5G新时代背景下新基建浪潮对智慧城市建设规划的冲击

随着5G商用以及新基建浪潮火热来袭,智慧城市建设的春天正加速到来。尤其是这场突如其来的疫情,智慧城市发挥了重要的作用,有力推进决策科学化、治理高效化、服务精准化。未来几年,以5G融合人工智能、大数据分析、云计算以及物联网等为代表的新一代信息技术,将进一步推动智慧城市建设提速。
智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业,以提升资源运用的效率、优化城市管理和服务以及改善市民生活质量,是今后城市发展的必由之路。我国工业和信息化部于2019年11月印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》,特别提出推进5G、工业互联网等信息技术在垂直领域的融合应用以及向服务业渗透,服务智慧城市建设。2019年是中国5G商用元年,6月6日国家正式发放5G商用牌照,10月31日工业和信息化部与三大运营商举行5G商用启动仪式。5G进入商用将极大地助力智慧城市在未来的一段时间进入新发展时期。
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1、5G的出现是发展的必然
5G的出现有着3个方面的必然:一是技术发展的必然,二是需求发展的必然,三是国家发展的必然。
首先从技术发展来看,整个人类通信时代的发展,从古代烽火狼烟、鸿雁传书到现代电报、电话、手机,人们一直以来都在追求更加真实的、更加便捷的通信方式。这对通信技术提出了更大的信息量、更低的时延、更安全的通信要求。最初是语音通信,后来有了数据(短信)、图像、视频通信,这基本上也是移动通信发展的历程。纵观历史,1G为人类开启了移动通信大门,2G让世界进入移动通信时代,3G为人类开启了移动互联网大门,4G让人类完全进入了移动互联网时代。随着无线通信、微电子和集成电路、云计算等一系列技术的发展,进一步发展到5G是历史的必然。
其次从需求应用来看,从1G到4G,人们的需求从移动语音业务到短信,再到移动数据业务,从简单的文字、网页发展至视频,乃至超高清的视频,基本按照越来越大的通信带宽来发展的。现阶段,一方面人们仍在追求更大的带宽,如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、8K超高清等视频通信效果,另一方面工业控制、无人驾驶等领域对网络提出了毫秒级低时延的需求,智慧城市则对网络提出了百万级的大连接需求。这些多样性的业务需求促进了5G的发展。
最终从国家发展来说,我们国家从1987年开始1G商用,到1995年发展2G、2009年发展3G,再到2013年发展4G、2019年5G商用,总体移动通信的标准基本是每十年一代,从国际标准完善到国内商用的间隔时间越来越短。
伴随着国家发展,我们国家移动通信总体上经历了2G跟随、3G突破、4G同步、5G正确引领的时期。中国在5G时期主导了大量的国际标准的制定。信息技术的正确引领通常是一个国家综合国力的体现。
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2、5G是智慧城市新发展的最佳机会
作为新一代信息技术的代表,5G在技术、运用、创新、智慧城市等方面都拥有 广泛的应用前景。
2.1 5G是新兴技术的聚集体
5G不单单只是一种网络技术,广义的5G是以新一代移动通信为主导,与其它新型技术相结合的多技术、多业务的聚集载体。
当前阶段,5G正与其它信息技术同步迅速发展。值得一提的是,人工智能目前也处在一个飞速发展的时期。能够 预计,5G与人工智能结合,将促进信息化产业的跳跃式发展,进而形成无法估量的功效。工业互联网、无人驾驶、智慧城市管理在之后数年都会在5G和人工智能协同促进下迈入一个大发展时期。
以无人驾驶为例子,无人驾驶有两个概念:一是远程驾驶,即人处于操作中心操纵道路上的车;二是真正意义上的自动驾驶,没有人进行操纵,车自行在道路上行驶。远程驾驶能够 通过5G低时延的网络特性实现。然而,在自动驾驶中,汽车要自行分辨道路上的人、车以及设施设备等,这就需要人工智能与5G结合,提供一个系统、安全、可靠的实施方案。不难看出,“5G+人工智能”是之后技术发展的一大基础。
除此之外,还会有许多技术的发展与5G结合,也将催动新一波的创新。诸如,工业互联网、智慧城市管理、全息影像等,也正是这些技术的大发展,促进了5G应用领域的扩展。
故此,广义的5G是与其它新兴技术相辅相成的一个新技术综合体、新业务展示体、新运用创造体。在大力发展5G的同时,一定要大力发展以5G为中心的生态圈和技术链。
2.2 5G是美好未来的实现者
重回二三十年前,大家对新技术的了解,可能无法想象外出不带钱包的移动支付,无法想象日后手机的功能比那时候的电脑还强大许多倍。那时候,很难会想到拿着一台小小的手机,可以看高清的电视、玩网络对战游戏,能够 查字典、与海外的亲人视频通话,还可以操纵家里的电器。可以说,这些年来,移动通信技术让生活更美好。
那么,有哪些之前来看不可能的事情在5G时代会成为很有可能呢?除了前边提到的无人驾驶、自动化工业控制以外,还有哪些行业将要迎来新的发展机会?
第一是远程医疗。5G能够 从医院的患者端、移动医疗服务、医疗行业协同等方面提供科技创新。配备5G网络的医疗机器人能够 为隔离病房的患者提供生命体征数据采集、药品配送、远程视频沟通等服务,能够 进行室内消毒,并进行耗材、试剂的运输;基于5G的远距离专家会诊降低地域限制,增加就诊渠道,实现医疗资源的共享,专家医生还能够结合VR和触觉感知系统远距离指导诊疗;配备5G网络的急救通信系统和影像诊断设施,将更好的保证医院在患者到达前做好充足的准备,快速投入抢救。
第二是大视频应用。大家对视觉的极致体验是没有极限的。一方面追寻清晰度,随着4K、8K出现之后,皮肤上的毛孔都已经清晰可见。另一方面,大家将追寻更多维度的真实性效果,VR/AR甚至于全息影像的需求将会出现。将来,基于多机位的摄像,观众们能够 随意选择视角,在现场或是远距离收看体育比赛、表演等。甚至于在收看体育比赛直播时,基于虚拟现实,观众们能够 找到与运动员同场竞技的感觉:足球运动员罚点球,你可以在球门前尝试扑一下。根据5G的高带宽和低时延特点,VR/AR既能够 做到清晰度高,同时又没有眩晕感,让观众们有如临其境的真实体验。
第三是城市管理。城市管理中需要大量的仪器,如检测污染的、管理交通的、管理车辆停泊的、监控车流的,这其中不仅有传感器,也有视频监控摄像头。这么多的摄像头形成的视频和图像数据信息,不可能仅仅只靠人力管理,更需要人工智能的图像处理。随着图像清晰度越来越高、数据流越来越大,对城市进行管理时能够 基于边缘计算(MEC)技术,保证数据处理的及时性和数据信息的安全性,及时发现问题、处理问题,实现技术让城市更美好,城市让生活更美好。
此外,5G在智慧教育、智慧交通等方面都很有可能会有大量的科技创新运用。5G将包括toC(个人用户)、toB(行业应用)、toG(智慧城市)等各方面,服务于全社会的科技创新技术。同样,如今来看许多不可能的事,在5G时代很有可能会有相当一部分成为现实。
因此,推动5G发展的同时,一定要鼓励业务科技创新,鼓励打破桎梏,鼓励一定限度的“天马行空”,必将会有新的信息时代产物。
2.3 5G是服务于科学创新的承载体
信息技术是服务于科学创新的一个载体。张江科学城有很多科技创新企业、科研院所,如机器人方面、人工智能方面等。许多企业想研制开发新一代信息技术下的业务产品。现如今,5G网络优先覆盖,给这些企业提供网络能力,将有利于这些企业尽快开发出新产品。充分发挥5G高带宽、低时延、广连接的能力,发掘科技创新企业的研发能力,很可能会创造出新的产品,最终服务于城市管理。
政府部门可以颁布一定的政策优惠,鼓励运营商对5G先行先试,促进科学创新、技术突破,产生全国甚至全球有影响力的科技创新成果。
3、5G是智慧城市管理的催化剂
智慧城市管理的触角便是传感器、探测器、摄像头等一系列的终端设备。伴随着智慧城市基础建设的推动,终端设备数量越来越多,业务种类也越来越丰富,这就对通信网络提出了新的需求。
5G从高带宽、低时延、大连接等性能来说,对应于城市管理业务的角度,都能找到合适的网络技术进行匹配。诸如,视频监控可以利用5G的高带宽技术,远程控制无人机可以利用低时延业务,水质监控等传感器可以利用大连接业务。
以下几项与5G相关的技术将来有希望共同作用于城市管理。
(1)精准定位技术。现阶段,基于5G网络的精准定位技术正在进行科学研究,将来定位会越来越准,覆盖范围不仅仅是室外,室内也会完成1米以内的定位精度。诸如大型港口、大型仓储,如果精准定位彻底完成以后,可以完成无人驾驶、智能调度,这将更进一步提高运营管理效率,提高贸易体量。
(2)终端设备和芯片技术。5G的终端设备不仅仅是手机,城市管理系统的每一个触角都能装上5G的芯片,作为5G的终端设备。伴随着现如今7纳米芯片技术的完善,终端设备的能耗会更进一步降低,实现的功能会愈加强大,续航会更进一步提高。这些都对城市管理有一个能级的提高。
(3)人工智能。如上文所述,5G与人工智能的深度融合可以协助提高智慧城市运营的效率。系统利用深度学习,可以完成较高精度的精准管理,准确性、及时性远远超过人工管理。5G带来的“万物智联”的时代会在将来与城市管理的大脑深度融合。
(4)云计算技术和大数据分析。智慧城市运营会产生海量的视频、音频、图像等数据信息,这些数据信息的存储、运算、转发都需要云。如何科学合理布署云资源,有哪些数据信息要到核心节点处理,有哪些数据信息要到边缘节点就近处理……这些问题倘若处理好,结合5G的特点、大数据分析的处理能力,智慧城市运营会非常有效。
因此,像上海这种的特大型城市,应当预见性地、科学合理地布署必要的云资源。上海可以多储备一些技术基础设施、创新平台能力,建立具备全球引领效应的科创中心。
4、5G是城市管理构架改革创新的参照物
5G不仅引进了新技术、新应用,也引进了新构架。5G的网络架构更加扁平化、虚拟化、云化,跨地域的特点也会更加明显。这些对于城市管理的构架,或多或少会有一些借鉴意义。
扁平化构架会普及化。实际上,整个通信技术架构创新通常超前于智慧城市的发展。现阶段,通信网络已经扁平化管理。伴随着信息技术的发展,社会发展和企业管理效率大幅提升,为相应的管理体系扁平化创造了条件。
虚拟化将替代实体。5G对设施设备是一个非常大的创新。之前,网络设备全部都是许多的实体设施设备,在5G时代,可能基站依然是实体的,但核心网络都会布署在云上,这使5G的布署和业务调用会更加敏捷、随需、开放。
地域限制会打破。现阶段,地球已经成为一个地球村,伴随着移动互联网的普及化,许多地域的限制会慢慢被打破。网购使购物已不再局限于商场,视频聊天缩短了交流的距离。
技术架构的诸多原理,日后可能会成为城市管理构架的参照物。这或许算是5G助力城市管理的一种方式。

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