边缘计算和5G计算多年来一直被认为是革命性的计算，但直到最近才出现了引人注目和可行的用例，将这些技术推向主流。

这一现象一直在加速。全球移动供应商协会的最新数据显示，目前至少有来自238家制造商的1650台商用5G设备，以每年50%的速度增长。这些设备收集、传输和处理各种系统的数据，从飞机到汽车再到工厂车间等等。

前几代无线和边缘计算的问题一直是速度，它们通常无法提供越来越复杂的机器、设备和企业网络所需的低延迟。现在，随着5G技术(最终是6G)提供的低延迟和高速，边缘将成为组织创新的新场所。

闪电般的速度

根据全球管理咨询公司麦肯锡的一份报告，“5G将提供比目前4G LTE网络速度快10倍左右的网络速度，预计速度将提高100倍，延迟将缩短40倍。”

随后，美国制造业研究所的一项分析也表示赞同，称“5G是超越4G的重要一步。”尽管如此，它的前身4G LTE可能会在一段时间内出现，支持“高带宽应用，如流媒体视频和实时应用，需要非常低的延迟，”报告的作者说。目前，“人们普遍预计LTE和5G至少在未来五年内将在同一专用网络上共存。”

这种超高速计算意味着人工智能驱动的语音、文字或计算机视觉算法等应用的实时能力。麦肯锡报告的作者指出:“创新是围绕组织边缘的专家个人网络展开的，并得到了在整个业务范围内扩大效益的能力的支持。”

前沿用例

除了可访问性和易于部署外，由于5G带来的额外功率和速度，一系列创新用例也正在出现。

智能城市

高速边缘使城市能够监控和管理交通，控制污染，甚至预防犯罪。卡内基梅隆大学电气和计算机工程教授斯瓦伦·库马尔说:“想象一下，从智能停车传感器、电表到联网红绿灯，这些联网设备都能协调起来提高性能。”“例如，随着最近野火的增加，无线连接到部署在广泛地区的空气污染传感器，对于以比以前更细的粒度测量和监测空气质量至关重要。”这将确保城市管理者能够实时了解社区内发生的事件。

汽车nomous车辆

制造研究所的研究人员表示，5G使自动驾驶汽车“能够使用总称车辆到一切(V2X)的技术，相互通信，并与交通网络的其他连接的智能部分通信”。这适用于无人机、叉车等工业车辆以及卡车或乘用车。监督车队分配和其他功能的管理人员将能够向客户提供有关交付状态的实时信息。

工业物联网(IIoT)

虽然物联网被视为连接消费设备，但工业物联网(IIoT)基于传感器、仪器、机器和其他设备的网络，可增强制造流程和应用。边缘和5G设备可以在“测量工厂机器的运行效率以及可能影响运行的环境因素(如温度和湿度)”方面发挥作用。工业物联网驱动的数据甚至可以释放新的商业机会，允许精确监控制造即服务场景的成本，”制造业研究所表示。

数字的双胞胎

制造业研究所报告称，数字孪生是物理资产或设施的数字表示，使用户能够“理解和预测人、产品和流程如何相互作用的变化”。“数字孪生可以被动或主动地使用。当反应性地使用时，它们可以被研究，以查明效率低下的地方，这些低下的地方可能很难仅用视觉观察来发现。如果主动使用，管理人员可以在不中断生产流程的情况下进行假设分析。”

扩展现实(XR)

制造业协会的研究人员表示，虚拟现实和增强现实等技术“在建筑和制造业等领域具有特殊价值，参与者可以看到复杂机械的详细模型”。“制造商可以以空间相关的方式呈现机器的数据和信息，这反过来可以帮助工人进行维护、修理和培训。XR应用的理想体验是通过头戴式耳机。”例如，技术人员将能够对可能位于地球另一端的设备进行维护或升级。

启用边缘

这些技术的发展不是在真空中发生的。人工智能、微处理器和混合云等相关技术正在为边缘和5G创新敞开大门。例如，“混合云架构允许混合使用云和边缘资源，允许在云上运行时间不那么紧迫的应用程序，”库马尔说。

库马尔继续说，反过来，边缘和5G有可能解决长期以来阻碍云采用的困境。他说:“云数据中心通常远离手机信号塔，这意味着在这些数据中心和手机信号塔之间来回传输数据太费时了。”“边缘计算从根本上改变了这一点，它的关键承诺是让计算更接近实际需要的地方。放置在离基站更近的地方的更小、更简单的商用计算机可以完成大部分的计算工作。”

随着5G及以后的发展，“传统计算系统和无线系统之间的界限正变得越来越不那么严格。传统的蜂窝系统抵制了云的广泛使用，”Kumar说。

库马尔预测，结合这些相邻技术，5G将加速普及。他说，云服务“有潜力通过在需要的地方利用广泛可用的现成计算资源，从根本上降低采购先进5G硬件的成本。”更重要的是，它们允许5G堆栈的轻松软件升级，使新的应用程序可以无缝集成。”

Kumar补充说，云支持的边缘进一步“允许人工智能在不同应用中的创新——配置网络、提高速度、检测安全威胁——直接融入，而无需新的硬件。”“考虑这个问题的一个简单方法是记住手机软件化发生了什么，这意味着拥有数百万专用软件解决方案的应用程序商店可以定制任何给定的手机。将通用计算与5G基站相结合，有可能产生完全相同的效果——这一次是在蜂窝塔内。”

5G和边缘对各个行业的影响

这种能力意味着从制造业到医药等一系列行业的变革。根据制造业协会的分析，边缘和5G计算的实施已经在推动整个制造业的运营。通过跨设施连接系统和数据，并结合计算机视觉，制造商可以围绕预测性维护开发新的服务，以及作为“模块化工厂”方法的一部分重新配置或重新部署系统和机器，其中组件，系统和产品线可以动态增加或交换以满足容量需求。

类似的技术驱动趋势——“制造即服务”——有望使生产商能够在不需要前期成本的情况下按需获得产能和能力，就像云服务一样。

边缘和5G的可能性不仅限于制造业，在医疗保健和医药等其他行业也有多种应用。例如，ABI Research的行业分析师Matthias Foo指出:“使用嵌入式物联网跟踪器，5G使医务人员能够实时监测患者的生命体征，这对于尽快应对健康问题至关重要。”视频反馈可以用来确保患者服用正确的药物。‘高清视频传输’将极大地有利于基于人工智能的患者监控平台，使初级保健医生和老年患者能够虚拟地直接交流。”其他正在进行的发展包括远程手术和联网救护车。

制造业研究所报告的作者表示:“5G是一种技术范式的转变，而不仅仅是现有技术的延伸。”

“高数据量将使增强现实和虚拟现实能够通过移动网络传输，引入8K视频功能并取代固定宽带，这意味着可以在更多地方连接更多对象。低延迟支持关键任务应用，如远程采矿、交通控制、全息图和实时工厂控制。大规模设备连接将通过智能电表、物流跟踪和智能生物识别等应用改变测量的方式和内容。”

预计5G也会带来更高的可靠性和弹性。植入车辆、机器人甚至无人机中的高度移动设备不仅可以确保与操作员和系统之间的实时连接，还可以提供对异常情况的实时响应，从而确保操作更加顺畅。

对6G有什么期待

无线发展的下一阶段将是6G技术，预计将在未来7年内开发并推出，将无处不在的人工智能和实时分析紧密结合在一起。

三星电子于2020年7月首次概述了6G背后的概念。然后，该公司的“6G框架”于2023年6月由国际电信联盟(ITU)的一个工作组推出。国际电信联盟是联合国负责信息和通信技术合作的机构。三星研究院的HyoungJin Choi和另外两名三星同事领导了这个工作组。他们发表了一篇三星研究(Samsung Research)的文章，称国际电联的最终批准预计将在今年年底前完成。

正在开发的标准“旨在通过与现有IMT-2020 (5G)相比进一步改善服务和性能，提供沉浸式体验、超连接和超低延迟服务，”Choi和他的合著者解释说。

他们表示，6G将“通过通信和人工智能的融合，以及通信和传感的融合”，代表着对其前身的一种进步。沉浸式多媒体和多感官互动是通过“广域多维感测来实现的，它可以提供有关未连接物体、连接设备及其运动和周围环境的空间信息。”