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摘要：ITU（International Telecommunication Union，国际电信联盟）为第五代移动通信（5G）定义了eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）、uRLLC（低时延高可靠）3种特性，以全新的移动通信系统架构，提供10Gbit/s的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力。5G将开启万物互联的新时代，同时，作为第四次工业革命的重要基石，工业互联网是5G最重要的应用场景，5G+工业互联网已经成为重要的探索方向。进入工业4.0时代，工业企业均面临生产及服务转型，5G将成为工业产业转型升级的关键支撑技术。机器视觉是工业生产环境中重要的技术应用，机器视觉通过计算机软件获取物体图像特征点以分析物体特征的技术手段。基于此，本文对基于5G的极其视觉应用场景分析研究。
关键词：5G;视觉应用;场景分析
第五代移动通信系统技术（简称5G技术或5G）时代的到来，使数字信息资源的服务环境产生了重大变化。5G高速度、高并发、高兼容、高安全和低时延等特征，可以为万物互联提供超大带宽，改善数据的研究和数字信息服务环境，而人工智能、物联网、虚拟/ 增强现实（VR/AR）等新兴技术进一步发展，促进了传统移动互联网媒体业务的优化和体验升级，也必然会推动网络数字资源的智能管理及服务向更深层次发展。机器视觉（Ma-chine Vision，MV）作为人工智能（AI）的一个分支，以机器代替人眼来做判断和测量，帮助人们看得更清楚、更迅速、更广阔。2020年，随着5G商用的逐渐铺开，万物互联渐行渐近，机器视觉技术及其应用成为重中之重。
1、5G基本概况
5G是第五代移動通信网络，不同于2G到4G时代重点关注移动性和传输速率，5G不仅要考虑增强宽带，还要考虑万物互联、关键技术、未来需求、演进路径等多个维度。5G最初将与现有4G网络结合运行，然后在后续版本发展为完全独立的网络。高速率、低时延和海量连接是5G网络的三大优势。在峰值数据速率方面提升了20倍，由1Gbit/s提升至20Gbit/s;在延迟时间方面由10ms降低至1ms，支持极低延迟要求的网络服务;在连接密度方面由5210设备量/ 千米提升至6210设备量/ 千米，支持更多数量的机器设备连接。因此，5G网络开始具备渗透垂直行业的能力，支持的应用场景包括增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）以及大规模机器通信（mMTC）3大场景。为达到5G多应用场景和多样化的无线网络业务需求，5G网络在MIMO-OFDM的架构上进行了全新的设计，具备新架构、新设计、新频段、新天线四大关键技术特点。其中，新架构采用CU-DU的网络架构，集中单元（CU）负责实时性较低的RRC/PDCP层功能，分布单元（DU）负责实时性较高的RLC/MAC/PHY层功能。新设计中引入了灵活的帧结构，以达到不同频段、不同应用场景及不同双工方式的业务需求。新频段采用多频段协同作用方式，首先是高中低频段联合组网，其次是5G与4G频段之间的交互，即独立与非独立的组网方式，最后是使用多频段联合传输，确保上行覆盖。新天线采用大规模天线阵列，相比于4G系统2～8通道的设计，在5G中16～64通道的设备在中频段成为主流。
2、基于5G的视觉应用场景分析
随着自动化控制的移动性需求，如不同位置、地点的制造，甚至柔性制造，对数据采集的移动接入提出了新的要求，使用WIFI模块和云端处理都成为处理移动数据的一张方式，但是对数据流量、接入数量、时延、稳定性都提出更高的要求，5G云化机器视觉系统解决方案更适合特定场景。5G+机器视觉场景的重点集中在以下应用场合。（1）可移动工业机器：工厂视觉导航工厂自动AGV小车应用于制造业中，AGV小车通过5G+机器视觉的处理能够准确无误的调整行走搬运的路线，可准确有效地完成货物的搬运工作，大大提高了企业生产的柔性智能性以及企业的竞争力。
（2）固定工业机器：工业柔性视觉采用机器视觉技术的工业设备在进行柔性制造过程中，会采用移动技术特别是5G来满足生产需求，提高了生产的自动化程度，让不适合人工作业的危险工作环境变成了可能，让大批量、持续生产变成了现实，大大提高了生产效率和产品精度。重点面向5 大领域：图像识别应用、图像检测应用、视觉定位应用、物体测量应用、物体分拣应用。（3）厂区监控设备：工厂智能监控采用机器视觉技术的智能视频监控系统通过5G技术，扩展视频监控的移动性、范围和智能化。实现周界检测、越线检测、徘徊逗留检测、遗失检测、遗留检测、快速移动检测、打架检测、尾随检测、人群聚集、火灾烟雾检测、PTZ目标跟踪、视频故障分析、视频存储和回放等功能。
3、基于5G的视觉应用中出现的问题
3.1 技术要求高，资金投入大
工业互联网细分领域专业技术要求高，需不断满足多样的场景，工业互联网应用场景从设计、研发、运营等全生产要素的需求多样，个性化定制要求高，且工业互联网平台商、服务提供商、工业企业之间融合融通生态尚未形成，对5G关键技术、融合建设、网络部署等都有较大挑战。且5G设备、网络投资建设成本大，在一定程度上限制了在工业互联网领域尤其是中小微型企业的拓展。
3.2 虚拟化技术安全风险
5G网络功能虚拟化通过虚拟化技术对传统网络中的专用网络设备进行软、硬件解耦，并引入通用硬件，将网络功能运行在虚拟环境中以实现资源的动态配置和集中控制。5G网络切片也是采用虚拟化技术在一个物理网络上构建出多个面向不同业务特征的逻辑网络，可以同时支持多种不同类型的业务场景。虚拟化技术引发的安全风险主要表现在：一是在共享下层资源的基础上实现虚拟网络功能或网络切片，当某个虚拟网络功能或网络切片被攻击时，攻击者可以此为跳板攻击其他功能或切片。二是集中控制功能的点一旦被非法控制或功能失效，将影响整个系统的安全稳定运行。 3.3 企业智能化改造率较低，供需对接尚待解决
近几年国内企业大力推进智能制造，但很多企业还处于工业2.0向工业3.0过渡的阶，智能化改造需持续推进，在投入5G技术改造前需完成生产设备和产线的改造，目前很多工业企业尚未达到5G应用条件，这在一定程度上减缓了5G与工业互联网的融合应用速度。同时目前很多研究和沟通都仅限于通信行业内部，与工业互联网行业领域供需对接仍然存在问题。
4、基于5G的视觉应用场景分析策略
4.1 构建一体化的5G安全防护体系
当前网络空间面临的网络威胁复杂多样，存在着从业余黑客到高度组织化、高水平实体的多层次网络威胁行为实体。如ATP攻击常常就是以大国博弈和地缘安全竞争为背景，在高成本支撑下的有组织体系化攻击，攻击对象主要是关键信息基础设施和重要信息系统，此类攻击相比于传统的单点攻击更难防御，其危害也更大，特别是在5G开启万物互联的情况下。为了做好5G安全防护工作，不仅需要通过完善并强化已有的静态防护机制，还必须加快建设动态防护能力体系，建立健全5G网络威胁信息共享联动机制，实现兼顾结合面与覆盖面的一体化防护能力体系。其中“结合面”是指网络安全防护能力与物理设备、网络系统、应用数据和用户等各个层级的深度结合，“覆盖面”是指将网络安全防护能力部署到从网络基础设施到应用系统的每一个部分。从而实现网络威胁监测、全局态势感知、预警防护、联动应急处置一体化的动态综合防御能力。
4.2 加强关键技术研发，引入社会资本
鼓励行业龙头企业、工业互联网平台供应商、科研院所、高校等政产学研多方力量通过建立5G创新中心、研发中心、实验室、产业联盟等联合推进关键技术及产品的研发工作和产业化应用，打造5G+工业互联网平台，建立融合应用生态。充分利用大数据、工业和信息化、科技等专项资金的撬动作用，鼓励民营企业积极投资5G发展，鼓励与基金、银行信贷合作研发5G+工业互联网金融产品，扶持中小微工业企业开展5G应用。
4.3 打造多方参与协同的安全治理格局
5G技术在各领域应用的深入，将逐渐打破经济社会各领域的边界，网络安全与工业、农业、交通、能源和医疗等垂直领域实体安全问题融合交织，安全风险不断变化，这就需要持续开展安全风险跨领域、跨行业评估，强化评估结果转化和运用，并结合5G各垂直领域特点开展行业应用相关安全标准研究。同时要充分发挥政府部门、企业、标准化组织、研究机构和用户等各方的能动性，明晰各方安全责任，打造多方参与协同的5G安全治理格局。另外要明确5G产业链中设备供应商、网络运营商、应用服务提供商等各个不同主体的安全责任和义务，加强各个主体之间的协同合作，不断完善关键信息基础设施保护、网络信息治理和个人信息保护等相关法律法规和制度，确保设备供应商、网络运营商和服务提供商等各主体把所担负的职责落到实处。
5、结束语
5G与工业互联网要融合应用发展，需要社会各方共同努力，完善顶层设计，鼓励加强关键技术研发、标准制定，同时引入专业人才和民间资本，共同探索多方共赢的商业合作模式，以5G独有的技术优势助力在工业互联网领域形成转型升级新模式，培育新增长点，实现生产要素重构。
参考文献：
[1] 章南.5G+智慧城市：新机遇将涌现[J].中国公共安全，2019（12）：67-69.
[2] 张志安，张世轩.5G时代的信息传播与舆论引导[J].传媒，2019（22）：13-15.
[3] 谭汪洋.5G时代视觉传播的智能化突破与发展空间[J].新闻记者，2019（08）：59-65.
[4] 陈秀云.5G技术对媒介内容生产的挑战[J].中国报业，2019（07）：22-24.
[5] 徐建明.5G时代智能视频监控在智慧城市建设中的发展与应用契机[J].中国安防，2019（04）：65-69.
[6] 韦译.5G时代虚拟现实和增强现实的发展[J].广西通信技术，2019（01）：1-4+14.
[7] 胡莉，張力伟.基于5G的智能视频监控系统设计[J].电信工程技术与标准化，2018，31（12）：55-58.
作者简介：
史梦露，女，汉族，就读于东南大学经济管理学院，研究方向：经济管理.
关键词：5G;视觉应用;场景分析
第五代移动通信系统技术（简称5G技术或5G）时代的到来，使数字信息资源的服务环境产生了重大变化。5G高速度、高并发、高兼容、高安全和低时延等特征，可以为万物互联提供超大带宽，改善数据的研究和数字信息服务环境，而人工智能、物联网、虚拟/ 增强现实（VR/AR）等新兴技术进一步发展，促进了传统移动互联网媒体业务的优化和体验升级，也必然会推动网络数字资源的智能管理及服务向更深层次发展。机器视觉（Ma-chine Vision，MV）作为人工智能（AI）的一个分支，以机器代替人眼来做判断和测量，帮助人们看得更清楚、更迅速、更广阔。2020年，随着5G商用的逐渐铺开，万物互联渐行渐近，机器视觉技术及其应用成为重中之重。
1、5G基本概况
5G是第五代移動通信网络，不同于2G到4G时代重点关注移动性和传输速率，5G不仅要考虑增强宽带，还要考虑万物互联、关键技术、未来需求、演进路径等多个维度。5G最初将与现有4G网络结合运行，然后在后续版本发展为完全独立的网络。高速率、低时延和海量连接是5G网络的三大优势。在峰值数据速率方面提升了20倍，由1Gbit/s提升至20Gbit/s;在延迟时间方面由10ms降低至1ms，支持极低延迟要求的网络服务;在连接密度方面由5210设备量/ 千米提升至6210设备量/ 千米，支持更多数量的机器设备连接。因此，5G网络开始具备渗透垂直行业的能力，支持的应用场景包括增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）以及大规模机器通信（mMTC）3大场景。为达到5G多应用场景和多样化的无线网络业务需求，5G网络在MIMO-OFDM的架构上进行了全新的设计，具备新架构、新设计、新频段、新天线四大关键技术特点。其中，新架构采用CU-DU的网络架构，集中单元（CU）负责实时性较低的RRC/PDCP层功能，分布单元（DU）负责实时性较高的RLC/MAC/PHY层功能。新设计中引入了灵活的帧结构，以达到不同频段、不同应用场景及不同双工方式的业务需求。新频段采用多频段协同作用方式，首先是高中低频段联合组网，其次是5G与4G频段之间的交互，即独立与非独立的组网方式，最后是使用多频段联合传输，确保上行覆盖。新天线采用大规模天线阵列，相比于4G系统2～8通道的设计，在5G中16～64通道的设备在中频段成为主流。
2、基于5G的视觉应用场景分析
随着自动化控制的移动性需求，如不同位置、地点的制造，甚至柔性制造，对数据采集的移动接入提出了新的要求，使用WIFI模块和云端处理都成为处理移动数据的一张方式，但是对数据流量、接入数量、时延、稳定性都提出更高的要求，5G云化机器视觉系统解决方案更适合特定场景。5G+机器视觉场景的重点集中在以下应用场合。（1）可移动工业机器：工厂视觉导航工厂自动AGV小车应用于制造业中，AGV小车通过5G+机器视觉的处理能够准确无误的调整行走搬运的路线，可准确有效地完成货物的搬运工作，大大提高了企业生产的柔性智能性以及企业的竞争力。
（2）固定工业机器：工业柔性视觉采用机器视觉技术的工业设备在进行柔性制造过程中，会采用移动技术特别是5G来满足生产需求，提高了生产的自动化程度，让不适合人工作业的危险工作环境变成了可能，让大批量、持续生产变成了现实，大大提高了生产效率和产品精度。重点面向5 大领域：图像识别应用、图像检测应用、视觉定位应用、物体测量应用、物体分拣应用。（3）厂区监控设备：工厂智能监控采用机器视觉技术的智能视频监控系统通过5G技术，扩展视频监控的移动性、范围和智能化。实现周界检测、越线检测、徘徊逗留检测、遗失检测、遗留检测、快速移动检测、打架检测、尾随检测、人群聚集、火灾烟雾检测、PTZ目标跟踪、视频故障分析、视频存储和回放等功能。
3、基于5G的视觉应用中出现的问题
3.1 技术要求高，资金投入大
工业互联网细分领域专业技术要求高，需不断满足多样的场景，工业互联网应用场景从设计、研发、运营等全生产要素的需求多样，个性化定制要求高，且工业互联网平台商、服务提供商、工业企业之间融合融通生态尚未形成，对5G关键技术、融合建设、网络部署等都有较大挑战。且5G设备、网络投资建设成本大，在一定程度上限制了在工业互联网领域尤其是中小微型企业的拓展。
3.2 虚拟化技术安全风险
5G网络功能虚拟化通过虚拟化技术对传统网络中的专用网络设备进行软、硬件解耦，并引入通用硬件，将网络功能运行在虚拟环境中以实现资源的动态配置和集中控制。5G网络切片也是采用虚拟化技术在一个物理网络上构建出多个面向不同业务特征的逻辑网络，可以同时支持多种不同类型的业务场景。虚拟化技术引发的安全风险主要表现在：一是在共享下层资源的基础上实现虚拟网络功能或网络切片，当某个虚拟网络功能或网络切片被攻击时，攻击者可以此为跳板攻击其他功能或切片。二是集中控制功能的点一旦被非法控制或功能失效，将影响整个系统的安全稳定运行。 3.3 企业智能化改造率较低，供需对接尚待解决
近几年国内企业大力推进智能制造，但很多企业还处于工业2.0向工业3.0过渡的阶，智能化改造需持续推进，在投入5G技术改造前需完成生产设备和产线的改造，目前很多工业企业尚未达到5G应用条件，这在一定程度上减缓了5G与工业互联网的融合应用速度。同时目前很多研究和沟通都仅限于通信行业内部，与工业互联网行业领域供需对接仍然存在问题。
4、基于5G的视觉应用场景分析策略
4.1 构建一体化的5G安全防护体系
当前网络空间面临的网络威胁复杂多样，存在着从业余黑客到高度组织化、高水平实体的多层次网络威胁行为实体。如ATP攻击常常就是以大国博弈和地缘安全竞争为背景，在高成本支撑下的有组织体系化攻击，攻击对象主要是关键信息基础设施和重要信息系统，此类攻击相比于传统的单点攻击更难防御，其危害也更大，特别是在5G开启万物互联的情况下。为了做好5G安全防护工作，不仅需要通过完善并强化已有的静态防护机制，还必须加快建设动态防护能力体系，建立健全5G网络威胁信息共享联动机制，实现兼顾结合面与覆盖面的一体化防护能力体系。其中“结合面”是指网络安全防护能力与物理设备、网络系统、应用数据和用户等各个层级的深度结合，“覆盖面”是指将网络安全防护能力部署到从网络基础设施到应用系统的每一个部分。从而实现网络威胁监测、全局态势感知、预警防护、联动应急处置一体化的动态综合防御能力。
4.2 加强关键技术研发，引入社会资本
鼓励行业龙头企业、工业互联网平台供应商、科研院所、高校等政产学研多方力量通过建立5G创新中心、研发中心、实验室、产业联盟等联合推进关键技术及产品的研发工作和产业化应用，打造5G+工业互联网平台，建立融合应用生态。充分利用大数据、工业和信息化、科技等专项资金的撬动作用，鼓励民营企业积极投资5G发展，鼓励与基金、银行信贷合作研发5G+工业互联网金融产品，扶持中小微工业企业开展5G应用。
4.3 打造多方参与协同的安全治理格局
5G技术在各领域应用的深入，将逐渐打破经济社会各领域的边界，网络安全与工业、农业、交通、能源和医疗等垂直领域实体安全问题融合交织，安全风险不断变化，这就需要持续开展安全风险跨领域、跨行业评估，强化评估结果转化和运用，并结合5G各垂直领域特点开展行业应用相关安全标准研究。同时要充分发挥政府部门、企业、标准化组织、研究机构和用户等各方的能动性，明晰各方安全责任，打造多方参与协同的5G安全治理格局。另外要明确5G产业链中设备供应商、网络运营商、应用服务提供商等各个不同主体的安全责任和义务，加强各个主体之间的协同合作，不断完善关键信息基础设施保护、网络信息治理和个人信息保护等相关法律法规和制度，确保设备供应商、网络运营商和服务提供商等各主体把所担负的职责落到实处。
5、结束语
5G与工业互联网要融合应用发展，需要社会各方共同努力，完善顶层设计，鼓励加强关键技术研发、标准制定，同时引入专业人才和民间资本，共同探索多方共赢的商业合作模式，以5G独有的技术优势助力在工业互联网领域形成转型升级新模式，培育新增长点，实现生产要素重构。
参考文献：
[1] 章南.5G+智慧城市：新机遇将涌现[J].中国公共安全，2019（12）：67-69.
[2] 张志安，张世轩.5G时代的信息传播与舆论引导[J].传媒，2019（22）：13-15.
[3] 谭汪洋.5G时代视觉传播的智能化突破与发展空间[J].新闻记者，2019（08）：59-65.
[4] 陈秀云.5G技术对媒介内容生产的挑战[J].中国报业，2019（07）：22-24.
[5] 徐建明.5G时代智能视频监控在智慧城市建设中的发展与应用契机[J].中国安防，2019（04）：65-69.
[6] 韦译.5G时代虚拟现实和增强现实的发展[J].广西通信技术，2019（01）：1-4+14.
[7] 胡莉，張力伟.基于5G的智能视频监控系统设计[J].电信工程技术与标准化，2018，31（12）：55-58.
作者简介：
史梦露，女，汉族，就读于东南大学经济管理学院，研究方向：经济管理.