5G、元宇宙、未來(lái)汽車(chē)……2022年需要重點(diǎn)關(guān)注的七大核心技術(shù)

每到歲末年初，都會(huì)有各種媒體和機(jī)構(gòu)發(fā)布各種預(yù)測(cè)和排名，我們也不能免俗，盤(pán)點(diǎn)了2022年最值得重點(diǎn)關(guān)注的七大核心技術(shù)，這些核心技術(shù)將廣泛的應(yīng)用在5G、元宇宙、智能座艙、物聯(lián)網(wǎng)智能終端等多個(gè)領(lǐng)域，值得重點(diǎn)關(guān)注。

 一、第三代交互

2021年可以說(shuō)是元宇宙元年，有很多專(zhuān)家甚至認(rèn)為元宇宙就是下一代的互聯(lián)網(wǎng)，也有不少人認(rèn)為元宇宙是一場(chǎng)炒作出來(lái)的騙局。

目前業(yè)內(nèi)對(duì)于什么是元宇宙有一些基本的判斷，一款元宇宙產(chǎn)品應(yīng)該包括八大關(guān)鍵特征：身份（Identity）、朋友（Friends）、沉浸感（Immersive）、低延遲（LowFriction）、多元化（Variety）、隨地（Anywhere）、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（Economy）和文明（Civility）。

元宇宙六大支撐技術(shù)

可以將元宇宙看作是一個(gè)游戲，但又不僅僅是一個(gè)游戲。空間計(jì)算、去中心化、人機(jī)接口和基礎(chǔ)設(shè)施是構(gòu)建元宇宙的技術(shù)基礎(chǔ)。目前業(yè)界較為認(rèn)可的是《元宇宙通證》一書(shū)提出的元宇宙BIGANT六大技術(shù)全景圖，主要包括區(qū)塊鏈技術(shù)、交互技術(shù)、電子游戲技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成熟度曲線(xiàn)（2020）

如果說(shuō)其它的技術(shù)都不僅僅用于元宇宙應(yīng)用，那么交互技術(shù)是專(zhuān)屬于元宇宙的核心技術(shù)，主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)（MR）、全息影像技術(shù)、腦機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)等。交互技術(shù)的持續(xù)迭代升級(jí)，為元宇宙用戶(hù)提供沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)階梯，不斷深化感知交互。很多人認(rèn)為基于高度沉浸式的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）實(shí)現(xiàn)的虛擬游戲宇宙（如《頭號(hào)玩家》中的“綠洲”）是元宇宙發(fā)展的終極形態(tài)。截止到去年年底，虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)成熟度如上圖所示，可以看出有相當(dāng)多的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展至主流所需年限在5到10年內(nèi)，甚至部分技術(shù)如智能隱形眼鏡、全息顯示等需要十年以上的發(fā)展年限。除了前述網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)外的發(fā)展外，交互技術(shù)還需在近眼顯示、渲染計(jì)算、內(nèi)容制作和感知交互等方面進(jìn)一步發(fā)展突破。

多模交互的超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，需要虛擬世界與真實(shí)世界的無(wú)縫融合，并能夠準(zhǔn)確感知、還原世界，在虛實(shí)結(jié)合的混合現(xiàn)實(shí)世界中理解用戶(hù)的意圖。此外，多模交互需要打通視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等多種感官體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)人與成千上萬(wàn)種邊緣設(shè)備之間的交互。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要將用戶(hù)所處的整體環(huán)境作為一個(gè)超級(jí)數(shù)字世界來(lái)對(duì)待，依托語(yǔ)言、肢體、觸覺(jué)、光感、腦機(jī)、表情、意識(shí)等，進(jìn)行信息采集和傳輸，并識(shí)別用戶(hù)意圖、再通過(guò)裸眼3D、全息投影、AR眼鏡、數(shù)字嗅覺(jué)和數(shù)字觸覺(jué)等科技呈現(xiàn)給用戶(hù)，從而實(shí)現(xiàn)超現(xiàn)實(shí)的交互體驗(yàn)。

在超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)里，傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)和多點(diǎn)觸摸交互已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足XR設(shè)備的交互要求。簡(jiǎn)單的說(shuō)，在沒(méi)有實(shí)體屏幕和物理控制設(shè)備的前提下，人類(lèi)無(wú)法在一個(gè)虛擬三維環(huán)境里，通過(guò)簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或多點(diǎn)觸摸來(lái)完成復(fù)雜的命令輸出。以手勢(shì)操控為例，終端設(shè)備需要捕捉到三維空間內(nèi)手指的動(dòng)作，同時(shí)完成對(duì)時(shí)間和空間的判斷，并同步發(fā)出指令以完成用戶(hù)的意圖。終端設(shè)備還必須清晰判斷出用戶(hù)發(fā)出的語(yǔ)音指令，甚至根據(jù)用戶(hù)的行為習(xí)慣來(lái)判斷用戶(hù)的下一步意圖是什么。這種交互方式，就是我們常說(shuō)的本能交互--最大化以用戶(hù)心智模型出發(fā)，使用共識(shí)或易學(xué)、易用的操作，讓用戶(hù)少點(diǎn)思考、少點(diǎn)疑惑、少點(diǎn)反復(fù)。

當(dāng)然，面向超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的交互仍存在不少挑戰(zhàn)。對(duì)移動(dòng)位置的控制來(lái)說(shuō)，設(shè)備需要完成用戶(hù)在三維空間上的原始解放。置身于近乎無(wú)限的在虛擬空間中，用戶(hù)可以在虛擬的三維空間中不受任何限制的移動(dòng)。這種不受限的行動(dòng)，雖然使用戶(hù)的感官上已經(jīng)從現(xiàn)實(shí)世界里脫離了出來(lái)，但自身仍然無(wú)法脫離物理世界。絕對(duì)的行動(dòng)自由，是對(duì)環(huán)境規(guī)則的否定。所以物理世界與數(shù)字世界仍然需要進(jìn)一步的融合，才能讓用戶(hù)擺脫現(xiàn)實(shí)世界的束縛真正進(jìn)入虛擬世界里去。這種融合的前提是：通過(guò)一種外部的框架來(lái)實(shí)現(xiàn)的支撐和隨動(dòng)。

用戶(hù)的手部操作一般占日常整體動(dòng)作的八成以上，如果沒(méi)有精準(zhǔn)的手部動(dòng)作捕捉、特征追蹤、動(dòng)作識(shí)別、空間定位系統(tǒng)，整個(gè)基于手部的操作環(huán)境都難以建立。手部操作的功能性體現(xiàn)在終端的業(yè)務(wù)執(zhí)行；手部操作表達(dá)性體現(xiàn)在窗口文字內(nèi)容輸出；手部操作的社交性體現(xiàn)在肢體語(yǔ)言上，由手勢(shì)和肢體動(dòng)作共同構(gòu)成。因此，手部交互設(shè)備除了要符合以上的基礎(chǔ)條件之外還要遵循輕量級(jí)、可拓展、開(kāi)放性強(qiáng)等特點(diǎn)。從某種程度上來(lái)說(shuō)，XR是人類(lèi)真正數(shù)據(jù)化自身的開(kāi)始。在這個(gè)起點(diǎn)，用戶(hù)的一切行為都可以被數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的范圍也有效擴(kuò)大了，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)一定是行為心理學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的勝利。除去用戶(hù)肢體行為形成的數(shù)據(jù)，用戶(hù)在任何位置的停留、視覺(jué)選擇、手部操作，都可以成為用戶(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)的采集范疇。而當(dāng)務(wù)之急，能否形成一套基于動(dòng)作、語(yǔ)言的數(shù)據(jù)輸入交互系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)階段繼續(xù)有效推進(jìn)XR發(fā)展演進(jìn)具有重要意義。有了高效的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，用戶(hù)才能提高表達(dá)效率，高效的輸入意味著用戶(hù)可以遵循更加可靠的輸入交互邏輯。

 二、RedCap

RedCap，全名是ReducedCapability，中文意思是“降低能力”。它是3GPP在5GR17階段，專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)研究的一種新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于RedCap這個(gè)名字，大家可能覺(jué)得比較陌生。其實(shí)，它此前的名字，可能有讀者聽(tīng)說(shuō)過(guò)，就是NRlight（NRlite）。

工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2021年8月底，我國(guó)建成5G基站超過(guò)100萬(wàn)個(gè)，占全球的70%以上，5G終端連接數(shù)超過(guò)了4億。文體娛樂(lè)、賽事直播、居住服務(wù)等消費(fèi)領(lǐng)域5G應(yīng)用加快探索，制造、礦山、醫(yī)療、港口等垂直行業(yè)5G應(yīng)用模式日漸清晰，在實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)程中發(fā)揮了重要的作用。5G縱然有著廣闊的前景，但其應(yīng)用痛點(diǎn)也需直面：成本比4G/4GCat-1高出很多，這是影響其廣泛落地的重要因素。為此，3GPPR17 標(biāo)準(zhǔn)引入了5GRedcap（精簡(jiǎn)化芯片標(biāo)準(zhǔn)），并將其作為高性能eMBB和URLLC標(biāo)準(zhǔn)以及低端海量物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT、LTE-M）標(biāo)準(zhǔn)共存的中速標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有5G RedCap，5GNR 就缺少物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果NB-IoT/eMTC是輕量級(jí)的4G，那么RedCap就是輕量級(jí)的5G。從技術(shù)特性上來(lái)說(shuō)，RedCap介于eMBB（超寬帶）和LPWA（低功耗廣域網(wǎng)，NB-IoT等）之間。RedCap主要針對(duì)的是帶寬、功耗、成本等需求都基于eMBB和LPWA之間的應(yīng)用。它的帶寬和通信碼率低于eMBB，但是遠(yuǎn)高于LPWA。它的功耗和成本高于LPWA，但是卻又遠(yuǎn)低于eMBB。

2019年6月，在3GPPRAN #84會(huì)議上，RedCap被首次作為一個(gè)R17Study Item（研究項(xiàng)目）出現(xiàn)在大家面前。2021年3月，3GPP正式通過(guò)了NRRedCap UE 標(biāo)準(zhǔn)化（即WorkItem）項(xiàng)目的立項(xiàng)。按計(jì)劃，3GPPR17凍結(jié)之時(shí)，就是RedCap標(biāo)準(zhǔn)化完成之日。

目前，由于新冠疫情的原因，3GPP陸續(xù)將R17的時(shí)間表推遲了9個(gè)月。根據(jù)最新的進(jìn)展，3GPPR17將于2022年6月份凍結(jié)。而3GPP正致力于在第 18版本中添加新的 5G RedCap NR功能，并進(jìn)一步擴(kuò)展業(yè)務(wù)場(chǎng)景。除R17的三大場(chǎng)景外，Rel.18將擴(kuò)展RedCap至智能電網(wǎng)等新應(yīng)用場(chǎng)景。與R17相比，Rel.18將進(jìn)一步降低RedCap的復(fù)雜度和所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率（目標(biāo)速率在10Mbps左右）。降低速率/復(fù)雜度的方法將在2022年Q2開(kāi)始的SI階段確定（SID已確定）。Rel.18WI在SI結(jié)束后開(kāi)展（WID目前待定），除SI確定的方案外，WI還可能進(jìn)一步完善節(jié)能機(jī)制（在非激活態(tài)引入eDRX），并引入更低的功率等級(jí)。支持基于位置/定位的服務(wù)應(yīng)用（例如資產(chǎn)跟蹤）。Rel.18RedCap將支持定位（或增強(qiáng)），SI階段將進(jìn)行性能評(píng)估和方案研究，必要的話(huà)將增強(qiáng)定位性能。（這部分的工作在Rel.18定位項(xiàng)目中開(kāi)展）

在元宇宙里，智能穿戴設(shè)備作為最貼近人體的節(jié)點(diǎn)，是虛實(shí)轉(zhuǎn)換中十分重要的角色。5G RedCap的導(dǎo)入，將有效解決5G智能穿戴設(shè)備的通信需求和續(xù)航需求。和5G設(shè)備相比，5GRedcap設(shè)備成本更低、體積更小、能耗更低。而5GRedcap的網(wǎng)絡(luò)速率（上下行50M/70Mbps）也能覆蓋絕大部分的穿戴設(shè)備要求。

 三、網(wǎng)絡(luò)切片
 

移動(dòng)通信技術(shù)從1G發(fā)展到2/3/4G，再到今天舉世矚目的5G，經(jīng)歷著一次次的技術(shù)革命。無(wú)論從模擬到數(shù)字，從語(yǔ)音到數(shù)據(jù)，還是從小帶寬、低速率到大帶寬、高速率，每一次變革都給我們的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。

根據(jù)香農(nóng)公式，每一次移動(dòng)通信技術(shù)的提升都圍繞著信道容量（下圖公式中等號(hào)左邊的“C”，也就是通常我們所說(shuō)的信息傳輸速率，單位bps）、帶寬（B）、信噪比（信號(hào)功率S與噪聲功率N的比值）大做文章。通過(guò)單載波帶寬的提升，復(fù)用技術(shù)的提升，信道編碼技術(shù)的升級(jí)等多種技術(shù)手段，將信息傳輸速率提升到現(xiàn)今的水平。

香農(nóng)公式：克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)提出了信息熵的概念，為信息論和數(shù)字通信奠定了基礎(chǔ)。

不過(guò)，面對(duì)日益紛繁復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)特性的不同需求（速率，時(shí)延，連接數(shù)量，能耗等方面），必然會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的情形，一張物理網(wǎng)絡(luò)顯然無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足5G所有的應(yīng)用場(chǎng)景。于是，5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)絡(luò)切片是通過(guò)虛擬化技術(shù)NFV（NetworkFunction virtualization）以及SDN（SoftwareDefined Network）技術(shù)，把運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行邏輯劃分，實(shí)現(xiàn)邏輯意義上的統(tǒng)一管理跟靈活切割，進(jìn)而將網(wǎng)絡(luò)資源以及服務(wù)進(jìn)行邏輯隔離。

具體來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)切片將為5G發(fā)展帶來(lái)以下三大好處：

一是以較低的成本使能行業(yè)應(yīng)用，減低企業(yè)使用5G門(mén)檻。如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商需要為每個(gè)企業(yè)或者每類(lèi)業(yè)務(wù)單獨(dú)部署一張網(wǎng)絡(luò)，這種模式的缺點(diǎn)是部署周期長(zhǎng)、建設(shè)成本高、調(diào)整不靈活。而網(wǎng)絡(luò)切片可以基于已有的公網(wǎng)來(lái)建設(shè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)，部署快、成本低、調(diào)整靈活，為5G進(jìn)入行業(yè)市場(chǎng)提供了一種新的選項(xiàng)。

二是促進(jìn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新。網(wǎng)絡(luò)切片可以為不同業(yè)務(wù)提供差異化的保障，5G應(yīng)用提供商可以和運(yùn)營(yíng)商配合，可為所有人群或特定客戶(hù)推出差異化的服務(wù)，使得5G業(yè)務(wù)更加豐富多彩。這樣，運(yùn)營(yíng)商不僅能夠進(jìn)入更多ToB垂直行業(yè)，如果與游戲、視頻等應(yīng)用提供商合作、最終由應(yīng)用提供商向消費(fèi)者提供差異化服務(wù)，也帶來(lái)“先ToB再ToC”的2B2C商業(yè)模式創(chuàng)新。

三是增加運(yùn)營(yíng)商收入。運(yùn)營(yíng)商提供差異化的業(yè)務(wù)保障后，可以進(jìn)行差異化的收費(fèi)，對(duì)于重點(diǎn)保障的業(yè)務(wù)，除了正常的流量費(fèi)之外，可以按保障級(jí)別收取一定的增值服務(wù)費(fèi)，提高整體的ARPU。例如，運(yùn)營(yíng)商部署的5G正在推動(dòng)基于差異化“服務(wù)”的連接包套餐創(chuàng)新，包括游戲、音樂(lè)、體育、社交媒體、視頻會(huì)議、教育和辦公軟件等方面的差異化網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)。

愛(ài)立信《5G商業(yè)潛能》報(bào)告預(yù)測(cè)，到2030年全球數(shù)字化經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)市值約3.8萬(wàn)億美金，而5G技術(shù)使能的經(jīng)濟(jì)收入約1.49萬(wàn)億美金，其中運(yùn)營(yíng)商能夠取得的市場(chǎng)價(jià)值約7000億美金。據(jù)IHSMarkit報(bào)告預(yù)測(cè)：到2035年，5G將在全球創(chuàng)造12.3萬(wàn)億美元經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。其中，5G網(wǎng)絡(luò)切片被業(yè)界公認(rèn)為是運(yùn)營(yíng)商進(jìn)入垂直行業(yè)市場(chǎng)、使能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的巨大機(jī)會(huì)和重要抓手?？梢哉f(shuō)，網(wǎng)絡(luò)切片重新定義了5G，使5G帶來(lái)的不僅是無(wú)線(xiàn)技術(shù)的飛躍，更是面向服務(wù)的靈活網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革。正因?yàn)橛辛司W(wǎng)絡(luò)切片，才能支撐起5G三大應(yīng)用場(chǎng)景的并發(fā)，才能實(shí)現(xiàn)5G承托起萬(wàn)物互聯(lián)的偉大理想。

 四、邊緣異構(gòu)計(jì)算

邊緣計(jì)算是在靠近物或者數(shù)據(jù)源頭的邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開(kāi)放平臺(tái)，就近提供邊緣智能化方案，滿(mǎn)足行業(yè)數(shù)字化在高實(shí)時(shí)性、低帶寬能耗，高安全隱私保護(hù)，高可靠性等方面的關(guān)鍵需求。

由于邊緣計(jì)算直接在靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方進(jìn)行計(jì)算，避免了數(shù)據(jù)的上傳與下載過(guò)程，具有較高的實(shí)時(shí)性。而且，邊緣端產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)不再全部傳遞到云端，對(duì)云端的帶寬以及能耗都有顯著的降低。邊緣計(jì)算將用戶(hù)的個(gè)人敏感隱私信息存儲(chǔ)在設(shè)備端，避免了傳輸帶來(lái)的安全隱患。數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)直接進(jìn)行計(jì)算，減低了由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及故障帶來(lái)的影響，具有較高的可靠性。

隨著5G時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，Gartner預(yù)測(cè)到 2025年企業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將有75%從傳統(tǒng)的中心或者云平臺(tái)轉(zhuǎn)向邊緣側(cè)。5G網(wǎng)絡(luò)和邊緣分布式計(jì)算結(jié)合在一起彼此增強(qiáng)，為行業(yè)新的產(chǎn)品與體驗(yàn)創(chuàng)造機(jī)遇。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)提供的高速率和低延遲，再加上在邊緣處理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與安全性，有望在汽車(chē)、媒體（VR/AR）、智慧城市、智慧醫(yī)療、智能制造等垂直領(lǐng)域有更大的發(fā)展空間。由于異構(gòu)計(jì)算可全面適合AI和大數(shù)據(jù)時(shí)代處理海量數(shù)據(jù)的需求,近年來(lái)發(fā)展極為迅速,成為數(shù)據(jù)中心、智能手機(jī)、5G、智能駕駛等應(yīng)用領(lǐng)域的主流芯片架構(gòu)。

圍繞異構(gòu)計(jì)算的底層架構(gòu),新一輪比拼已經(jīng)展開(kāi),無(wú)論是通用處理器、FPGA、GPU等通用器件,還是有種xPU等領(lǐng)域?qū)Ｓ锰幚砥骰蚣铀倨?各方勢(shì)力的拼殺已在暗潮涌動(dòng)。面向特定應(yīng)用的優(yōu)化,存在應(yīng)用與架構(gòu)相互匹配的問(wèn)題。搭建一個(gè)統(tǒng)一架構(gòu)不太現(xiàn)實(shí)。比較現(xiàn)實(shí)的是開(kāi)發(fā)架構(gòu)虛擬原型,由應(yīng)用驅(qū)動(dòng)得到一個(gè)架構(gòu),然后再去制造符合架構(gòu)的計(jì)算平臺(tái),最后實(shí)現(xiàn)架構(gòu)與應(yīng)用的統(tǒng)一。這種技術(shù)未來(lái)有可能作為異構(gòu)計(jì)算貫穿拉通的技術(shù)基礎(chǔ)。

在中美貿(mào)易戰(zhàn)背景下,沿著摩爾定律路線(xiàn),我國(guó)工藝、制造等很容易被封鎖,而異構(gòu)計(jì)算則提供了一個(gè)彎道超車(chē)的可能性。異構(gòu)計(jì)算實(shí)際上是從體系結(jié)構(gòu)上另辟蹊徑,因此,我國(guó)集成電路業(yè)可以嘗試用各種體系結(jié)構(gòu)匹配應(yīng)用,得到性能、功耗、能量效率的平衡,以彌補(bǔ)摩爾定律所損失的戰(zhàn)場(chǎng)。

2020年,英特爾發(fā)布了獨(dú)立顯卡iRISXeMax。在一系列的收購(gòu)行為后,英特爾彌補(bǔ)了PC產(chǎn)品線(xiàn)的關(guān)鍵零部件,也成功實(shí)現(xiàn)了XPU異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)。AMD對(duì)賽靈思的收購(gòu),也釋放出強(qiáng)化異構(gòu)計(jì)算布局的信號(hào)。在具備“CPU+GPU”計(jì)算架構(gòu)的基礎(chǔ)上,FPGA的可編程特質(zhì),能進(jìn)一步提升計(jì)算平臺(tái)的靈活性,從而適應(yīng)AI時(shí)代根據(jù)不同工作負(fù)載進(jìn)行加速的需求。英偉達(dá)收購(gòu)ARM,不僅彌補(bǔ)了缺乏CPU的短板,也將英偉達(dá)的AI計(jì)算平臺(tái)拓展到移動(dòng)生態(tài)。值得注意的是,ARM也在異構(gòu)計(jì)算有所涉獵。在國(guó)內(nèi)，紫光展銳為邊緣計(jì)算產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者提供了一套通用的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，幫助用戶(hù)進(jìn)行性能、功耗分析，并提供軟硬件選型參考的工具。展銳的AI技術(shù)平臺(tái)AIactiver，通過(guò)異構(gòu)硬件、全棧軟件和業(yè)務(wù)深度融合，不僅大幅優(yōu)化了原生用戶(hù)體驗(yàn)，同時(shí)也向客戶(hù)提供了完整的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)和定制服務(wù)，助力生態(tài)合作伙伴高效便捷的開(kāi)發(fā)豐富的AI應(yīng)用。

紫光展銳通過(guò)AI技術(shù)重構(gòu)了芯片的多個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)，如CPU/GPU處理器子系統(tǒng)和多媒體子系統(tǒng)，為用戶(hù)提供優(yōu)異的用戶(hù)體驗(yàn)。展銳正在將AI作為一項(xiàng)彌散型技術(shù)，全面融入到所有的產(chǎn)品規(guī)劃中去。
 

 五、VoNR

5G新通話(huà)雖然名稱(chēng)是通話(huà)，實(shí)際上已經(jīng)不再局限于通話(huà)功能，更多的將轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)沉浸式互動(dòng)體驗(yàn)。基于VoNR（5GNR）基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以快速集成新的業(yè)務(wù)形態(tài)，以滿(mǎn)足人們多元化的通信需求。承載實(shí)時(shí)交互信息的信道更寬，交互的內(nèi)容類(lèi)型也更多了，交互形式更加豐富。

5G新通話(huà)

對(duì)C端的智能手機(jī)用戶(hù)而言，5G新通話(huà)可以提升多媒體互動(dòng)通話(huà)體驗(yàn)。比如，除了基本的通話(huà)功能，還將提供來(lái)電名片、內(nèi)容共享、屏幕共享、AR趣通話(huà)、語(yǔ)音轉(zhuǎn)文字等豐富的體驗(yàn)。對(duì)B端的企業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，5G新通話(huà)進(jìn)一步細(xì)分企業(yè)場(chǎng)景，高品質(zhì)的語(yǔ)音作為一項(xiàng)關(guān)鍵功能，嵌入到基于5G的新服務(wù)里，比如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程機(jī)器人控制、網(wǎng)真應(yīng)用以及各種支持物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)?；趫?chǎng)景設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，企業(yè)主叫名片、智能客服、政務(wù)信息數(shù)字化等業(yè)務(wù)。除此之外，5G新通話(huà)框架還可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)音視頻通訊技術(shù)，再結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，向遠(yuǎn)程維修、售后服務(wù)、設(shè)施巡檢、醫(yī)護(hù)診療、示范教學(xué)、監(jiān)督檢查、審核查驗(yàn)等創(chuàng)新業(yè)務(wù)延伸。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署，5GNR形成連續(xù)覆蓋，5G語(yǔ)音就采用VoNR方案了。由于VoNR直接由5GS端到端承載IMS語(yǔ)音業(yè)務(wù)，語(yǔ)音呼叫建立時(shí)長(zhǎng)更短，語(yǔ)音質(zhì)量更好，且用戶(hù)在語(yǔ)音通話(huà)的同時(shí)，能同時(shí)享受到暢快的5G網(wǎng)速，用戶(hù)體驗(yàn)大幅提升。此外，隨著VoNR規(guī)模部署，更多的語(yǔ)音業(yè)務(wù)向4G/5G網(wǎng)絡(luò)遷移，這有利于老舊的2/3GCS語(yǔ)音加速退網(wǎng)，重耕2/3G優(yōu)質(zhì)頻段。

R16定義了升級(jí)IMS支持5G核心網(wǎng)的SBA架構(gòu)版本，是面向未來(lái)最理想的實(shí)現(xiàn)方式之一。該方案將IMS升級(jí)為基于云原生設(shè)計(jì)，采用SBA，這意味著IMS也與5GC一樣靈活彈性，且具備參與網(wǎng)絡(luò)切片的能力，從而將網(wǎng)絡(luò)切片擴(kuò)展到語(yǔ)音領(lǐng)域，支持更多的5G用例，比如VR協(xié)作、AR輔助、實(shí)時(shí)游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制等應(yīng)用，這些業(yè)務(wù)都需要IMS切片來(lái)保障語(yǔ)音體驗(yàn)。DC（DataChannel）方案就基于這個(gè)方案。

到了VONR+階段，面向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，需要從新通話(huà)平臺(tái)設(shè)計(jì)、交互式能力提供、融合媒體面、可信身份認(rèn)證四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)演進(jìn)

3GPP在R16里完成了5G 網(wǎng)絡(luò) IMSData Channel 實(shí)時(shí)交互通道相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，于2020 年 3月寫(xiě)入并發(fā)布了 TS26.114V16.5.0 版本，實(shí)現(xiàn)了5GVoNR業(yè)務(wù)能力的增強(qiáng)。中國(guó)移動(dòng)計(jì)劃在SA1 R18FS_MMTELin5G進(jìn)一步推進(jìn)可視菜單，屏幕共享，AR通信，第三方ID接入場(chǎng)景和需求討論。3GPPR18將重啟IMS切片、服務(wù)化等研究?jī)?nèi)容，納入SA1新通話(huà)需求。

在5GR16定義的XR場(chǎng)景通信方面，3GPP TR 26.928，將eXtendedReality（XR）引入到3GPP服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)，包括XR類(lèi)型服務(wù)和應(yīng)用程序的基線(xiàn)技術(shù)、媒體流的體系結(jié)構(gòu)模型、QoE/QoS問(wèn)題等。使能5G新通話(huà)，除了傳統(tǒng)的服務(wù)類(lèi)別外，將引入新的交互類(lèi)別，提供了3D、XR視覺(jué)和音頻等，豐富了通話(huà)的交互形式。

3GPP正在研究基于IMS數(shù)據(jù)通道的交互式通話(huà)，基于VoLTE/VoNR高清語(yǔ)音和高清視頻通話(huà)，與WebRTC技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)擴(kuò)展提供數(shù)據(jù)通道，讓語(yǔ)音和視頻通話(huà)與擴(kuò)展的數(shù)據(jù)通道同步，從而能在高清視頻通話(huà)中實(shí)現(xiàn)屏幕共享，疊加AR，甚至是聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等同步的全沉浸式體驗(yàn)。

GSMA在2021年1月NG5GJA啟動(dòng)virtualwork task，制定DataChannel白皮書(shū)，納入DataChannel典型應(yīng)用場(chǎng)景、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)和生態(tài)。2021年2月IPCOMMS啟動(dòng)Futureof Voice Calling討論，探討話(huà)音業(yè)務(wù)的未來(lái)發(fā)展方向。2021年3月IPCOMMS啟動(dòng)BusinessVoice Calling討論，探討面向2B的話(huà)音發(fā)展方向。

國(guó)內(nèi)CCSA方面，在TC3WG1，2020年11月啟動(dòng)下一代實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究，從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的演進(jìn)和體驗(yàn)增強(qiáng)，新型業(yè)務(wù)的構(gòu)想和需求識(shí)別等方面，基于現(xiàn)有IMS系統(tǒng)研究構(gòu)建下一代通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；TC3WG4啟動(dòng)5G增強(qiáng)實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)，面向通信網(wǎng)絡(luò)和媒體技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)及人們多元化的通信需求等提出潛在的、高價(jià)值的增強(qiáng)實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)場(chǎng)景，包括傳統(tǒng)業(yè)務(wù)、企業(yè)通信、新型業(yè)務(wù)、特殊群體和安全通信等，探討對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和安全隱私等關(guān)鍵訴求，支撐下一代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究。最近TC3第35次全會(huì)也有相關(guān)議題的討論。

在2021 MWC 上海的新通話(huà)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)和華為聯(lián)合發(fā)布了 5G新通話(huà)解決方案。紫光展銳也宣布，已攜手華為打通5GSA網(wǎng)絡(luò)下的VoNR通話(huà)，包括語(yǔ)音和視頻。本次測(cè)試基于2.6GHz頻段，采用基于紫光展銳首款5G多模調(diào)制解調(diào)器春藤510的移動(dòng)測(cè)試終端，以及華為5G端到端解決方案。

 六、數(shù)字孿生

數(shù)字孿生（DigitalTwin）是信息空間與物理空間的交互與融合，實(shí)現(xiàn)了物理世界與數(shù)字世界互聯(lián)、互通、互操作。數(shù)字孿生的概念由邁克爾·格里夫（MichaelGrieves）教授于2002年首先提出。數(shù)字孿生以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，依托知識(shí)機(jī)理、數(shù)字化等技術(shù)構(gòu)建數(shù)字模型，利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將物理世界中的數(shù)據(jù)及信息轉(zhuǎn)換為通用數(shù)據(jù)，并且結(jié)合AR、VR、MR、GIS等技術(shù)將物理實(shí)體在數(shù)字世界完整復(fù)現(xiàn)出來(lái)，具有互操作性、可擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性、保真性以及閉環(huán)性等特征。

Weir-McCall預(yù)測(cè)，數(shù)字孿生的快速增長(zhǎng)現(xiàn)象將與元宇宙（Metaverse）融合在一起，元宇宙是一個(gè)不斷發(fā)展的數(shù)字空間網(wǎng)絡(luò)，包括視頻游戲環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)世界。

數(shù)字孿生通過(guò)設(shè)計(jì)工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等各種數(shù)字化的手段，將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間里，形成可拆解、可復(fù)制、可轉(zhuǎn)移、可修改、可刪除、可編輯的數(shù)字鏡像。過(guò)去，沒(méi)有數(shù)字化模型時(shí)，制造一件產(chǎn)品要經(jīng)過(guò)多次迭代設(shè)計(jì)、打樣、測(cè)試?，F(xiàn)在，有了數(shù)字孿生技術(shù)，就可以在虛擬空間里修改產(chǎn)品的規(guī)格和配置，通過(guò)仿真預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能，這大幅度減少了迭代過(guò)程中實(shí)體產(chǎn)品的制造次數(shù)、時(shí)間、成本。數(shù)字孿生技術(shù)可以應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域，比如汽車(chē)、電子制造等等，特別是在智能制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)制造信息世界與物理世界交互融合的有效手段。

目前，數(shù)字孿生已形成生態(tài)系統(tǒng)，主要分為基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)互動(dòng)層、模型構(gòu)建與仿真分析層、共性應(yīng)用層以及行業(yè)應(yīng)用層等，如下圖：

數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)示意圖（圖片來(lái)源：《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書(shū)2020版》）

數(shù)字孿生從物理世界到虛擬世界的感知接入、可靠傳輸、智能服務(wù)，不僅要支持跨接口、跨協(xié)議、跨平臺(tái)的互聯(lián)互通，還強(qiáng)調(diào)數(shù)字孿生不同維度（物理實(shí)體、虛擬實(shí)體、孿生數(shù)據(jù)、服務(wù)/應(yīng)用）之間的雙向連接、雙向交互、雙向驅(qū)動(dòng)。因此數(shù)字孿生的落地，需要一個(gè)融合了多路高速并行、協(xié)同采樣、大運(yùn)算量協(xié)作算法、多路輸出精準(zhǔn)協(xié)同、強(qiáng)實(shí)時(shí)性（低延遲量+低延遲抖動(dòng)量）等特性的高性能控制系統(tǒng)。

對(duì)物理世界的全面感知，是數(shù)字孿生落地的重要基礎(chǔ)與前提。虛擬模型的精準(zhǔn)映射與物理實(shí)體的快速反饋控制，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，為孿生數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、可靠、高效傳輸提供了支持。因此，滿(mǎn)足超高可靠、超低時(shí)延以及連接海量設(shè)備的需求，對(duì)數(shù)字孿生的應(yīng)用落地甚為重要。

隨著5G和AI技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字孿生落地需要集成和融合的跨領(lǐng)域、跨專(zhuān)業(yè)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，數(shù)字孿生作為萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的重要一環(huán)，將由緩慢發(fā)展走向發(fā)展的快車(chē)道。

 七、硬件虛擬化

隨著汽車(chē)行業(yè)電氣化和自動(dòng)化程度的提高，汽車(chē)內(nèi)部ECU的合并，更嚴(yán)格的安全性標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)參與者正在以多種方式尋求虛擬化概念，以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)未來(lái)汽車(chē)。

全息影像、車(chē)輛控制、導(dǎo)航、娛樂(lè)、社交聯(lián)動(dòng)、人機(jī)交互，這些應(yīng)用都將基于GPU以及硬件虛擬化技術(shù)，成為未來(lái)汽車(chē)駕乘的全新體驗(yàn)?，F(xiàn)在一部智能手機(jī)，集成了通信工具，照相機(jī)，DV，PDA，辦公，導(dǎo)航儀、等等需求。同樣未來(lái)智能汽車(chē)的“中心計(jì)算單元”也會(huì)逐步的集成ADAS域，車(chē)身域，娛樂(lè)域等等這些功能。

社會(huì)行為的角度看，把資源先集中化管理，再動(dòng)態(tài)按需分配，已經(jīng)是當(dāng)下社會(huì)行為的普遍公認(rèn)方式。不論是電力，水利，還是現(xiàn)在科技上的云技術(shù)，云儲(chǔ)存等等。這樣的社會(huì)行為會(huì)“慣性”到社會(huì)每個(gè)角落，當(dāng)然也會(huì)包括汽車(chē)電子的開(kāi)發(fā)。我們會(huì)通過(guò)虛擬化技術(shù)整合車(chē)內(nèi)的計(jì)算資源，按需分配。

信息處理的角度看，車(chē)上的信息和數(shù)據(jù)，隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。信息數(shù)據(jù)的交互的效率和成本，會(huì)成為未來(lái)汽車(chē)電子電氣架構(gòu)重點(diǎn)的考慮因素但是通過(guò)虛擬化技術(shù)可以在多個(gè)OS間可以做到跨OS的地址直接訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)的零拷貝。按照上述分析虛擬化技術(shù)會(huì)演化成汽車(chē)電子行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)。和“云”技術(shù)是一樣的，有了云技術(shù)，不代表什么計(jì)算都要用“云計(jì)算”去解決。它會(huì)成為一個(gè)趨勢(shì)，一種基礎(chǔ)能力。按需求使用。

目前國(guó)內(nèi)外主要的tier1，都有基于虛擬化的智能座艙方案。也有公司把虛擬化技術(shù)用到動(dòng)力域。高通，intel，NXP，瑞薩，TI，imagination主流的車(chē)載芯片廠商都會(huì)推自己的SOC虛擬化解決方案。同時(shí)提供虛擬化技術(shù)的公司變的多樣化，商業(yè)也不在只是QNX，MentorGreen Hills等， SYSGO、opensynergy、風(fēng)河等公司都推出自己的車(chē)載虛擬化平臺(tái)。開(kāi)源社區(qū)除了老牌的KVM，XEN外，intel推出了ACRN平臺(tái)，而近幾年Github上各種版本的虛擬化平臺(tái)突然猛增幾十個(gè)。

目前比較熱車(chē)載平臺(tái)中：阿里巴巴的“斑馬智能座艙系統(tǒng)”、華為的鴻蒙OS、英偉達(dá)的自動(dòng)駕駛平臺(tái)，都是基于虛擬化技術(shù)構(gòu)建。特斯拉也在自己網(wǎng)站上開(kāi)始招聘具有虛擬化技術(shù)的嵌入式軟件工程師。這些公司都意識(shí)到虛擬化技術(shù)會(huì)是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，都有了布局。

汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中要求將ISO26262覆蓋在汽車(chē)開(kāi)發(fā)的V模型上。在開(kāi)發(fā)周期的每個(gè)階段，甚至都要解決一些沒(méi)有出現(xiàn)在開(kāi)發(fā)工具中的開(kāi)發(fā)步驟，并且這些步驟必須是可追溯和可測(cè)試的，虛擬化在這里也可以發(fā)揮作用。

汽車(chē)OEM廠商們正在努力磨練其軟件專(zhuān)業(yè)知識(shí),解決以硬件為中心的思維方式。虛擬化，數(shù)字化和數(shù)字雙胞胎確實(shí)可以為他們提供幫助，滿(mǎn)足在物理上無(wú)法驗(yàn)證真實(shí)硬件上的所有內(nèi)容。測(cè)試從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證都是斷開(kāi)的，使用數(shù)字孿生和虛擬化的抽象是幫助他們突破障礙的一種方法。如果他們?cè)谡麄€(gè)過(guò)程中都接受這一點(diǎn)，將可以極大地加快和改善更多自動(dòng)駕駛汽車(chē)的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

總結(jié)來(lái)看，虛擬化技術(shù)未來(lái)會(huì)成為汽車(chē)電子軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)和能力。但是當(dāng)下，虛擬化只是一種應(yīng)用技術(shù)，不是產(chǎn)品形態(tài)，產(chǎn)品中是否使用虛擬化技術(shù)應(yīng)該看產(chǎn)品需求，而不能脫離需求為了用虛擬化而用。