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独家 | 首个5G远程手术成功,一文了解5G应用方向

AI数据派  · 公众号  ·  · 2019-03-21 07:30

正文


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。


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。


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


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。


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:







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