5G时代下的新远程移动办公场景需求与支撑技术

将从２０１８年的５１亿增加至２０２３年的５７亿［１］，

在未来将有更多的用户享受到移动通信带来的便捷．５Ｇ作为新一代移动通信技术，其发展备受全球各国瞩目．

我国５Ｇ发展也在党和国家领导人的关心下稳步前进，早在２０１８年１２月，习近平总书记在中央经济工作会议上就提出要“加快５Ｇ商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”．２０１９年６月，我国向４家公司颁发了５Ｇ商用牌照，标志着５Ｇ在我国的商用迈出了坚实的一步．

自２０２０年１月湖北省武汉市爆发新型冠状病毒肺炎疫情以来，５Ｇ技术在远程办公、远程会议、远程会诊和患者救助等领域展现出巨大的优势，特别在远程办公领域，５Ｇ时代的远程办公降低了企业的运营成本，提高了员工的主观能动性，还通过减少人与人之间的接触防止疫情的蔓延．在高带宽、高移动性、高可靠性和低时延的５Ｇ网络

支持下［

２］

，远程办公不再仅仅是原先的远程视频会议或者搭建虚拟专用网络（ｖｉｒｔｕａｌ　ｐｒｉｖａｔｅ　ｎｅｔ－ｗｏｒｋ，ＶＰＮ）

的办公形式，而是产生了多维度的变化．从其变化趋势来看，未来的远程办公不仅可以随时随地通过５Ｇ网络接入，具有极高的灵活性，同时也正在向着“虚拟”和“触觉”的方向发展．

未来的远程办公者不再是置身于单一的家庭场景中进行办公，而是通过技术手段（如虚拟现实技术）营造出类比于真实办公场景的虚拟场景．同时在视觉和听觉以外，借助一定的触感设备增加了触觉的维度，实现多参与者以更自然的方式在虚拟办公的场景中进行交互．在本文中，我们将介绍未来远程办公对５Ｇ网络的需求以及相关支撑技术的发展．

１　未来远程办公场景对５Ｇ网络的

需求

办公人员与未来远程办公场景的交互是建立

在人类的听觉、视觉和触觉与人类的反应时间相适应的基础上．同时，未来远程办公场景建立的实

时连接依赖于办公人员的感知时间需求．未来远程办公场景的实现需要５Ｇ网络具备超低的反应时

延、保证超高的可靠性连接以及在安全和隐私方面作好防护．

１．１　超低反应时延

针对未来远程办公场景，时延是一个很重要的参数，合理的时延范围能够保证在虚拟环境中参与者体验的连续性，同时也保证远程办公环境的服务质量．人类的听觉、视觉和触觉的反应时间

分别为１００ｍｓ，１０ｍｓ和１ｍｓ［３］

，

针对无触觉参与的远程办公场景如虚拟视频会议办公，时延需要同时满足人类听觉和视觉的需求，即该场景下的时延不高于１０ｍｓ．《ＶＲ时代降临，如何利用移动网络传输３６０°视频流》一文显示，有虚拟现实（ＶＲ）

设备参与的场景中７ｍｓ的时延是比较理想的［４］

．

针对有触觉维度参与的远程办公场景，如远程医疗手术场景中，在满足听觉和视觉时延的基础上，更加需要满足触觉的时延需求，即时延应不大于１ｍｓ．合理的时延范围能够保证远程办公各场景有序、合理的运行．在５Ｇ研究初期，国内外的５Ｇ研究机构就提出了１ｍｓ的端到端时延要求，因此随着５Ｇ网络的建设和完善，１ｍｓ的时延是可以在未来实现的．

１．２　超高可靠性连接

移动网络能够为用户提供无处不在的连接．超高可靠性连接是维持未来远程办公场景正常运行的必要条件，而移动网络提供足够的带宽是确保超高可靠性连接的前提．在未来远程移动办公场景下，网络承载的流量内容也发生相应变化，因为需要形成虚拟的场景，办公人员在该场景中体验的应该是一个３Ｄ的视觉效果，势必左右眼传输的信息有差异，所以网络承载的流量内容从原先的基本视频流变成了现在的３６０°视频流．在《ＶＲ时代降临，如何利用移动网络传输３６０°视频流》中，作者研究了在未来８Ｋ分辨率、帧率１２０ｆ／／ｓ无压缩的高清虚拟现实场景中，带宽应该最低满足１Ｇｂ－

ｐ

ｓ［４］

．因此，为了满足未来虚拟办公场景对带宽的需求，同时保证在触觉场景中１ｍｓ的时延需求，

５Ｇ网络为单一用户所提供带宽应满足无压缩的３６０°视频流的带宽需求，即上面提到的８Ｋ分辨

率、帧率１２０ｆ／／ｓ的刷新率下带宽应该大于１Ｇｂ－ｐ

ｓ．可靠性能够借助一系列的科技手段在移动网络中的物理层、链路层以及更高层中实现．误码率是衡量可靠性的一个重要指标，常规应用场景的

流和工业应用等场景中扮演着极其重要的角色．根据思科发布的互联网报告，全球的移动用户数量

现代移动通信技术已经广泛渗透到我们社会生活的方方面面，尤其在移动支付、医疗、教育、物５Ｇ时代下的新远程移动办公场景需求与支撑技术

误码率目标为低于１０－５．而在保证可靠性需求与实时性需求的基础上，５Ｇ应用的误码率要求为低于１０－７［５］．

１．３　安全性和隐私

在未来远程移动办公场景中，安全性和隐私也是必须解决的问题．远程移动办公的应用中会携带用户的丰富信息集，包括他们访问的位置、他们与环境的交互信息、与其他人的交互信息等．在保证超低时延和超高可靠性的前提下，可以在物理层传输中引入低计算复杂度的加密算法，以保证未来远程办公场景的安全．创新的编码技术如生物指纹，也可用于未来远程移动办公场景中，因为在这种编码方式下，只有认证通过的接收者才能处理安全信息，即使译码设备具有无穷的计算能力也不能解码．

２　发展建议

为解决未来远程移动办公所要求的超低反应时延、超高可靠性连接以及安全性和隐私等现实问题，提升远程移动办公者的用户体验，推动远程移动办公的普及，建议加大对以下几个支撑性技术的研发力度和人力物力投入．

２．１　边缘计算

虚拟远程办公场景对时延的要求苛刻，数据经过５Ｇ网络和核心网传输至数据中心处理，必定会引起更长的传输时延和排队时延，同时，网络情况的变化必然会引起可靠性和安全性的降低．边缘计算能够在５Ｇ网络虚拟办公场景下将产生的数据放置在网络边缘处理，从而降低传输时延．为了进一步降低数据处理的时间，还可以针对不同的远程办公场景应用，制定相应的边缘缓存算法和预测算法，这些算法也是边缘智能能够顺利实现的核心．

同时，针对边缘计算可能带来的可靠性和安全性降低，可以通过一定的认证机制，让数据在完全受信任和安全的环境中执行．这些认证机制包括对称加密、非对称加密．现今的移动边缘计算（ｍｏｂｉｌｅ　ｅｄｇｅ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＭＥＣ）技术［６］，如ｃｌｏｕｄ－ｌｅｔ［７］、雾计算［８］能够和５Ｇ技术结合，在边缘为移动办公场景提供支撑．

２．２　智能网络技术

对于５Ｇ背景下的远程办公应用，动态、智能的网络资源分配方案可以确保最大化地利用无线资源来满足远程办公应用的需求．

智能网络可以实现网络资源切片．通过对现有网络资源的整合和划分，预先规划出网络资源对应多样化的应用需求，可以提升网络资源的利用效率．智能化的网络技术除了能够实现动态网络资源切片外，还能够实现资源隔离和资源定制功能，为远程移动办公应用制定和分配合理的网络资源，以确保参与人员体验和应用的ＱｏＥ（ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）．智能网络快速的网络资源整合能力，能够完成应用的快速响应，进一步降低时延．为了实现智能网络的部署，部署网络功能虚拟化和软件定义网络显得格外迫切．网络功能虚拟化（ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，ＮＦＶ）［９］将网络功能与硬件基础结构分离开来；网络功能可以作为可在任何标准云计算基础架构中部署的软件模块进行管理．另一方面，软件定义网络（ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｆｉｎｅｄ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ＳＤＮ）［１０］提供了一种架构框架，其中控制平面和数据平面是分离的，并且可以通过基于软件的控制器实现网络控制的直接可编程性．ＳＤＮ技术可以有效地提高网络智能化水平和资源整合能力，同时ＮＦＶ技术能够合理地协助边缘智能技术的展开，对各种形式的远程办公应用给予合理的计算资源的分配与管理．

２．３　人工智能

上面提到的技术主要是从５Ｇ网络的角度去提升远程办公场景的用户体验，同时先进的人工智能算法能够在其基础上进一步优化远程办公应用．人工智能算法不仅能够合理地规划远程办公应用在５Ｇ网络边缘如何缓存，同时还可以利用前期采集、建立的用户数据，采用如强化学习等方法，预测某一区域在某一时段对远程办公应用的依赖情况，智能化地分配网络和计算资源，以保证５Ｇ网络的合理有序运行．此外，还可以应用深度强化学习，自动合理地调节人工智能算法参数，从而使响应远程办公应用的对象单元能够自动学习所请求的内容．

人工智能技术的发展，在降低５Ｇ网络的人工维护成本的同时，进一步提升了网络性能以及对远程办公应用的响应处理，从而优化了远程办公应用的处理效率．

３　结束语

随着全球范围内５Ｇ浪潮的加速到来，５Ｇ在民用、工业以及军事领域的应用场景已然成为研究的热点．远程移动办公场景作为有代表性的民用应用场景，在未来有着广阔的发展空间．本文首先介绍了远程移动办公场景对５Ｇ网络的需求，然后分析了在５Ｇ背景下，应重点发展哪些支撑性技术，以推动远程移动办公的普及．

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vhxl.html