5G技术介绍及行业应用

030102通讯技术的发展及5G发展政策第一部分通讯技术的发展•语音•不能漫游•语音和短彩信•文字网页•上网可打开图片•低质量的视频通话•简单的网络游戏•各种APP应用•在线视频观看•高速下载和上传•增强型移动宽带能力•大连接物联网能力•高可靠低时延通信能力1980s1990s2000s2010s2020？手机上网普及，手机网民占网民总数90%人与人、人与物、物与物互联，实现全连接智能手机出现并迅速普及，数据流量攀升无线通话成为可能语音与短信普及，低速数据业务成为可能2.4Kb/s64Kb/s2Mb/s100Mb/s1Gb/s4G向5G的演进移动互联网繁荣4GTD-LTE5G服务工业教育家居交通农业5G与各行各业深度融合带来“万物互联”新机遇5G与4G的对比5G不仅考虑人与人也考虑人与物、物与物增强移动宽带场景：增强/虚拟现实、云端机器人低功耗广覆盖场景：海量物联网低时延高可靠场景：车联网相比4G主要追求速率，5G关注三大关键性能指标体验速率更快4Gx100空口时延更低4Gx1/5连接数密度更高4Gx10更强性能更多场景全新生态相比于4G的“修路”，5G则是“造城”，需要打造跨行业融合生态通信产业工业制造智能车联增强/虚拟现实物联网5G标准技术的演进3GPP标准进展：R15增强移动宽带商用，R16支持行业数字化2014201520162018201920173GPPRel-15Rel-16标准加速非独立组网NSANR独立组网SANRNR（NewRadio）eMBB+uRLLC+mMTC2020Phase1.1已冻结Phase1.2Phase2IMT-2020商用•构筑NR技术框架新波形numerology,帧结构编码、调制&信道MIMO增强4G/5G上下行解耦增强SRS•站点储备NSA（非独立组网）/SA（独立组网）•业务基础设计VoNRuRLLC•持续提升NR竞争力新多址eMBBsub6GHz增强Self-Backhaul•开创行业数字化uRLLC增强mMTCD2DV2XUnlicensedR15基础版本R15基础版本R16：完整竞争力政府主导顶层设计，产学研用协同推进5G政府：构建5G发展有利环境IMT-2020(5G)推进组：打造5G实施平台科研专项：发挥科研规划及项目资金牵引作用企业：发挥创新主体作用中国移动是IMT-2020推进组核心力量，是国家重大专项的主力军，在我国整体5G布局中发挥重要作用•积极推动科研专项规划、频谱规划、国际合作、跨产业合作•马凯副总理2015.9.28日出席中欧5G联合声明签字仪式，并宣布中国力争2020年实现5G商用•工信部积极推动5G发展，组织制定《5G发展战略及推进方案》•组织开展5G需求、关键技术研发、标准研制、频谱研究、国际合作与推广等•重点布局5G研发课题，依托8635G先期研究重大项目，“新一代宽带无线移动通信网”重大专项，开展5G总体、关键器件、无线技术、核心网技术等领域研究•加强5G研发投入，开展关键技术研发及试验，标准预研等中国移动5G发展布局及规划第二部分标准制定：中国移动全面布局和推动5G国际标准•领导职位：担任3GPPRAN全会副主席和RAN2副主席、CT3副主席;；ITU5G焦点组主席、副主席•牵头立项：3GPP牵头5G相关立项10项，其中独立牵头6项，合作牵头4项,牵头《5G系统架构》项目，是中国公司首次牵头总体系统架构设计，并主导大规模天线、无线辅助边缘计算、Polar/LDPC选择、NB-IoT方案融合等议题•成果输出：共提交3GPP文稿1000余篇;申请5G相关专利510余项，在国际顶级期刊和会议发表学术论文100余篇(含专著5部)3GPPSA3GPPRAN5G业务需求SI5G业务需求WI系统架构SI系统架构WIR16WI高频信道建模RAN场景与需求NRSIR15新空口WIR16新空口WI2015R15LTE演进WI体现垂直行业需求统一空口，用户为中心，基于服务的网络2016201720182019核心网无线网中国移动5G发展布局和规划标准制定R155G标准第一版R14Pre5G力争2020年5G实现商用R16完整5G标准单点关键技术验证20132014201520162017201820192020规模试验&预商用网络产业推进生态构建基本需求和愿景制定顶层设计关键技术研究技术研究建立5G联创中央和区域实验室开展跨领域联合创新成立5G联创中心技术试验候选标准方案研究增强技术研究技术发展策略网络建设策略中国移动成立5G联合创新中心119合作伙伴6重点领域14开放实验室推动基础通信能力成熟孵化创新应用及产品构建跨行业融合创新生态……智慧城市智慧交通工业互联网智慧教育云端机器人智慧医疗北京山东浙江上海江苏广东重庆四川天津香港美国瑞典•2016年2月，中国移动发起成立5G联合创新，旨在4G向5G演进过程中,联合通信及垂直行业合作伙伴共同构建合作共赢的融合生态。5G联合创新中心以来，目前已拥有119家产业合作伙伴，在全球共建成14个开放实验室，建立了5G多媒体创新联盟。•5G联合创新中心深入垂直行业挖掘需求，明确5G网络指标要求和运营关键问题，形成网络部署和技术选择方案，2017年发布了包括多份研究报告、多个创新产品和一个技术平补体系的系列成果。•2018年，5G联创中心围绕智慧城市、智慧交通、工业能源、智慧教育、人工智能与机器人、智慧医疗等6个领域，开展网联无人机应用、5GAR/VR互动及视频应用、5G智能远程作业、5G云端机器人等15类60余项联合项目试点，全方位加速推进5G与各行各业的创新融合。湖北贵州中国移动成立5G联合创新中心构建12大国内区域实验室，2个境外实验室，打造丰富的实验室+外场试验环境中央(北京)实验室各领域•具备蜂窝物联网端、管、云试验环境•端：完成通信套件基本功能开发以及模组采购•管：完成4厂家NB-IoT无线核心网环境建设•云：完成OneNet平台部署山东实验室物联网浙江实验室物联网上海实验室车联网、工业互联网•部署500个以上NB-IOT基站•依托浙江物联网开放实验室、终端联合测试中心，构建5G联创开放实验室•在杭州云栖小镇构建V2X车联网环境•形成超过100站规模的蜂窝物联试验网络•建设V2X车联网实验网络•设定车联网、工业互联网等发挥地域优势的主题实验室•与海信联合研发相关通信模组•建设NB-IOT网络外场测试条件网联无人机智能停车智能单车智能家居智能市政智能抄表车联网智能家居智能单车车联网成都(四川)实验室基础通信工业互联网重庆实验室车联网、物联网机器人、无人机深圳(广东)实验室南京(江苏)实验室基础通信、物联网天津实验室智慧电网智慧油田智慧灯杆智能工厂智能挖掘智能商业电器5G的关键技术和行业应用第三部分5G的关键技术新天线特点一：基站会根据覆盖区域人口密度进行信号合理分配，确保信号质量特点二：单一用户同时会有多个基站服务，并预感知用户的基站切换，避免信号丢失并保证信号质量5G的关键技术新构架NSA组网是基于4G网络的5G部署方式，可实现快速商用部署。SA组网可以通过网络切片更好的满足垂直行业多样化业务需求，充分发挥5G技术优势，是5G网络目标解决方案4G核心网4G核心网5G核心网NSA(非独立组网）SA(独立组网）5G的关键技术网络切片技术5G的三大能力：eMBB-连续广域覆盖、热点高容量；mMTC-低功耗大连接；URLLC-低时延高可靠。相互之间有能力冲突。基于5G的网络切片技术可根据不用行业应用场景，对同一网络进行分片管理及应用。eMBBmMTCURLLC•用户体验速率:1Gbps•峰值速率:20Gbps•流量密度:10Tbps/km2•移动性:500Km/h•单向空口时延:1-10ms•可靠性:99.999%•连接数密度:106/km2•低功耗、低成本5G的应用场景eMBB-连续广域覆盖eMBB-热点高容量低时延高可靠（URLLC）低功耗大连接（mMTC）•用户体验速率:100Mbps•移动性:500Km/h•用户体验速率:1Gbps•峰值速率:20Gbps•流量密度:10Tbps/km2•单向空口时延:1ms•可靠性:99.999%•连接数密度:106/km2•低功耗、低成本5G的应用场景案例1：5G时代的eMBB（增强移动宽带）业务，可以体验20Gbps的峰值速率，AR/VR、超高清视频直播等基于云的AR/VR技术对于网络的需求很高传感器~3ms网络渲染屏幕反馈~2ms更新~8ms处理~2ms端到端延时20ms基于云的渲染基础体验需求视网膜屏体验需求3.2Gbps125Mbps渲染时延5ms$180亿预计2021年，移动VR设备总值91M台2016年移动VR设备总销售量5G的应用场景案例2：uRLLC（超高可靠超低时延通信）业务，可以实现无人驾驶、远程驾驶1990s’2000s’20152020s’2030s’路边的无线通讯2G/3G/4G单元LTE-V2X(4.5G)5G路边提示语/广告牌车载资讯系统安全驾驶V2V,V2I,V2P(V2X)辅助驾驶与局部自动化中的通讯技术舒适驾驶高度/完全自动化；实现汽车、环境、道路全面融合车联网已成为很多国家的重点发展领域5G的应用场景案例2：uRLLC（超高可靠超低时延通信）业务，可以实现无人驾驶、远程驾驶车联网应用对于网络的需求避免碰撞当没有通信模块时的直接连接端对端时延需求：5~10ms可靠性：99.999%网速需求:10~40Mbps时延需求:10~50msV2I/2N应用:通过移动模块的连接V2V应用:透视驾驶路测单元车辆组队远程遥控驾驶5G的应用场景案例3：mMTC(大规模机器通信)业务，可以通过打造智能工厂、智慧城市、智慧农业等实现万物互联通过5G远程操控机械手$3.4万亿预计到2035年，5G将在制造业中产生的效益：AR技术在工业中的应用云AR/VRVR/AR业务对带宽的需求是巨大的。高质量VR/AR内容处理走向云端，满足用户日益增长的体验要求的同时降低了设备价格，VR/AR将成为移动网络最有潜力的大流量业务。虽然现有4G网络平均吞吐量可以达到100Mbps，但一些高阶VR/AR应用需要更高的速度和更低的延迟。实时CG类云渲染VR/AR需要低于5ms的网络时延和高达100Mbps至9.4Gbps的大带宽。5G的行业应用车联网5G的行业应用传统汽车市场将彻底变革，因为联网的作用超越了传统的娱乐和辅助功能，成为道路安全和汽车革新的关键推动力。驱动汽车变革的关键技术—自动驾驶、编队行驶、车辆生命周期维护、传感器数据众包等都需要安全、可靠、低延迟和高带宽的连接，这些连接特性在高速公路和密集城市中至关重要，只有5G可以同时满足这样严格的要求。机器人云端控制5G的行业应用近年来，我国机器人产业蓬勃发展，市场规模快速增长，关键技术不断突破。根据机器人使用场景，及在具体公共安全和自然灾害中的特殊应用，可将机器人分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。目前机器人发展受限于智能化的不足以及计算能力的制约。随着5G的发展，可将边缘计算能力与人工智能学习能力部署在云端，使机器人由本地智能向云端智能演进。远程医疗5G的行业应用无线内窥镜和超声波这样的远程诊断依赖于设备终端和患者之间的交互。力反馈的敏感性决定低延迟网络才能满足要求。·实时健康管理，跟踪病人，病历，推荐治疗方案和药物，并建立后续预约；·智能医疗综合诊断，并将情境信息考虑在内，如遗传信息，患者生活方式和患者的身体状况；·通过AI模型对患者进行主动监测，在必要时改变治疗计划。网联无人机5G的行业应用无人机全球市场在过去十年飞速发展，近几年向农林、能源、公共事业事业等垂直领域快速渗透。4G技术已基本可以满足无人机的上行状态信息采集及飞行管控指令下发，但无法满足实时图传等高精度应用需求。随着5G技术的日趋成熟，将助力行业无人机高清图传、精准定位。实时控制等能力的发展。