北京郵電大學(xué)教授、大數(shù)據(jù)智能管理與分析技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心副主任 高志鵬

大家好，我是北京郵電大學(xué)高志鵬，今天我要做的報(bào)告是《5G + 邊緣計(jì)算：無(wú)人駕駛科幻變現(xiàn)實(shí)》。

大家都知道4G大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本完成，5G的時(shí)代即將到來(lái)?！癎”是“Gernation”，5G的中文名字叫做“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”。5G技術(shù)以“大容量、大帶寬、大連結(jié)、低延遲、低功耗”為訴求。根據(jù)聯(lián)合國(guó)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)對(duì)5G的標(biāo)準(zhǔn)要求，5G標(biāo)準(zhǔn)包括增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、超高可靠低時(shí)延通信（URLLC）以及海量機(jī)器通信（mMTC）三大應(yīng)用場(chǎng)景，并定義了以下關(guān)鍵指標(biāo)：峰值吞吐率10Gbps、時(shí)延1ms、連接數(shù)100萬(wàn)、高速移動(dòng)性500km/h。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展推動(dòng)了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的誕生。

我們對(duì)5G的期望第一就是：以前的2G、3G、4G，每一代都有一個(gè)標(biāo)志性的創(chuàng)新，5G目前還是在沿用4G的核心技術(shù)，但亮點(diǎn)在于提供差異化的新業(yè)務(wù)和新體驗(yàn)。第二，5G一定要有足夠的技術(shù)包容性和靈活性，既能充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，又能引入全新的技術(shù)架構(gòu)；既考慮宏蜂窩，又兼顧小微蜂窩；即能用授權(quán)頻譜，又能用非授權(quán)的頻譜和WIFI，包括和固網(wǎng)的融合等等。第三，5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新應(yīng)該聚焦在水平集成的云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。我認(rèn)為這個(gè)跟4G有著很大的區(qū)別。因?yàn)?G絕不僅僅是空口的演進(jìn)，而期望打破傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式，使網(wǎng)絡(luò)功能成為單一云化敏捷實(shí)體，從而大大加快對(duì)商業(yè)目標(biāo)、客戶需求和行為，以及流量和應(yīng)用變化的響應(yīng)速度。

在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，核心網(wǎng)部署在遠(yuǎn)端，導(dǎo)致傳輸時(shí)延比較大，無(wú)法滿足低延遲業(yè)務(wù)需求。此外，業(yè)務(wù)完全在云端完成并非完全有效，尤其一些區(qū)域性業(yè)務(wù)不在本地終結(jié)，既浪費(fèi)帶寬，也增加時(shí)延。因此，時(shí)延指標(biāo)和連接數(shù)指標(biāo)決定了5G業(yè)務(wù)的終結(jié)點(diǎn)不可能全部都在核心網(wǎng)后端的云平臺(tái)。邊緣計(jì)算正好契合該需求。

但邊緣計(jì)算究竟是什么？和云計(jì)算有什么關(guān)系？很多人仍然一頭霧水，可以將這個(gè)結(jié)構(gòu)類比人類：云計(jì)算相當(dāng)于人的大腦，邊緣計(jì)算相當(dāng)于人的神經(jīng)終端。來(lái)自邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(ECC)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(AII)聯(lián)合發(fā)布的白皮書(shū)的比較官方的解釋是：邊緣計(jì)算是一個(gè)開(kāi)放分布式平臺(tái)，在網(wǎng)絡(luò)邊緣靠近數(shù)據(jù)源就近提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)等服務(wù)，滿足了行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型在聯(lián)接、智能、實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)優(yōu)化和安全的訴求。一方面，邊緣計(jì)算部署在邊緣位置，邊緣服務(wù)在終端設(shè)備和邊緣計(jì)算服務(wù)器上運(yùn)行，反饋更迅速，解決了時(shí)延問(wèn)題；另一方面，邊緣計(jì)算將內(nèi)容與計(jì)算能力下沉，提供智能化的流量調(diào)度，將業(yè)務(wù)本地化，內(nèi)容本地緩存，讓部分區(qū)域性業(yè)務(wù)不必大費(fèi)周章在云端終結(jié)。邊緣計(jì)算部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，融合了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加了計(jì)算、存儲(chǔ)等功能模塊。通過(guò)把5G應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)部署在邊緣側(cè)，邊緣計(jì)算可以減少數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的轉(zhuǎn)發(fā)和處理時(shí)間，明顯降低端到端時(shí)延，在滿足低延時(shí)要求的情況下，降低了功耗。

未來(lái)，如果沒(méi)有邊緣計(jì)算的支持，很多應(yīng)用可能都是畫(huà)餅，包括很多對(duì)實(shí)時(shí)信息交互和數(shù)據(jù)傳輸、交互的延遲指標(biāo)要求非?？量痰膽?yīng)用程序和應(yīng)用場(chǎng)景，一旦系統(tǒng)響應(yīng)慢，輕則影響系統(tǒng)效率，重則導(dǎo)致一些事故。

那么邊緣計(jì)算和云有什么關(guān)系呢？邊緣計(jì)算和云計(jì)算的關(guān)系可以比喻為集團(tuán)公司的地方辦事處與集團(tuán)總公司的關(guān)系。云計(jì)算把握整體，聚焦于非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，能夠在周期性維護(hù)、業(yè)務(wù)決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮特長(zhǎng)；邊緣計(jì)算則專注于局部，聚焦實(shí)時(shí)、短周期數(shù)據(jù)的分析，能夠更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)智能化處理與執(zhí)行。對(duì)于數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性要求，如果完全依靠云計(jì)算，傳輸時(shí)間及反饋時(shí)間將會(huì)使得數(shù)據(jù)處理效率大打折扣。而如果先通過(guò)邊緣計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)單初步的處理，對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)再上傳至云端，通過(guò)云計(jì)算解決，這樣既可以解決數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性問(wèn)題，同時(shí)降低傳輸成本，又可以減輕云計(jì)算的壓力。因此，云計(jì)算與移動(dòng)邊緣計(jì)算配合的運(yùn)行模式是這樣的：邊緣端先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取特征傳輸給云端再進(jìn)行計(jì)算分析。

5G和邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，除了能帶來(lái)更快的傳輸速率和更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，也將帶來(lái)超高可靠性和低延遲，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模機(jī)器間的相互通信。因此，它們的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，無(wú)人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧城市等領(lǐng)域都將釋放強(qiáng)大的潛力。

邊緣計(jì)算有很多典型案例，其一是車聯(lián)網(wǎng)。車聯(lián)網(wǎng)旨在利用無(wú)線通信技術(shù)改善交通安全程度并提升通行效率，實(shí)現(xiàn)車與人(V2P:Vehicle to Pe destrian)、車與車(V2V:Vehicle to Vehicle)、車與基礎(chǔ)設(shè)施(V2I:Vehicle to Infrastructure)之間的消息互通。V2I、V2V、V2P統(tǒng)稱為V2X。V2X技術(shù)要求車輛、行人手機(jī)或可穿戴設(shè)備以及道路設(shè)施具備近距離通信功能，以實(shí)現(xiàn)物理位置相距較近的車輛、路側(cè)設(shè)施、行人之間通過(guò)通信來(lái)提升行車安全、交通效率。目前車聯(lián)網(wǎng)的主要實(shí)現(xiàn)方式是專用短程通信(DSRC:Dedicated Short Range Communications)和蜂窩通信(LTE-V2X)。

車聯(lián)網(wǎng)誕生和存在是非常有必要的。根據(jù)中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(CCSA)的研究報(bào)告《基于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)的協(xié)作式智能交通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求研究》中提供的數(shù)據(jù)，截至2016年6月底，我國(guó)汽車保有量已達(dá)1.84億輛，汽車駕駛?cè)藛T2.96億人。截至2015年年底，公路通車總里程為457萬(wàn)公里，其中高速公路已超過(guò)12萬(wàn)公里。隨著交通機(jī)動(dòng)化的不斷發(fā)展，我國(guó)道路交通安全形勢(shì)嚴(yán)峻，每年因道路交通安全事故傷亡人數(shù)超過(guò)20萬(wàn)人，事故約470萬(wàn)起，在全球處于事故率、死亡率較高的水平。

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過(guò)感知車輛的行為和路況，提高車輛的安全性，減輕交通擁堵的程度，也能帶來(lái)一些增值服務(wù)的機(jī)會(huì)，比如車輛定位、尋找停車位置等。邊緣計(jì)算通過(guò)將連接的車云系統(tǒng)擴(kuò)展到高度分布的移動(dòng)基站環(huán)境中，使數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序可以更靠近車輛，這樣可以有效的減少數(shù)據(jù)的往返時(shí)間。

我國(guó)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在烏鎮(zhèn)等地部署試點(diǎn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)將有越來(lái)越多的車輛通過(guò)DSRC或LTE-V2X實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。邊緣計(jì)算在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用程序運(yùn)行在部署于LTE基站站點(diǎn)的邊緣計(jì)算服務(wù)器上，提供道路側(cè)的相關(guān)功能。通過(guò)接收并分析來(lái)自鄰近車輛和路邊傳感器的消息，邊緣計(jì)算服務(wù)器能夠在20ms端到端的延遲內(nèi)傳播危險(xiǎn)警告和延遲敏感信息，低延遲使得附近的車輛能夠在幾毫秒內(nèi)接受到數(shù)據(jù)，從而讓駕駛員可以立即做出反應(yīng)。

具體來(lái)說(shuō)，邊緣計(jì)算可以將汽車云分散部署到網(wǎng)絡(luò)邊緣的移動(dòng)基站中，在靠近網(wǎng)絡(luò)邊緣的基站中為應(yīng)用程序提供服務(wù)器，數(shù)據(jù)的處理盡可能靠近車輛和道路傳感器，從而減少數(shù)據(jù)的往返時(shí)間。邊緣計(jì)算的服務(wù)器端應(yīng)用可以直接從車輛和路面?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用程序中獲取本地消息，通過(guò)算法分析后識(shí)別其中的需要近乎實(shí)時(shí)傳輸?shù)母唢L(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)和敏感信息，并將預(yù)警消息直接下發(fā)至該區(qū)域的其他車輛，使得附近汽車可以在20 ms內(nèi)接收預(yù)警，駕駛員將有更多反應(yīng)時(shí)間并處理突發(fā)情況，比如躲避危險(xiǎn)、減速行駛或改變線路等。服務(wù)器端應(yīng)用也可以快速通知在附近其他邊緣計(jì)算服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序，使危險(xiǎn)告警傳播到更廣泛的區(qū)域，便于駕駛員提前決策，降低道路擁堵的可能。對(duì)于復(fù)雜情況，服務(wù)器端應(yīng)用將把本地信息發(fā)送到連接的汽車云上進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)籌處理，以獲取更多幫助和支援。

5G和邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，使得車聯(lián)網(wǎng)以及后續(xù)無(wú)人駕駛的幻想變成現(xiàn)實(shí)。最后想引用一下錢穆老先生的一句話，“認(rèn)識(shí)你的時(shí)代，帶領(lǐng)你的時(shí)代”。在這個(gè)不斷發(fā)展的時(shí)代，我們都希望能夠把5G和邊緣計(jì)算以及車聯(lián)網(wǎng)最快的落地，真正的產(chǎn)生社會(huì)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值，真正的去改變我們的世界！

最后，再次感謝各位嘉賓參加本次大會(huì)，預(yù)祝各位嘉賓工作順利、身體健康，預(yù)祝大會(huì)取得圓滿成功！

謝謝大家！

（作者高志鵬系北京郵電大學(xué)教授、大數(shù)據(jù)智能管理與分析技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心副主任）