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首个5G远程手术成功,一文了解5G应用方向

2019-03-26 15:22
来源: 粤讯

一、医疗行业“打响5G应用第一枪”

众所周知,5G已经成为一个全球热议的话题。2019年是公认的5G商用元年,除了年初各家手机制造商携5G手机亮相世界移动通信大会、5G手机助力两会新闻直播等新闻频出,5G在VR/AR、医疗等领域的落地应用也各自开花,都被宣称是“打响5G应用第一枪”。

今年年初,华为联合中国联通福建省分公司、福建医科大学孟超肝胆医院、苏州康多机器人有限公司在福建中国联通东南研究院实施世界首例5G远程外科手术动物实验。这次手术操作端放置在中国联通东南研究院内,通过5G技术实时传输操作信号,远程操控手术机器人两端的控制链路、2路视频链路,为50公里外孟超肝胆医院的实验动物进行远程肝小叶切除手术。手术全程用时约60分钟,操作延迟极低。手术创面整齐,全程不见一丝血迹,术后实验动物的生命体征平稳。

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随后,相隔不过两个月,利用5G给人类患者成功进行远程手术的案例接二连三地出现,成为最近的热点新闻。今年3月,深圳市人民医院肝胆外科接治了该市一例复杂肝脏肿瘤患者,由于病情危重,手术难度较高,特向中国医师协会智慧医疗专业委员会主任委员、中国工程院院士、北京清华长庚医院执行院长、国际知名肝胆外科专家董家鸿求助手术策略制订及手术现场指导。3月12日,董家鸿院长在北京市西城区某5G新媒体中心,通过5G网络传输高清手术影像,同时连线清华大学附属北京清华长庚医院与相距2200多公里的深圳市人民医院。他通过混合现实技术,与术者进行了术前方案讨论,并在两台异地手术进程中,进行穿插实时远程技术指导。

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除了利用5G+MR的多中心协同手术模式开启了全球首试,最近,中国移动携手华为公司助力中国人民解放军总医院,成功完成了全国首例基于5G的远程人体手术——帕金森病"脑起搏器"植入手术。位于海南的神经外科专家凌至培主任,通过中国移动5G网络实时传输的高清画面,跨越近3000公里,远程操控手术器械,成功为身在中国人民解放军总医院的一位患者完成了“脑起搏器”植入手术。这次5G远程手术耗时近3个小时,患者四肢震颤、肌肉僵硬,在“脑起搏器”刺激下立即得到缓解,而且术中磁共振扫描见脑内电极植入位置精确,达到手术预期效果。目前,病人术后状态良好。

这以上的远程手术成功案例,都得益于5G大带宽、低延迟的特点。正如Intel 5G先进技术总经理Robert Topol此前所观察到的,在医疗产业方面,5G技术将在人体外的应用先行落地。远距照护、远距会诊、患者定位以及远距手术示范教学等非侵入式的应用方式,都将是5G无线传输技术商转后,最先嘉惠的应用情境。

二、5G三大应用场景

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事实上,5G应用领域不仅于此。不同于前几代追求“峰值速率”,ITU定义了5G八大关键性能指标,包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、峰值速率、移动性能等。由于其具有更快速度、更多连接、更低延时、更高可靠的核心优势,5G主要面向三大应用场景:eMBB(3D/超高清视频等大流量移动宽带业务)、mMTC(大规模物联网业务)、URLLC(如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务)。5G的这三大应用场景,可以与娱乐、交通、制造、能源、安防、家居、医疗、教育等众多行业融合渗透,催生更多的应用场景。业界认为,4G是改变生活,5G改变社会,4G类似“修路”,5G则是“造城”,5G跳出了1G/2G/3G/4G主要面向人服务的范畴,更关注应用场景的多元化,强调要更好地支持行业应用和万物互联,5G的发展将打造跨行业的融合生态。

从目前全球运营商的探索来看,典型应用包括:超高清流媒体(云AR/VR)、车联网(自动驾驶)、无人机、智能制造、安防监控、无线宽带等。从国内布局来看,重点领域是VR/AR、无人机、车联网、工业控制与智能电网。

三、典型应用领域盘点

1、超高清流媒体业务——云AR/VR

结合虚拟化网络和边缘计算,5G的千兆级速度和超可靠的低时延通信(URLLC)将带来全新的沉浸式媒体体验,包括VR/AR、云游戏和高分辨率360度直播视频等。消费者将能够随时随地享受这些沉浸式体验,而不受有线网络的线缆束缚。

5G推动云AR/VR发展的关键是“高速率”,理论上5G峰值速率可以达到10Gps+,这将有效打通VR/AR方面的屏障;5G优化云AR/VR体验的核心是“低延时”,5G将提供1ms空口时延,这将彻底消除VR/AR使用过程中带来的眩晕感,提升体验。

值得注意的是,云AR/VR的应用领域远不止是娱乐方面。随着拥有成本的降低,云AR/VR的使用场景将大大扩展,教育、医疗、车载导航等领域都可以得到运用。

2、车联网

车联网需要更低延时和更高可靠性的通信网络,一方面,车辆在高速运动过程中,要实现碰撞预警功能,通信时延应当在几ms以内;另一方面,出于安全驾驶要求,相较于普通通信,车联网需要更高的可靠性,而且是能够支持高速运动基础上的可靠性。而5G的大带宽、移动边缘计算、边云协同技术可以满足车联网在高速传输、高可靠性、低延时方面的可靠要求。

车联网可以实现人与车、车与车、车与环境间的实时通信,组成数据互动网络,车联网是自动驾驶的基础。目前,实现自动驾驶的路线有“网联化”、“智能化”和“智能化+网联化”三种,后者已经成为主流。由于中高级别自动驾驶所需要的通信技术及设施还未完善,现阶段网联化和智能化还处于各自发展或初步的协同发展阶段,但融合已成趋势。

2018年12月,工信部制定了《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》,明确提出2020年要实现:车联网用户渗透率达到30%以上,新车驾驶辅助系统(L2)搭载率达到30%以上,联网车载信息服务终端的新车装配率达到60%以上。以2020年为节点,车联网将从示范商用走向规模商用。

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3、网联无人机

目前,4G能够基本满足对带宽和时延要求不敏感的无人机业务,但尚不支持高速率、低延时等特定场景需求,如直播、编队、自主飞行等,而5G大规模天线、边缘计算、网络切片等技术满足了绝大部分无人机应用场景的通信需求,如直播、物流、巡检安防、测绘、农业等。

5G让更多应用场景的无人机接入低空移动通信网络成为可能,而接入低空移动通信网络的网联无人机,可以实现设备的监视和管理、航线的规范、效率提升,促进空域的合理利用,从而极大延展无人机的应用领域,产生巨大经济价值。

4、智能制造

网络连接是智能制造的基础,打造低延时、高可靠的网络基础设施是实现各环节深度互联的前提。传统无线解决方案存在局限性,5G在工业领域所需求的速率、时延、终端连接数、可靠性、安全性等指标上优势突出。

5、其他:机器人、远程医疗等领域

5G技术可能为机器人行业造带来的变化:

1.从效率来看,机器人在5G网络下接受及执行任务指令的速度明显更快,这对于某些需要高精度操作的工业/协作机器人、医疗机器人的能力将有重大提升;同时,家用服务机器人的反应也会更灵敏、基于屏幕显示内容的机器人也会更流畅(不会卡顿),用户体验及交互感会更好。

2.从可靠性看,基于5G网络的机器人抗干扰性更强,有统一的标准、且可同时接入的终端数更多,可远程传输,这对于需要高可靠性的工厂作业环境、需要不同品牌同时接入的家居环境以及对于需要远程操控的场景都很适用。

业内认为,5G应用要发挥“高速移动通信网络”的特点,中前期,受技术及标准成熟度影响,5G最快落地应用可能主要是2C场景,如超高清流媒体(云AR/VR、视频、云游戏等),5G后期,重要应用场景可能是车联网(自动驾驶)、网联无人机等。不过,推广5G技术也面临着不少现实难题:

现有基站满足不了要求,需要大量新建和改建;

目前设备还不成熟,造假高、能耗大,运营成本水涨船高;

由于目前终端不成熟,应用场景比较单一,盈利模式尚不明朗。

不过,即便面临这么多的难题,但5G已经成为全世界都重视的一项技术,普及5G网络是大势所趋。

总之,5G时代已近在咫尺。随着技术和基础设施建设的的不断成熟和完善,结合云服务、大数据、人工智能等技术,5G将改变众多传统行业的面貌,在智能制造、智慧交通、智慧城市智能农业、远程医疗等领域,5G将成就我们对于未来的种种想象。


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