安防巡检将成为日常监控领域的重要补充。此外基于5G的IoT安防应用后续也将逐渐普及。典型的应用案例,包括第六届互联网之光博览会期间的5G巡逻机器人(车辆识别、远程喊话、播报提醒、危险源检测等),通过机器人搭载的6颗高清摄像头,可提供6路高清视频监控数据。

此外5G安防典型的应用场景,还包括智慧巡检、门窗及居家安防等IoT应用,例如重大场合的安防机器人巡检、门禁感应、危险无人区域的烟感水感自动报警等。

需要注意的是,基于5G的安防除了高清视频回传以外,安防物联网的主要应用,仍以窄带为主,由于NB-IoT物联网已经整体纳入5G标准范畴,因此基于5G的智慧安防概念已经泛化。

博览会期间的5G巡逻机器人新京报、桐乡市公安局供图

5.社区管理:智慧社区

疫情突发背景下的防控,使得社区管理成为各地政府重要的课题,社区管理与5G的结合主要体现在数字社区范畴,其基础设施主要包括智能物联设备和通信网络设备,以5G无线网和物联网建设为手段,以社区服务平台、智能小区服务平台为依托,构建智慧社区整体生态。

其典型应用场景,包括路灯自动控制、故障监测告警、社区智能通行、绿化浇灌监控、垃圾溢满监控、智慧消防系统、智慧停车监控以及社区安防监控等。

需要注意的是,智慧社区与5G的强关联仍以物联网为主,除了少量高清视频类应用,社区的大量智慧管理辅助手段都是基于物联网来实现的。

6.医疗行业:远程医疗

5G与医疗的结合近期话题较多,一方面因为疫情导致医疗体系的重要性比以往更加凸显,以及之前“健康中国”发展战略的系列推动;另外一方面则是民生方面的需求,由于我国医疗资源分配不均导致的看病难、问诊难,各地政府均有期望通过云计算、大数据、物联网以及5G来赋能医疗健康事业,解决或缓解医疗民生问题。

目前来看,5G在推动国家分级诊疗、医联体的落实,提升基层医院的医疗水平方面可能会发挥较大作用,例如通过与大医院合作,利用专家们长期从医积累的知识、经验以及大量高质量电子病历数据,建立基于专家系统和机器学习的人工智能辅助疾病诊断的模型和应用,可以大幅提高基层医院普通医生的诊疗水平。

此外5G网络也可满足紧急场合情况下进行远程医疗手术,2019年全球首个骨科手术机器人亮相北京积水潭医院,利用5G技术,专家远程操控骨科手术机器人,为不同地区医院的患者进行远程手术。

需要注意的是,5G与医疗的深度结合仍然需要两个行业较长时间的探索与磨合。“智慧医疗”目前已经在部分三甲医院以及医联体/医共体开始试点。5G网络覆盖仍在持续进行中,“智慧医疗”目前更多的是基于云计算/大数据/人工智能技术,结合病患数据精准匹配医疗资源,提升诊疗水平,后续结合5G网络可优化患者运营,提升患者院前/院中/院后的全流程体验。

7.教育行业:远程教育

疫情期间全体学生“停课不停学”催化了在线教育普及的加速,5G与教育行业的应用结合目前来看仍然是基于5G超宽带、超高可靠性的网络特性来展开。5G将促进教育行业在远程教学效果、教学智能、教学创新和教学网络覆盖等方面得到较大提升。

真正要实现智慧教育,5G只是其中的手段之一,还需要结合云计算、人工智能、CDN等数字基础设施。信息技术在教育领域的应用通常可分为三个阶段:工具与技术的改变、教学模式的改变和学校形态的改变。目前我们看到的应用和结合主要集中在前两个阶段。5G也类似,主要在远程教育和视频教育领域发挥主要价值。

需要注意的是,远程教育本身并不是新鲜事物,无线远程教育主要是基于特殊场景下的选择,更多的在线教育利用的网络是WIFI及固定光纤网络,5G流量在不以盈利为目的的学校看来过于昂贵,运营商在各大学校力推的5G智慧校园解决方案进展并不顺利,教育领域的5G发展在学校侧较为缓慢。

8.传媒行业:智能媒体

媒体行业与无线通信的应用结合始于4G时代,由于4G网络的速率不高,因此基于4G的直播摄像机并不普及,但4G摄像机结合云平台的智能打标和智能剪辑已经在传统媒体电视台得到了一定应用,5G时代则进一步深化了该应用场景。

利用5G网络的高速率、低时延的特性,通过专业5G/VR直播摄像机实时采集到的现场视频,通过5G上传到视频云平台,可对视频内容进行标签、编码,再通过推流服务器进行推流,最终利用CDN分发至用户终端观看,让用户基于互联网体验到不一样的视听感受。

即使是基于传统电视网络媒体播放,5G也对现场新闻采编的直播效率带来了改善,在新闻以时效性作为重要衡量标准的今天,传统以硬盘本地存储模式的摄像机很可能快速变化,5G将给专业媒体摄像机领域带来巨大改变,可以预计未来结合5G切片技术的新闻现场直播场景将越来越多。

对于视频作为主要载体的传统电视台媒体而言,5G带来了视频高清化(4K/8K)更快的普及和现场视频采集回传的极大便利。这是行业需求和技术发展的深度结合点,因此电视台与5G的行业应用结合将会比其他行业更快。

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作者: ruivi

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