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开启5G: 通过边缘计算原型识别最成熟的应用场景 白皮书

2 迈向5G时代 5G的部署, 以及它在数据吞吐量、 边缘计算、 超低延迟和效率等领域的改进如今已经迫在眉睫.

全球网络新用户的数量 日益增长, 使得移动手机使用率和数据容量的相关需求快速提升, 这为3G和4G技术的投资提供了动力, 而5G的投资案 例则增加了更为引人注目的机会和全新的价值链机遇. 根据451 Research调查, 在成熟的经济体中, 全球的智能手机的使用已经接近饱和;

而5G将进一步减少与移动网络及 固定宽带业务相关应用场景的成本. 2G到3G的转换, 以及后来3G到4G的转换很大程度上是由移动端数据服务的客户 需求驱动的, 而5G拓扑带来的贡献在于可以让工业、 企业使用更宽的带宽获得互联网服务. 如何选择好应用场景, 垂直 行业及生态系统, 从而在其中扮演重要的角色, 对于任何涉及5G的运营商来说都将会是一个很大的挑战.

3 作为关键基础设施领域的全球领导者, Vertiv对边缘计算其在电信网络中的应用对象进行了重要研究, 从而更好的支持边缘 基础设施解决方案的开发. 我们评估了100多个现有的和新兴的边缘计算应用场景, 并对其中24个最有影响力的实例进行了 深入分析, 从而确认共性, 简化基础设施的部署与发展. 此项研究帮助我们确定了边缘计算的原型, 使得边缘计算的场景更为清晰. 这些原型的主要特征是其对带宽和时延的要求, 这两项都是5G的关键驱动因素. 在每种原型中, 许多应用场景都具有成为5G优选方案的特征. 其中, 一部分场景需要5G来达 到性能要求, 而另一些场景在目前对5G尚无需求, 但随着5G的到来, 其特性将会使这些场景及解决方案产生质的飞跃. 4个边缘计算原型 机器间时延敏感型 物联性能优化 消费场景优化 海量数据传输 高风险的人机交互 人类延迟敏感型 数据密集型 生命保障型 ? 虚拟现实 ? 智慧城市 ? 受限连接 ? 智慧工厂 ? 智能家居/大厦 ? 高清内容分发 ? 高性能计算 ? 油气数字化 ? 高成本网络基础设施 ? 智能安保 ? 智能电网 ? 低延迟内容分发 ? 套利市场 ? 实时分析 ? 国防模拟系统 ? 增强现实 ? 智慧零售 ? 网站优化 ? 自然语言处理 ? 数字医疗 ? 智慧交通 ? 联网/自动驾驶 ? 无人机 ? 自主机器人 图1:说明其为最成熟的5G应用场景 5G 5G 5G 5G 5G 5G 5G 5G 5G 5G 5G 5G

4 应用5G为机器间传输低迟延数据 机器间通信可能会成为5G真正展现价值的第一个前沿科技. 机器间时延敏感应用场景具有极低时延要求特性, 一些场景目前就需要5G来加速其发展, 包括智能安保和智能电网技术 (见图2) . 智能安保 智能电网 智能安保使用实时, 高分辨率图像和面部识 别来确认公共事件中的潜在危险人物. 2018年歌手泰勒 斯威夫特演唱会中对于该技术的使用使其获得了大量 关注. 安保公司在泰勒的演出场地外围搭起了一个播放 她平时排练视频的展示亭. 当观众驻足观看视频时, 他 们的面部图像会被捕捉并上传至控制中心, 与已知的一 些泰勒的跟踪者进行面部对比. 这样做的原因是泰勒的 粉丝有很大可能会花时间观看歌手的彩排视频, 而此应 用没有5G的参与, 因为它只关注一个非常小的目标范 围, 且并没有影响到参加演唱会的观众的等待时间. 同时, 该技术在没有增加组织者和观众巨大成本的前提 下, 帮助确保了歌手的安全. 在此用例中, 使用5G不仅可以能缩短数据传输的延迟 时间, 而且可以提供更宽的带宽, 从而大范围扫描观众 并同时迅速与多个犯罪数据库连接. 有了5G的加入, 观 众可以在不影响等待时间和观看感受的前提下, 快速通 过面部识别摄像头, 同时, 安保水平也能整体性提高. 在有限的技术投资中, 场馆可以提供极具竞争力的优 势, 从而得到更多的收入机会. 通过支持可再生能源进一步整合, 提高需求 管理, 5G也可以成为智能电网技术革新的重要推动者. 将5G和智能电网技术应用于住宅和商用电表, 将使电网 能够更流畅地应对因天气或其他因素导致的负荷急剧 变化, 在保证基本负载拥有所需电力的同时, 将削减非 必要负载用电. 在5G支持下, 决策和行动的效率将进一 步提高, 智能电网将变得更具吸引力. 5G的3个主要应用场景: 增强移动带宽、 超可靠低时延应用 和海量物联网通信. 大规模物联网 (mMTC) 的目标是在不 使网络过载的情况下, 保证大量设备连接的效率和安全. 这 些网络将在深度覆盖、 成本效率、 低功耗和长期电池寿命方 面表现优异. 下列接入网络正逐步推出: NB-LTE和LTE-M将 作为5G接入的主要技术, 通过带内操作与5GNR并存.

451 Research 研究部副总裁 Brian Partridge ? 智能安保 ? 套利市场 ? 智能电网 ? 实时分析 ? 低延迟内容分发 ? 国防模拟系统 数据特征 数据来源 机器/传感器 联系 多点接入 基础设施 能力特征 规模驱动 竞争性图景 移动性 固定和移动 活动 写入/分析 连接 有时/不经常 可用性 收益决定 密度 高 地点 本地/校园 本地集中的数据足迹 图2:物联网边缘计算原型 机器间时延敏感型 物联性能优化 5G 5G

5 应用5G为人类消费提供低延迟数据 人类延迟敏感应用场景要求低延迟, 以优化人类采用该技术的使用体验. 通常, 他们具有用户群地理分散的特点, 可能 会很难充分利用有限的5G部署, 但是通过5G和其他数据传输方式相结合, 仍旧可以提高用户体验并实现新的功能, 特 别是在增强现实/触觉计算和智慧零售领域. 增强现实和触觉计算 智慧零售 增强现实的潜在应用范围包括增强现实游 戏, 医学图像可视化, 及军事训练服务设备等. 触觉计 算可以和增强现实结合使用, 它通过触觉控制计算机应 用, 例如与空间中的虚拟3D对象进行交互. 有了这些技术, 医学生可以在虚拟环境中练习精细的外 科手术, 感受缝合血管或其他手术的感觉. 服务技术人 员可以快速获得3D模型或者其他可视化模型, 帮助他们 诊断并维修设备, 或在不到场的情况下, 远程和现场人 员协作, 解决问题. 在国防领域, 人们在增强现实和触 觉计算的帮助下对潜在的危险任务做准备, 例如拆卸炸 弹. 为了让这些应用不断成熟, 就必须使其完成从支持固定 位置用户到移动用户的转变, 且不影响使用感受. 5G提 供的更大的数据吞吐量和更低的延迟, 是这一转变的关 键所在. 5G也有潜力加快目前零售领域的数字转型. 在现有的网络架构中加入5G技术, 可以为零售商适应 数字时代并发展提供战略上的帮助, 如更细致的分析并 判断潮流趋势, 预判需求, 高效使用虚拟或增强现实, 来提高店内体验, 这些都使得个性化成为可能. 目前, 因为大型零售商优先在店铺升级方面做出投资, 以期未来更可观的利润收入, 致使智慧零售还没有5G 的参与. 但5G的加入, 通过降低获客成本, 提高客户留 存, 增加购买次数, 可以让这些投资更具成效. 当零售 商拥有了多个人口统计数据库、 个性化搜索历史记录、 前期的购买记录等资源, 以及其他影响当下购买决策的 数据库时, 他们就可以在店内或周边为客户定制优惠政 策. 他们还可以对大范围内的店铺和个人数据建立模 型, 以提升决策有效性. 而这种程度的个性化和定制化 所需求的大数据量, 是无法通过现有的技术及时获取 的. ? 增强现实 ? 智慧零售 ? 网站优化 ? 自然语言处理 数据特征 来源 设备/人的交互 联系 多点 基础设施 能力特征 规模驱动 业务增长和成熟度 移动性 固定和移动 活动 读取/交互 连接 一直/有时 可用性 收益决定 密度 低 地点 区域/全球 图3:对人延迟敏感型边缘计算原型 地理分散的数据足迹 人类延迟敏感型 消费场景优化 5G 5G 5G

6 应用5G支持数据密集型边缘计算应用场景 许多边缘计算应用场景都具有高数据量的特点, 这些数据量是在边缘计算中产生或使用的, 因此中心或核心数据中心无法直 接支持这些场景. 对于这些高带宽的应用场景, 5G将成为其最有价值的最后一英里解决方案. 虚拟现实和智慧城市是在未来 几年最有前途的两个场景 (见图4) . 虚拟现实 智慧零售 高清内容传输在数据量上是目前最大的边 缘计算应用场景, 近年来已经发生了翻天覆地的转变. 通过当地或区域数据中心, 我们已经可以将内容传到离 用户更近的地方, 通过5G, 我们可以提供低延迟和高画 质的服务, 但问题是用户是否愿意多花钱来购买该服 务. 虚拟现实放大了与内容交付相关的数据挑战, 而5G成为 了这个场景蓬勃发展的必要条件. 传输和高清电视画质 相似的VR视频需要80-100M/秒的带宽, 而高清视频传 输只需要5M/秒. 为了获得真实的高质量网络虚拟现实 体验, 拥有更多光谱波段和更宽带宽的5G必不可少, 我 们也有理由相信用户为了这种体验, 愿意多支付费用. NBA在2016-2017赛季首次采用VR技术进行比赛转播, 并在2018-2019赛季显著扩大了服务范围. 过去, 联盟 一星期只提供一场VR比赛, 而现在改为了一天一场, 并 增加了VR头盔的数量, 让球迷们可以和朋友们一起坐 在场边虚拟座位上观看比赛. 通过为无法到场的球迷 复制现场体验, 联盟将这一技术视为一种扩大其国际粉 丝基础的方式. 智慧城市是另一个支持早期5G部署的例子. 智慧城市应用程序, 如自动驾驶汽车, 需要对本地发生 的事件进行即时感应和预测, 并不........