简单易懂介绍5G风口下的三大杀手级应用场景:无人驾驶、虚拟现实、物联网

关于5G基础建设的文章已经有很多了,已经变成了老生常谈的问题。今天我们这篇文章旨在介绍5G大范围普及之后带来的应用场景革命。由于本片文章较长, 先介绍一下文章的行文脉络:本文首先介绍5G的三大优点,其次介绍5G未来的三大应用场景,最后再分别介绍每个场景下可能存在的机会,文中提到的相关标的只为更形象的介绍应用场景,对投资不做推荐。

5G网络主要有三大优点,极高的速率,极大的容量,极低的时延。相对4G网络,传输速率提升10~100倍,峰值传输速率达到10Gbit/s,端到端 时延达到1ms级,连接设备密度增加10~100倍,流量密度提升1000倍,频谱效率提升5~10倍,能够在500km/h的速度下保证用户体验。

根据这些优点国际通信标准组织为5G定义了三大应用场景:eMBB(增强移动宽带)、URLLC(低时延高可靠)、mMTC(海量大连接)。具体来说,eMBB场景主要是速率的提升,未来5G标准要求单个5G基站至少能够支持20Gbps的下行速率以及10Gbps的上行速率,主要应对 4K/8K 超高清视频、VR/AR等大流量应用。URLLC是要求5G的时延必须低于1ms,才能应对无人驾驶、智能工厂等低时延应用。而mMTC场景是海量大连接,对应物联网等连接量较大应用。

5G应用场景之一:无人驾驶 

了解无人驾驶之前,我们首先来了解一下什么是自动驾驶。自动驾驶一共分成了5个级别:1级解放脚;2级解放手和脚;3级解放手脚和眼;4级可以直接目的地自动驾驶;5级彻底拆掉方向盘和油门刹车踏板。

真正的无人驾驶,是彻底拆掉方向盘和油门刹车踏板的无人驾驶,也就是5级自动驾驶,届时网络时延将变得非常非常关键。科学家做过测算,如果远程控制让100公里时速的车停下来,从发出指令到汽车接收到信息,4G技术下,需要50毫秒时间,车要移动1.4米,这就意味着意外可能随时发生,而5G的时延会从4G的50毫秒缩短到1毫秒,那么这辆车要移动的距离就降到了2.8厘米。所以只有5G才能给无人驾驶带来真正的高安全系数体验。

另外无人驾驶并不是一辆车的单独行为,它的背后需要智在未来的无人驾驶过程之中能交通、通信网络等在内的生态环境的成熟。根据百度公司的数据测试,无人驾驶过程中每辆车每小时所产生的数据高达100GB。这还仅仅只是考虑到了单车的数据运算,再加上智能交通、通信网络等一系列配套设施的完善,背后的带宽数据只有5G才能真正带动起来。

无人驾驶技术又分为三个模块:

一、环境感知技术。环境感知模块相当于无人驾驶汽车的眼和耳,无人驾驶汽车通过环境感知模块来辨别自身周围的环境信息,为其行为决策提供信息支持。是无人驾驶中最基础的模块。环境感知设备主要包括:激光雷达、毫米波雷达等。

1、激光雷达:是利用激光、全球定位系统GPS和惯性测量装置三者合一,获得数据并生成精确的数字高程模型。简而言之,就是激光束探测目标的位置、速度等特征量的高精度雷达系统。激光雷达在无人驾驶运用中拥有两个核心作用。

第一,3D建模进行环境感知。通过激光扫描可以得到汽车周围环境的3D模型,运用相关算法比对上一帧和下一帧环境的变化可以较为容易的探测出周围的车辆和行人。

第二,同步建图加强定位。3D激光雷达另一大特性是同步建图,实时得到的全局地图通过和高精度地图中特征物的比对,可以加强车辆导航与定位的精准度。

图:百度无人车

巨星科技:公司将华达科捷、国自机器人以及巨星科技自身资源作最大程度整合后投资成立欧镭激光,专攻2D/3D激光雷达产品的国产替代市场, 其中华达科捷的3D雷达产品正处于研发和产品试用阶段,作为国内少数掌握3D激光雷达技术的国内公司,将长期受益于无人驾驶汽车未来发展。

2、毫米波雷达:毫米波它波长是10毫米到1毫米,频段30-300GHz,毫米波穿透力非常强。同超声波雷达相比,毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、摄像头等光学传感器相比,毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候全天时的特点。毫米波雷达在无人驾驶里面是必 不可少的传感器。将成为智能汽车ADAS系统的标配传感器。目前车载毫米波雷达行业呈寡头垄断格局。特别是77GHz毫米波雷达,只有博世、大陆、德尔福等巨头公司掌握。在24GHz雷达方面,国内少数企业产品即将实现商用;但在77GHz毫米波雷达方面国内只有极少数企业能做到77GHz雷达的样机 阶 段,产业化进程仍待突破。

华域汽车:公司围绕智能驾驶、新能源汽车驱动系统等核心领域加大研发投入,以毫米波雷达为切入点建立ADAS产品路线图,成为国内首批自主开发车载毫米波雷达的汽车零部件企业。公司近期在投资者关系互动平台上表示,24GHz后向毫米波雷达产品即将投入量产,77GHz前向毫米波雷达已完成了原理样机开发。

亚太股份:公司持续布局智能驾驶领域。在环境感知方面,参股杭州智波并签署车载毫米波雷达项目合作合资协议,以更好地集成摄像头、雷达技术的融合开发。

二、高精度地图技术。高精度地图和动态交通信息是无人驾驶汽车不可或缺组件,高精度地图是自动驾驶汽车的重要辅助,以此告知汽车前方的行走方向和路况。动态交通信息可以把实时的交通信息传递给汽车,来判断拥堵的程度,同时选择最佳行驶路径。在辅助感知、路径规划、辅助决策中起到了重要作用。

四维图新:公司高精度地图的绝对精度已高达20CM,预计至2018年公司将能推出覆盖全国高速公路的高精度地图,进而实现国内高速公路上的自动驾驶, 后续公司还会将高精度地图数据覆盖至国内重点城市,提升高精度地图覆盖率。(由于地图采集资质非常难获取,高精度地图提供商非常稀缺);由于公司与特斯拉有共同的股东腾讯,特斯拉未来在中国想推广无人驾驶的话,大概率会使用公司的数据。

三、路径规划与决策技术。决策的初级环节涉及到的是路径规划,需要在传统静态路径规划基础上,结合实时动态的交通信息,对最初规划好的路径进行实时动态调整和修正,来寻找最优路径。此时涉及到的是路径搜索 算法。目前有各大地图厂商都在对这部分进行研发。在决策层的高级环节就涉及到机器学习中的深度学习,需要把环境感知环节获取的环境数据和高精度地图提供的交通大数据基础上,不断对无人驾驶系统进行训练,最终达到能对复杂交通环境和交通状况作出智能、合理的判断。这也是目前无人驾驶整个环节中最核心的技术, 也是目前无人驾驶产业链的痛点。受益于谷歌、特斯拉、百度等科技巨头的潜心研究,算法已加速成熟,“决策”环节的痛点有望早日破除,那时将迎来产业链景气度的高速上涨。

百度:Apollo2.0开放平台是百度雄心勃勃的转型之作,完整的技术架构包括软件平台、云端服务平台、参考硬件平台、参考车辆平台四大部分,通过四层架构全方位构建能够实际运行的自动驾驶系统,这一平台意在推动智能汽车与智能交通的融合从而推动智慧城市的生长,相当提于无人驾驶领域的Android。

5G应用场景之二:虚拟现实 

VR不是一个新名词,琳琅满目的VR设备早已走进商场成为炙手可热的产品。但目前市面上大多数VR产品只能提供视听和娱乐功能,且会产生不同程度的眩晕感。这实际上也是目前VR无法大规模普及的关键技术难题,而5G将给这一技术难题的解决带来突破。眩晕一定程度上是因为时延,就是当VR体验者做出动作, 整个系统从监测动作到将运动反映到VR视野中会有一定的延迟滞后,观众就会感到晕。而据相关数据研究表示,VR时延只有低于20ms才能缓解眩晕感。所以高速率、1ms低时延的5G网络就被认为是有效解决VR数据传输问题的“救命药”。

这样我们就能得到一个观点:只有5G网络普及,才能真正带动沉浸式VR产品的普及。

虚拟现实的投资机会 

高盛最新研究报告认为,到2025年全球VR市场的年营收规模将达到1100亿美元(约7100亿元),相关的软件销售额达720亿美元,这意味着届时VR领域总的市场规模将达到1820亿美元(约12000亿元),在十年内成长为一个万亿级别的新市场。

目前VR产业已经形成三大投资主线:一是以头戴式显示器为代表的VR硬件设备,二是以游戏、电影为主的娱乐内容,三是包括远程医疗、辅助教学等全新应用在内的跨界服务。

1、目前无论从国外的索尼、三星、微软,还是国内的乐视、小米、暴风等公司,无一例外都将投资和研发重点放在了头戴显示器上,因此硬件产品将是未来一段时间内VR产业的第一波投资重点。

苏大维格:公司已成功研发出用于增强现实的“纳米波导光场镜片”。据披露,苏大维格目前已掌握“头戴式三维显示光场镜片”的设计与制造技术,自主研发了 “纳米波导光场镜片”的高效纳米制备设备(该成果参加了国家“十二五”科技创新成就展),并针对波导光场镜片的特点,建立了“纳米波导光场镜片”设计 加工 能力,有效扩大了AR视场角。

2、伴随VR硬件产品的普及,VR内容将是另一大投资机会。目前,业内普遍认为,以游戏、电影为主的娱乐内容,将是VR普及阶段的重要应用,对投资者而言则是绝好的进入机会。据悉,目前索尼、微软、三星等公司均在开发针对VR设备的游戏和电影内容。

3、根据多家市场机构调研,目前仅国内就有超过30家公司即将推出成熟的VR应用,涉及教育、医疗、安防监控、农业种植等多个领域。从目前技术成熟度角度来看,远程医疗、辅助教学、安防监控将是未来最为重要的VR应用领域。随着全新服务的推出,其市场机遇将不言而喻。

5G应用场景之三:物联网

从无线通信的几代技术演进来看,2G及其之前的技术,基本上解决是人和人通信的问题;3G技术最早还是想解决语音的问题,2007年苹果发 布它的智能手机,马上引发移动互联网的需求。3G把人和网连接到一起,但它本身还有很多技术限制。但4G的基站每个扇区能提供的最大连接数只有几千个,而5G的连接数可达一百万个,经过广泛的部署甚至能够达到千亿的量级。这也就意味着通过5G网络,我们可以把目光所及的一切东西通过智能化的方式都连接起来,万物相连不再只停留在概念当中。物联网领域才是未来5G网络真正的用武之地,其将满足人们在居住、工作、休闲、交通等生活各方面的多样化需求,届时智慧城市、智能穿戴、智能家居将无处不在,下面我们以智慧城市为切入点介绍物联网的应用。

智慧城市已是全球先进国家发展的大趋势,我们生活所在城市的水,空气等环境,道路, 市政设施,交通,房屋建筑,管网,供电,供水,供气,供热等等,都和我们的生活休戚相关,这些对象运作状况很大程度决定了我们生活的品质。比如冬天严重的空气污染,雾霾天,PM2.5爆表,时常惊醒着人们生活在十分糟糕的环境中,可能对我们的身体健康造成严重的损害。对我们生活的城市中的环境(水,空气 等),道路,市政设施,交通,房屋建筑,管网,供电,供水,供气,供热等等各种对象,需要植入各种智能传感器,时刻全方位的监控着他们的运行状况,收集城市的各种信息指标,全方位的感知我们生活的城市。由于城市中的对象多种多样且数量巨大,需要通过智能管道将这些智能传感器,方便且低成本地连接集成为统一 的传感器网络,实现对城市信息的快速,及时的感知,敏捷的感知出发生问题的城市设施对象,以便城市的管理者科学及时的决策,找出有效的对策消除导致城市病的病源。

最典型的一个智慧城市项目就是阿里云ET城市大脑,它可以对整个城市进行全局实时分析,自动调配公共资源,修正城市运行中的Bug,最终将进化成为能够治理城市各项疑难杂症的“超人”,也将成为一个城市的基础设施。目前,阿里云ET城市大脑已经在杭州、苏州等地落地。杭州城 市大脑接管了杭州128个信号灯路口,试点区域通行时间减少15.3%,高架道路出行时间节省4.6分钟。在主城区,城市大脑日均事件报警500次以上, 准确率达92%;在萧山,120救护车到达现场时间缩短一半。

以下视频为阿里巴巴集团CTO王坚博士介绍阿里云ET城市大脑。

拓邦股份:智慧城市时代,智能控制器将成为必不可少的元器件,公司全力聚焦打造智能控制器领域领先竞争力,加大研发投入与行业应用布局,另外公司联合阿里推出“T-Smart”智能家居平台拥抱“智能+”抢滩智慧未来,将重点受益阿里云智慧城市建设的加速。

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