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4.5G改变未来的三大场景

2014年11月15日14:32        手机看新闻

一、 救护无人机

荷兰代尔夫特理工大学工程系的学生亚历克-莫蒙特研制了一款可携带去纤颤器的救护无人机,能够快速飞抵心脏病发作的患者身边,以免错过拯救和生命的最佳时机。欧盟每年有大约80万人心脏骤停,只有8%的人幸存。造成如此低的存活率的主要原因在于应急部门需要大约10分钟的响应时间,而心脏骤停后大约4到6分钟便会导致脑死亡和最终的死亡。救护无人机能够用最快的速度将医疗器材送到周边12平方公里内的患者身边,将存活率从8%提高到80%。这款无人机的原型引起了应急部门的兴趣,包括阿姆斯特丹的应急部门,有希望在5年内打造一个应急无人机网络,覆盖整个荷兰。

当前的无人机利用全球定位系统进行导航,医护人员等操作人员可以借助与控制室相连的机载摄像头与现场人员进行交谈,指导他们进行施救。这里存在着两个改进的需求:

1. 基于GPS的位置定位系统无法准确的到达事发地点,很多时候位置无法精确获取,另外室内也没有GPS覆盖。如果能够配合远程实时操作的功能,医护人员可以操控无人机到达准确地址,设置室内。

2. 施救过程中超高清视频的回传对于施救非常重要,医护人员可以更准确的进行判断。

这两个需求对于当前的2G/3G/LTE的网络都有非常大的挑战,可以说是无法完成的任务。

? 首先基于当前的无线网络,整个端到端的时延需要50ms甚至更多,无法做到远程实时操作,而基于4.5G网络的端到端时延能够达到10ms,这使得远程的实时控制成为可能。

? 另外4K的超高清视频回传需要随时随地40Mbps的带宽需求,当前LTE网络需要建设更多的站点才能满足这个要求,而4.5G网络通过空口技术的提升,融合更多载波等方案就能解决这样的挑战。

无人机的应用场景还有很多,包括美国亚马逊公司,欧洲的DHL,中国的顺丰都在做无人机快递的尝试,这些与救护无人机类似,都需要无线网络提供更短时延、更大带宽的支撑,才能使得这样的这样的应用达到更好的应用体验。

二、 车联网和自动驾驶

车联网是一个很热门的话题,实际上通常所说的车联网分为四个阶段。

1. 第一阶段主要是路面设施的联网,例如路面交通情况通过路面摄像头进行收集并传送到指挥中心,指挥中心将路面交通情况在路面信息指示牌进行发布。这里路面摄像头以及信息指示牌对做到了联网。

2. 第二个阶段是移动车载信息系统。就是汽车通过无线网络与Internet进行连接,提供在线导航,信息娱乐等功能。例如非常热的Telsa,目前也是实现了第二阶段。

前两个阶段通过现在的3G、4G网络可以实现

3. 第三个阶段是真正意义的车联网,这一阶段的目标是预防交通事故的发生,减少伤亡、损失。美国公路交通安全管理局(NHTSA)发现,包括“左转辅助(Left-Turn Assist)”和“交叉口移动辅助(Intersection Movement Assist)”在内的V2V(Vehicle to Vehicle)技术,每年可以预防59.2万起车祸,拯救超过1000人的生命。通过V2V系统可在每秒钟交换10次位置信息,如行驶方向和速度。如果发现任何左转车道上的危险车辆,其他司机会收到警告信息,及时进行制动。

实际上这一阶段可能很快就要来临,美国已经正式推广V2V通讯应用,其他的一些国家也在开展密切的研究。

类似的应用对于无线通讯网络提出更高的要求,具体的来说,就是端到端的时延。以一个60km/h的汽车来说,50ms的时延制动,汽车将开行达1m,而10ms的时延制动,汽车开行仅仅16cm,这将大大降低事故发生的概率。

4. 车联网第四阶段将是自动驾驶/无人驾驶。将来车车之间会相互通信,500m范围内,车车之间会相互发送信息,将自身的运动状态通知其他车辆,便于周围车辆相应作出反应,例如两车将要并入同一个车道,或者前方将有交通拥堵等等。通过车车之间的通信和道路系统提供的辅助信息,以及路况、地形等信息,使得车辆得以自动驾驶,做到车、路、人、环境真正统一和融合。这些需要4.5G的LTE-direct, 更低的时延等等技术来支撑。

这一阶段实际上也并不遥远,梅赛德斯奔驰自动驾驶原型机已经于今年夏天在德国马格德堡A14高速公路测试成功,卡车运行时速80KM/H,他们认为这样的卡车更加安全、可靠,而且可以提高卡车司机的驾驶愉悦性。

三、 救灾

当前地震救灾的搜救工作都是基于搜集犬和生命探测仪,但是往往因为搜救范围非常大,而时间非常宝贵(黄金48小时),搜救效率比较低。无线网络如何帮助搜救工作更为有效?4.5G将起很大的作用。

现在每个人都有手机和智能手环等智能穿戴设备,但是手机、手环都有明显的局限性,一个是依赖现有的2G/3G/LTE网络的覆盖信号,而无线信号会有衰减的问题,例如如果从室内到基站之间有多个墙的情况,2G/3G/LTE将会没有信号覆盖。另外手机、手环的一个问题就是耗电快,无数的影片和事实都说明在救灾场景,终端的待机能力的重要性。

窄带M2M是4.5G的一个关键技术,这个技术能够提供比2G/3G/LTE更好的穿透能力(深度覆盖能力),可以穿透倒塌的建筑残骸直到地下。这样,通过窄带M2M的信号能够很快定位受灾人员,如果配合手环的功能,还可以将生命体征传递到搜救人员。另外基于窄带M2M的芯片具有低功耗的优势,甚至可以保持多达10年的待机能力。这种芯片价格也会非常便宜,低至1~2美元,这样可能这个芯片会被广泛的应用。基于这样的技术的广泛应用,整个无线网络的连接数目也将成倍增加。

四、 移动虚拟现实

虚拟现实的设备在未来几年将会有更大规模的商业应用。实际上当前Google,Facebook包括三星都提供了虚拟现实的终端产品。这些产品在家庭娱乐系统中起到了很大的作用,提供的沉浸式体验带来人们完美的享受。

虚拟现实需要的带宽是非常大的,超高清的3D的视频观看需要近100Mbp的带宽,而3D的游戏将需要更高的带宽。 基于当前的2G/3G/LTE网络无法赋予这些虚拟现实设备移动的能力。4.5G的带宽将达到Gpbs量级,完全能满足移动虚拟现实的需要。

随着人们对于体验的追求,移动虚拟现实必将得到更多的应用。当没有移动通信网络的时候,人们旅游过程中只是聊聊天、看看书,基于2G/3G/LTE网络的时候,人们可以打电话,上网,看视频,视频聊天。而基于4.5G支撑的移动虚拟现实应用,人们可以玩虚拟现实的游戏,看3G视频,与家人进行虚拟现实的通话,这些都将在未来几年逐步成为现实。

另外虚拟现实的应用未来还将应用到更多的领域,例如远程医疗、模拟训练、虚拟教学等等。随着应用的更加广泛,将会带来更大的带宽消耗,4.5G才能更好的支持这些应用。

五、 智能家居

智能家居的应用已经非常普遍,在未来几年将逐渐应用到每一个家庭。最初的智能家居,提供智能控制的功能,例如手机控制电灯开关。

随着智能家居的进一步发展,无线连接的要求将不断增加。

? 像智能电表、水表这类的应用,要求永久连接,低能耗。窄带M2M技术能提供永久连接的能力以及10余年的待机时间。

? 安防系统,包括第三方运营的系统,将会基于无线网络来进行连接。多摄像头,超清的视频要求网络提供更大的带宽

? 家居机器人在未来会逐渐成熟,远程的实时控制要求日益广泛。

未来的智能家居将会是通过一个4.5G的无线家庭网关来进行连接。这个家庭无线网关将提供Gbps以上的带宽,取代现有的固定网络设备,将家庭内所有的智能家居设备进行连接并提供足够的带宽,另外通过低时延的技术提供远程实时的控制。 

(责编:值班编辑、赵爽)


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