首個5G遠程手術成功，一文了解5G應用方向

　　一、醫(yī)療行業(yè)“打響5G應用第一槍”

　　眾所周知，5G已經成為一個全球熱議的話題。2019年是公認的5G商用元年，除了年初各家手機制造商攜5G手機亮相世界移動通信大會、5G手機助力兩會新聞直播等新聞頻出，5G在VR/AR、醫(yī)療等領域的落地應用也各自開花，都被宣稱是“打響5G應用第一槍”。

　　今年年初，華為聯(lián)合中國聯(lián)通福建省分公司、福建醫(yī)科大學孟超肝膽醫(yī)院、蘇州康多機器人有限公司在福建中國聯(lián)通東南研究院實施世界首例5G遠程外科手術動物實驗。這次手術操作端放置在中國聯(lián)通東南研究院內，通過5G技術實時傳輸操作信號，遠程操控手術機器人兩端的控制鏈路、2路視頻鏈路，為50公里外孟超肝膽醫(yī)院的實驗動物進行遠程肝小葉切除手術。手術全程用時約60分鐘，操作延遲極低。手術創(chuàng)面整齊，全程不見一絲血跡，術后實驗動物的生命體征平穩(wěn)。

　　隨后，相隔不過兩個月，利用5G給人類患者成功進行遠程手術的案例接二連三地出現，成為最近的熱點新聞。今年3月，深圳市人民醫(yī)院肝膽外科接治了該市一例復雜肝臟腫瘤患者，由于病情危重，手術難度較高，特向中國醫(yī)師協(xié)會智慧醫(yī)療專業(yè)委員會主任委員、中國工程院院士、北京清華長庚醫(yī)院執(zhí)行院長、國際知名肝膽外科專家董家鴻求助手術策略制訂及手術現場指導。3月12日，董家鴻院長在北京市西城區(qū)某5G新媒體中心，通過5G網絡傳輸高清手術影像，同時連線清華大學附屬北京清華長庚醫(yī)院與相距2200多公里的深圳市人民醫(yī)院。他通過混合現實技術，與術者進行了術前方案討論，并在兩臺異地手術進程中，進行穿插實時遠程技術指導。

　　除了利用5G+MR的多中心協(xié)同手術模式開啟了全球首試，最近，中國移動攜手華為公司助力中國人民解放軍總醫(yī)院，成功完成了全國首例基于5G的遠程人體手術——帕金森病"腦起搏器"植入手術。位于海南的神經外科專家凌至培主任，通過中國移動5G網絡實時傳輸的高清畫面，跨越近3000公里，遠程操控手術器械，成功為身在中國人民解放軍總醫(yī)院的一位患者完成了“腦起搏器”植入手術。這次5G遠程手術耗時近3個小時，患者四肢震顫、肌肉僵硬，在“腦起搏器”刺激下立即得到緩解，而且術中磁共振掃描見腦內電極植入位置精確，達到手術預期效果。目前，病人術后狀態(tài)良好。

　　這以上的遠程手術成功案例，都得益于5G大帶寬、低延遲的特點。正如Intel 5G先進技術總經理Robert Topol此前所觀察到的，在醫(yī)療產業(yè)方面，5G技術將在人體外的應用先行落地。遠距照護、遠距會診、患者定位以及遠距手術示范教學等非侵入式的應用方式，都將是5G無線傳輸技術商轉后，最先嘉惠的應用情境。

　　二、5G三大應用場景

　　事實上，5G應用領域不僅于此。不同于前幾代追求“峰值速率”，ITU定義了5G八大關鍵性能指標，包括用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、峰值速率、移動性能等。由于其具有更快速度、更多連接、更低延時、更高可靠的核心優(yōu)勢，5G主要面向三大應用場景：eMBB(3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務)、mMTC(大規(guī)模物聯(lián)網業(yè)務)、URLLC(如無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延、高可靠連接的業(yè)務)。5G的這三大應用場景，可以與娛樂、交通、制造、能源、安防、家居、醫(yī)療、教育等眾多行業(yè)融合滲透，催生更多的應用場景。業(yè)界認為，4G是改變生活，5G改變社會，4G類似“修路”，5G則是“造城”，5G跳出了1G/2G/3G/4G主要面向人服務的范疇，更關注應用場景的多元化，強調要更好地支持行業(yè)應用和萬物互聯(lián)，5G的發(fā)展將打造跨行業(yè)的融合生態(tài)。

　　從目前全球運營商的探索來看，典型應用包括：超高清流媒體(云AR/VR)、車聯(lián)網(自動駕駛)、無人機、智能制造、安防監(jiān)控、無線寬帶等。從國內布局來看，重點領域是VR/AR、無人機、車聯(lián)網、工業(yè)控制與智能電網。

　　三、典型應用領域盤點

　　1、超高清流媒體業(yè)務——云AR/VR

　　結合虛擬化網絡和邊緣計算，5G的千兆級速度和超可靠的低時延通信(URLLC)將帶來全新的沉浸式媒體體驗，包括VR/AR、云游戲和高分辨率360度直播視頻等。消費者將能夠隨時隨地享受這些沉浸式體驗，而不受有線網絡的線纜束縛。

　　5G推動云AR/VR發(fā)展的關鍵是“高速率”，理論上5G峰值速率可以達到10Gps+，這將有效打通VR/AR方面的屏障;5G優(yōu)化云AR/VR體驗的核心是“低延時”，5G將提供1ms空口時延，這將徹底消除VR/AR使用過程中帶來的眩暈感，提升體驗。

　　值得注意的是，云AR/VR的應用領域遠不止是娛樂方面。隨著擁有成本的降低，云AR/VR的使用場景將大大擴展，教育、醫(yī)療、車載導航等領域都可以得到運用。

　　2、車聯(lián)網

　　車聯(lián)網需要更低延時和更高可靠性的通信網絡，一方面，車輛在高速運動過程中，要實現碰撞預警功能，通信時延應當在幾ms以內;另一方面，出于安全駕駛要求，相較于普通通信，車聯(lián)網需要更高的可靠性，而且是能夠支持高速運動基礎上的可靠性。而5G的大帶寬、移動邊緣計算、邊云協(xié)同技術可以滿足車聯(lián)網在高速傳輸、高可靠性、低延時方面的可靠要求。

　　車聯(lián)網可以實現人與車、車與車、車與環(huán)境間的實時通信，組成數據互動網絡，車聯(lián)網是自動駕駛的基礎。目前，實現自動駕駛的路線有“網聯(lián)化”、“智能化”和“智能化+網聯(lián)化”三種，后者已經成為主流。由于中高級別自動駕駛所需要的通信技術及設施還未完善，現階段網聯(lián)化和智能化還處于各自發(fā)展或初步的協(xié)同發(fā)展階段，但融合已成趨勢。

　　2018年12月，工信部制定了《車聯(lián)網(智能網聯(lián)汽車)產業(yè)發(fā)展行動計劃》，明確提出2020年要實現：車聯(lián)網用戶滲透率達到30%以上，新車駕駛輔助系統(tǒng)(L2)搭載率達到30%以上，聯(lián)網車載信息服務終端的新車裝配率達到60%以上。以2020年為節(jié)點，車聯(lián)網將從示范商用走向規(guī)模商用。

　　3、網聯(lián)無人機

　　目前，4G能夠基本滿足對帶寬和時延要求不敏感的無人機業(yè)務，但尚不支持高速率、低延時等特定場景需求，如直播、編隊、自主飛行等，而5G大規(guī)模天線、邊緣計算、網絡切片等技術滿足了絕大部分無人機應用場景的通信需求，如直播、物流、巡檢安防、測繪、農業(yè)等。

　　5G讓更多應用場景的無人機接入低空移動通信網絡成為可能，而接入低空移動通信網絡的網聯(lián)無人機，可以實現設備的監(jiān)視和管理、航線的規(guī)范、效率提升，促進空域的合理利用，從而極大延展無人機的應用領域，產生巨大經濟價值。

　　4、智能制造

　　網絡連接是智能制造的基礎，打造低延時、高可靠的網絡基礎設施是實現各環(huán)節(jié)深度互聯(lián)的前提。傳統(tǒng)無線解決方案存在局限性，5G在工業(yè)領域所需求的速率、時延、終端連接數、可靠性、安全性等指標上優(yōu)勢突出。

　　5、其他：機器人、遠程醫(yī)療等領域

　　5G技術可能為機器人行業(yè)造帶來的變化：

　　1.從效率來看，機器人在5G網絡下接受及執(zhí)行任務指令的速度明顯更快，這對于某些需要高精度操作的工業(yè)/協(xié)作機器人、醫(yī)療機器人的能力將有重大提升;同時，家用服務機器人的反應也會更靈敏、基于屏幕顯示內容的機器人也會更流暢(不會卡頓)，用戶體驗及交互感會更好。

　　2.從可靠性看，基于5G網絡的機器人抗干擾性更強，有統(tǒng)一的標準、且可同時接入的終端數更多，可遠程傳輸，這對于需要高可靠性的工廠作業(yè)環(huán)境、需要不同品牌同時接入的家居環(huán)境以及對于需要遠程操控的場景都很適用。

　　業(yè)內認為，5G應用要發(fā)揮“高速移動通信網絡”的特點，中前期，受技術及標準成熟度影響，5G最快落地應用可能主要是2C場景，如超高清流媒體(云AR/VR、視頻、云游戲等)，5G后期，重要應用場景可能是車聯(lián)網(自動駕駛)、網聯(lián)無人機等。不過，推廣5G技術也面臨著不少現實難題：

　　現有基站滿足不了要求，需要大量新建和改建;

　　目前設備還不成熟，造假高、能耗大，運營成本水漲船高;

　　由于目前終端不成熟，應用場景比較單一，盈利模式尚不明朗。

　　不過，即便面臨這么多的難題，但5G已經成為全世界都重視的一項技術，普及5G網絡是大勢所趨。

　　總之，5G時代已近在咫尺。隨著技術和基礎設施建設的的不斷成熟和完善，結合云服務、大數據、人工智能等技術，5G將改變眾多傳統(tǒng)行業(yè)的面貌，在智能制造、智慧交通、智慧城市、智能農業(yè)、遠程醫(yī)療等領域，5G將成就我們對于未來的種種想象。