“新基建”为5G概念带来新一波热潮，5G基建成为全国各地的建设重点，5G概念的基金和产业园也有遍地开花之势。5G通讯除了是一项通讯新技术之外，更瞩目的一点是与现在人工智能技术结合将产生的颠覆性变化。本期新氦观察我们总结了一些关键信息，展望5G赋能AI的创新未来。

在大数据爆发时代，5G的重要性作用在于提供数据传输的基础通讯。5G通讯从性能来看，具备eMBB（增强移动宽带）、mMTC（大规模机器类通信）、URLLC（超可靠和低延迟通讯）三大亮点，与4G相比性能全方位都有极大的提升。

5G通信中值得关注的两个关键技术是移动边缘计算（MEC）和面向应用定义的网络切片（Network Slicing）。移动边缘计算，即不需将数据传输至云端，而是在靠近数据源的边缘地带完成运算，应用、服务和内容被分发推送到包括基站在内的近用户端，借助5G超低时延、超高带宽等特性，为用户提供不间断的高质量网络体验。网络切片，就是将一个物理网络切割成多个虚拟的端到端的网络，每个虚拟网络之间，包括网络内的设备、接入、传输和核心网，是逻辑独立的，任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其它虚拟网络。根据不同应用场景形成的不同网络切片，结合移动边缘计算，能更好地发挥5G在不同场景的作用。

5G时代正迈着越来越快地步伐来到我们身边，据GSMA最新报告显示，截至2020年3月，全球123个国家和地区的381家运营商已宣布对5G进行投资，其中40个国家和地区的70家运营商已经推出了一项或多项支持3GPP标准的5G服务。据IDC预计，5G时代到来之后，2025年被创建、采集或复制的数据量将从2019年的40ZB激增至175ZB。爱立信2019年6月发布的报告中显示，到2022年，全球通讯设备接入量将达到290亿台，其中物联网设备将呈现爆发式增长。下图展示了基于4G和5G的不同应用，在5G时代，疾病警报、实况游戏、多人视频电话、云办公将有更好地提升，而自动驾驶、AR/VR及触觉网络将会真正来到我们的现实生活中。通过满足各种应用场景不同的延时和带宽需求，5G将开启万物互联时代。

（来源：GSMA,2018）图1. 基于5G的应用

5G将极大地拓宽数据采集与传输的边界，作为人工智能训练的养分，大规模的数据输入，进一步推动了各类机器学习算法与计算机视觉、自然语言处理等模型的完善与创新。灵活可靠、高速率低时延和大容量的5G协作网络，连接多样化的物联终端，海量数据导入高级决策和自动化的人工智能平台，助力各行各业的数字化与智能化转型。

5G+AI时代的智慧城市

进入5G+AI时代，城市将会呈现怎样创新的面貌，我们通过综合性调研和深入观察，选取了几个主要场景的未来智慧画像。

图2. 智慧城市画像

图3. 动态3D虚拟城市平台示意图

未来智慧城市的基础将是结合一个城市的地理和物联终端的数字信息，以及AI技术打造的动态3D虚拟城市平台，也可称为数字孪生平台。平台是整个智慧城市的“大脑”，借助部署在全市各个角落的摄像头、环境传感器和无人机等物联设备，实时采集图像、视频、大气、水质等丰富的数据信息，再结合GIS（Geographic information system，地理信息系统）与AI技术，构建出包含多层信息架构的城市管理系统。通过适当的安全隐私保护，动态3D虚拟平台可以为政府、企业、研究机构和公众提供：

● 虚拟测试与方案构建：用于城规、基建、公共研究的虚拟测试，协助构建智能解决方案；
● 城规与资源管理：将地理数据与建筑物信息结合，通过分析温度、光照、风力等影响因素，合理规划城市建设与能源调配；
● 规划和决策：用实时数据构建环境、人口、交通流量等模型，借助AI推理与预测能力，协助有关部门做出全域智能规划和决策。

在新加坡、中国杭州等地已经开始有城市平台项目的搭建和试验性使用。

频来源：Smart Nation Singapore
https://www.smartnation.gov.sg/what-is-smart-nation/initiatives/Urban-Living/virtual-singapore
视频1. 新加坡虚拟城市示例

能源环保是智慧市政板块的重要内容，通过在城市各处部署大气传感器、水质传感器、湿度传感器、电网检测设备等物联终端，结合无人机巡检，可以获得各类环境与能源数据。数据进入动态3D虚拟平台后，平台运用AI分析，为市政部门展现能源与环境的可视化数据，并给出合理调配方案。当出现紧急情况时，及时警报并规划解决方案，协助政府提升管理能力。

公安警务板块，通过部署高清双目摄像头、麦克风和无人机，结合人脸识别、步态识别、行人重识别、声纹识别等技术，完成对图像、视频、声音和可用生物特征数据的实时分析，从而实现嫌疑人识别、犯罪行为预测、网络安全改善和重大危机预警与防范等重要功能，提升公安机关整体管理效率。

未来城市的智慧交通板块中，超低时延和高可靠性的5G通讯网络有助于实现车、路、人的整体互联，从而构建城市智慧交通网络系统。5G通讯提升了车联网中高速大规模数据传输、边缘计算和云计算的可靠性，从而实现V2I和V2X，例如根据城市动态交通情况对红绿灯进行调节，以及私有车辆、共享车辆和公共交通的全域合理调配；L4级别的自动驾驶也有了尝试的可能；还可以为居民提供出行计划和停车位的智能规划，预计将为每位居民节省约19.4小时/年的交通时间。智慧交通系统与自动驾驶的实现，能够显著提升出行的安全性，同时有利于降低犯罪事件的发生概率，加强社会稳定。

图4. 智慧交通图示

在智慧农业领域，通过部署各类传感器和无人机，智慧农业系统可以远程获取环境中的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像等，智慧农业系统向管理者推送实时监测信息，实现现场环境的信息化和智能化远程管理。通过对农业数据的实时分析，系统可以实现害虫检测、智能化灌溉、灾害预警等智能识别和决策功能，从而减少人工成本，进行精准调控，有效规避生产风险。另外，自动驾驶农机也成为新的力量，给这个传统的领域带来新的变革。

智慧医疗板块，未来大范围普及的可穿戴设备能实时监测居民的心率、血压和体温等身体信息，将信息传输至居民智慧医疗管理系统。系统运用AI技术分析居民健康数据，提出健康保险计划和预测性医疗方案。当意外情况发生时，可穿戴设备将发出警报，系统接到警报后能够自动联系医疗机构采取应对措施。在医院，搭配具备视觉、触觉功能的机器人使远程诊断甚至远程手术得到大范围推广。由于健康管理和远程医疗能力的增强，医疗资源利用率将得到极大提升，每位居民花费在医疗事务上的时间将缩短约9.7小时/年。

智慧物流领域中，5G切片网络能够为云化机器人应用提供端到端的定制化网络支持，实现组织协同的柔性生产，还能够在广泛产业中优化物流，提高资产定位与跟踪效率，实现成本的最小化。无人机在许多国家与地区已经成为一种有前景、安全快速的货物运输工具，5G网络能够支持大量无人机、无人配送机器人等自动化运输设备，并允许对其行动路线进行精细协调。通过提升无人配送设备的抗干扰特性，高楼林立、电磁环境复杂的城市场景不再是无人机飞行禁区。

在智慧工业领域，依赖5G高带宽的计算机视觉等新技术将助力需要人工操作的复杂流程实现自动化，从而提高效率、生产率和产量，同时减少错误和停机时间。借助5G高度可靠的低时延连接与工业协议网络，具有危险性的工业任务可以被委派给由人类专家远程控制的无人驾驶车辆和机器人，安全无人机还可以在事故发生前发现安全隐患，从而提升制造环境的安全性。通过5G支持的边缘计算和人工智能系统，可以及时识别性能问题和机械故障指标，在故障发生之前解决问题，将维护从被动变为主动。

智慧城市系统中，与居民生活息息相关的智慧家居就是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事物的管理系统。基于物联网技术，硬件、软件系统、云计算平台构成一个家庭生态圈，实现人远程控制设备、设备间互联互通、设备自我学习等功能。最后，通过收集、分析用户行为数据为用户提供个性化的生活服务，提升家居安全性、便利性、舒适性和艺术性，并实现环保节能的居住环境。

智慧城市的构建

图5. 不同频段的应用

为了满足不同应用场景时延、数据量和吞吐量等要求，智慧城市的5G部署需要由多个不同频段的物联网组成。NB-IoT适用于低成本、低能耗、小数据量的大规模物联网，可应用领域有智能电表和资产管理等；LTE对应宽带物联网，其特点在于低时延、高吞吐量和大数据量，可接入的设备有无人机和VR/AR设备等；关键性物联网和工业自动化物联网需要5G NR的保障，基于时效性网络、精确室内定位等特点，自动化智能电网、协作机器人，以及高级自动化和控制等高可靠性和可用性的应用场景得以实现。

图6. 复合型微基站图示

要想实现5G+AI时代的智慧城市系统，基础设施建设就是关键的第一步。呼应中央提出的“新基建”概念，复合微基站和智能道路是新基建中的智能化可行方案。

复合型微基站是全球通信行业较为认可的方案，基于5G对基站密集度大的需求，复合型微基站将选取路灯、监控杆等建设紧密的公共资源，配备多种传感器、摄像头、全局定向麦克风、控制设备和5G通信设备。传感器用来实时测量环境指标，其原理简单、体积小、成本低的特点适用于高密度低成本的监测点。摄像头和全局定向麦克风结合，可以针对特定目标采集图像和语音数据。结合边缘计算芯片，能够在靠近移动用户的位置提供信息技术服务环境和边缘计算能力。此外，微基站还配备有以云架构定义的超大规模数据中心和边缘云数据中心。

智能道路结合智能传感器、特殊材料和数字技术，将能实现无线充电、智能照明、V2X通信和智能路面系统，从而促进道路基建的整体智能化。通过在道路下铺设发射器和接收器，实现为汽车进行无线充电，有助于降低电动汽车的电池成本。在摄像头、传感器无法检测车辆的情况下，借助印有数字信息的地砖，实现自动驾驶和V2V通信。智能照明系统采用的特殊涂料通过白天的太阳能充电，在夜晚实现照明功能，配合IoT系统监测汽车和行人的移动情况，及时将车辆前方的照明短时间提升到最大功率，并在车辆经过后恢复到节能模式。智能路面系统通过使用配备数字技术和光纤的预制混凝土材料，感知车辆位置、重量和速度，还可以即时检测到事故发生并自动报警，进一步升级V2I和V2X。

图7. 智能道路照明系统图示

5G时代的到来意味着将实现信息与产业的深度融合，可以预见的是，5G通讯使得智慧城市中的数据传输即时、流畅、快速，同时还能实现端与端的互联互通。5G加速了AI技术在各个领域的应用，5G与AI的相辅相成为未来建设智慧城市打下了强有力的基础，推动人类进入万物互联的时代。我们期待5G与AI碰撞的绚烂火花，为我们带来无限创新与巨大机遇。

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