京汉远程会诊背后的黑科技

2月8日，在武汉协和医院西院新冠肺炎病区举行了一场特别的会议。为什么说特别？因为会议参会人员相距有1200公里之远。

北京和武汉两地医护人员使用“黑科技”实现了远程病例讨论，远程会议室设置在武汉协和医院西院区住院楼第10层病区，参会的一方是北京医疗队北京朝阳医院医疗团队，而屏幕另一端的是北京朝阳医院本院的会议室。

通过“黑科技”，北京朝阳医院与武汉协和医院西院区的两间会议室联成了一体。在这次远程讨论中，专家对两名患者的病例进行了详细分析。这是新型冠状病毒疫情出现以来，北京医疗队利用“黑科技”的首次实战。那这次北京武汉远程会诊背后的“黑科技”究竟是什么呢？答案是：5G。

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5G的故事

故事还要从2019年6月6日开始讲起，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家运营商发放5G商用牌照。我国正式进入 5G 商用元年。

5G就是第五代移动通信系统，它和大哥大变成智能手机，绿皮火车变成和谐号，doc系统变win10系统一样，都是一种大幅度的技术升级。与4G相比，5G将作为一种全新的网络架构，提供10Gbps以上的峰值速率、更佳的移动性能、毫秒级时延和超高密度连接。

5G主要特点是波长为毫米级，超宽带，超高速度，超低延时。1G实现了模拟语音通信，大哥大没有屏幕只能打电话；2G实现了语音通信数字化，功能机有了小屏幕可以发短信了；3G实现了语音以外图片等的多媒体通信，屏幕变大可以看图片了；4G实现了局域高速上网，大屏智能机可以看短视频了，但在城市信号好，老家信号差。1G到4G都是着眼于人与人之间更方便快捷的通信，而5G将实现随时、随地、万物互联，让人类敢于期待与地球上的万物通过直播的方式无时差同步参与其中。

上图是IMT-2020（5G）推进组发布的5G总体愿景概览图。从图中我们可以看出5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。5G将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，为用户带来身临其境的信息盛宴；5G将拉近万物的距离，通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。

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5G关键技术

5G 网络的总体架构包括无线接入网、传输网以及核心网，需要大规模天线阵、超密集组网、新型多址、网络切片、云化网络等多种关键性技术做支撑，它们保证了 5G 网络的高速率、低时延、广覆盖、大连接、高安全及灵活部署能力。5G 的关键技术包括毫米波通信、大规模天线、网络切片和边缘计算等。

2.1 毫米波通信

5G 在无线侧的关键技术以毫米波通信和大规模天线技术为代表，但目前中低频段的带宽已被广播和 2G/3G/4G 占用，因此 5G 将开拓高频段毫米波进行无线网络部署。毫米波是指波长为 1〜10 mm 的电磁波，对应频率为 30〜300 GHz。相比而言，4G 长期演进（LTE）频 段最高频率的载波在 2 GHz 左右，而可用频谱带宽只有100 MHz；因此，如果使用毫米波频段，带宽宽度是 4G 的几十倍，传输速率也可得到巨大提升。

2.2 大规模天线

随着5G 进一步发展和运行效率的不断提升，传统的多天线技术已难以有效满足 5G 通信网络呈指数式增长的无线数据发展需求。因此，在面临5G传输速率和系统容量等多方面重大挑战的同时，天线数目将随之不断增长。毫米波的缺点是传输损耗大，因此需要配合使用大规模天线技术。大规模天线技术是指多根天线同时发送，接收多路信号流，这样能有效提升信号的覆盖范围以及传输速率，弥补毫米波在传输过程中的损耗，进而提高无线频谱效率，提升信号质量。

2.3 网络切片

网络切片是指对于不同用户的业务流量，无线接入网和核心网进行不同的处理。5G 时代的业务场景极为丰富，不同场景对网络的时延、可靠性、移动性甚至是计费方式都有着不同的需求，为不同的应用场景单独铺设专用的网络成本巨大且不现实；因此，需要将一张物理网络切分成多个虚拟网络切片，每个虚拟切片提供差异化的网络性能及业务功能。通过网络切片分层，能够按需求灵活地提供多种网络服务。运营商通过切片管理的功能，结合虚拟化资源平台，来提供专用的逻辑网络。

2.4 边缘计算

5G的边缘计算是将运算与存储能力部署到离用户和应用更近的网络边缘，极大降低信令、消息的回传时延，实现海量数据的实时化处理，以满足无人驾驶、工业控制等对网络时延要求极高的业务需求。同时，边缘计算还可以将“云”灵活部署在网络的各个位置，为用户提供灵活、敏捷的网络体验。

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5G助力智慧医疗

5G正在进入千行百业，其中5G医疗是重要分支，5G所具备的高速率、高可靠、低时延等性能，将使其成为推动医疗健康应用场景的技术手段。远程会诊是医师通过医疗机构远程医疗服务平台在线询问病史、听取患者主诉，查看包括影像、超声、心电等信息，提供治疗方案或开具处方等。传统的远程会诊采用有线连接方式进行视频通信，建设和维护成本高、移动性差。

5G网络高速率的特性，使其能够支持4K/8K的远程高清会诊和医学影像数据的高速传输与共享，并让专家能随时随地开展会诊，提升诊断准确率和指导效率，促进优质医疗资源下沉。移动医护是将医生和护士的诊疗护理服务延伸至患者床边。传统的移动医护一般采用Wi-Fi网络进行操作，但往往存在网络性能差等问题，影响查房和护理服务的质量和效率。

医护人员通过5G网络则可以在日常查房护理的基础上实现影像数据和体征数据的移动化采集和高速传输、移动高清会诊。此外，在放射科病房、传染病房等特殊病房，医护人员还可以控制医疗辅助机器人移动到指定病床，在保护医务人员安全的前提下，完成远程护理服务。

5G技术与医疗领域的创新融合还将催生出多种新型无线医疗场景。按照医疗健康服务的业务特征与场景需求，5G在医疗健康领域的应用场景可分为3类：

①是基于医疗设备数据无线采集的医疗监测与护理类应用，主要包括基于5G技术的无线监护、无线输液、患者实时位置采集与监测、健康管理等；

②是基于视频与图像交互的医疗诊断与指导类应用，主要包括实时调阅患者影像诊断信息的移动查房、采用医疗服务机器人的远程查房、远程实时会诊、应急救援指导、远程教育、无线手术示教和专科诊断等；

③是基于智能设备的远程操控类应用，主要包括远程机器人超声检查、远程机器人内窥镜检查和远程机器人手术等。

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5G远程会诊案例

除了本次8号京汉远程会诊外，早在2019年5月14日就有一例5G网络远程会诊。四川电信与华西医院联合创新实践的 “5G智慧医疗应用示范”——全国首例多地联合远程会诊及实时纤维支气管镜手术演示指导在四川大学华西医院举行。通过电信5G网络，四川大学华西医院、四川大学华西医院龙泉医院、遂宁市中心医院三地同时连线，三家医院连线的画面清晰流畅。这是首次多地联合远程会诊及实时纤维支气管镜手术演示指导。

华西医院院长李为民认为“5G最大的优势是‘两高一低’。高速度，高流畅，低延时，在医疗健康行业具有极大的应用优势。” 他说，过去我们的远程医疗往往解决不了实时的问题，使得过去的远程医疗，往往是会诊的咨询，而不是真正的远程医疗。远程医疗必须是能真切、清晰地看到病人，5G的应用解决了这一问题。 “5G在医疗中的应用将推动患者就医模式的转变。”他表示，具体而言，可以实现远程门诊，患者不再必须与医生面对面，通过穿戴监测设备，可将监测数据实时传给远在千里的医生。同时，还可进行远程手术，医生利用机器人可进行远程操控。

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结语

远程医疗只是5G的落地应用场景之一，随着 5G 移动通信技术的日趋成熟，信息互联将进入崭新的时代。5G 技术将增强网络带宽，大幅提高海量物联，提供高可靠低时延的连接保障。同时也将促进通信网、互联网、物联网的深度融合，使人与人、物与物、人与物之间能够更为便捷、快速、广泛的连接与交互。

在可预期的 5 ～ 10 年内，5G 相关技术积累和材料研发足够，低时延、低功耗都不再是问题。机器有望获得远超人类的反应能力，自动工厂将使人类得到解放。各类感应设备的急剧增多，它们不仅遍布体外环境，甚至有可能被植入人体。全覆盖全天候的环境监测、治安监控、灾难预警、远程医疗等等都不会停留在纸面上，这些将为人们的安全、健康保驾护航，为人们的发展、进步奠定基础。

参考资料

1.严斌峰，袁晓静，胡博．5G技术发展与行业应用探讨．中兴通讯技术.

2.戈晶晶. 5G赋能智慧医疗.中国信息界.

3.王哲. 5G为智慧医疗赋能. 中国报道.

4.李珊，张春明，汪卫国．5G 商用起步，融合应用蓬勃兴起．中兴通讯技术.

5.高伟.探究5G移动通信技术与应用. 计算机产品与流通.