5G應用場景研究匯報5G有何不一樣移動互聯網及物聯網的迅速發展催生5G技術，人們對移動網絡高性能的追求，推通信技術從2G向4G演變。但伴隨移動互聯網迅速發展，既有4G網絡的速率、時延已無法滿足人們對高清視頻、全景直播及沉浸式游戲業務的極致體驗，移動通信技術需要向下一代演進。另方面伴隨物聯網的迅速發展，多元化應用場景及海量設備連接對4G網絡的速率、時延及連接密度都帶來極大挑戰，急需下一代技術滿足這些應用需求。可見，移動互聯網及物的迅速發展推通信向演進5G應運而生。技術原則：每一代移動通信技術均有不一樣的制式，5G初次實現了全球原則的統一。在3G時代，有3GPP制定的WCDMA、TD-SCDMA及3GPP2制定的cdma三個原則。4G時代，3GPP制定了FDD-LTE及TDD-LTE兩個原則。對于5G，3GPP只制定了一種原則，原則化工作分為兩個階段，分別對應R15和R16版本。其中R15版本準時間又分為R15NRNSA（非獨立組網）、R15NRSA（獨立組網）和R15latedrop三個子階段。因R15latedrop完畢時間比原計劃推遲了3個月，受此影響，R15版本于今年3月份凍結，R16版本完畢時間向后順延3個月，估計在3月份完畢。性能指標，相較于4G，5G的傳播速率、時延、移動性及連接密度等指標均有質的提高。根據ITU的取值，5G的峰值速率高達20Gbps，體驗速率可達1Gbps，空口時延不不小于1ms，每平方千米可連接百萬設備，可支持每小時500km以上的移動速度。高性能的5G網絡可承載對網絡有特殊需求的行業應用場景，是企業數字化轉型的基礎，將有效推進行業發展。網絡架構，為滿足關鍵性能指標、網絡運行能力及網絡演進的需求，5G從關鍵網及接入網兩方面進行了網絡架構創新。首先，無線側從BBU+RRU的網絡架構演變為CU+DU+AAU的三級構造，BBU功能拆分，網元功能更細化，組網方式更靈活，可以支持不一樣應用場景的需求。另首先，關鍵網功能拆分為NewCore和MEC兩個網元，功能下沉，MEC布署在更靠近顧客的地方,以滿足低時延業務的需求。基于NFV（網絡虛擬化）與SDN（軟件定義網絡）的5G關鍵網，可實現功能與硬件的解耦合、控制與轉發的分離及網絡切片，從而到達提高網絡性能的目的，以支持多元化的應用場景。顧客群體，C端市場增長乏力，B端應用將成為5G發展的重要驅動力。就C端市場而言，首先是由于移動顧客的滲透率已經高達112.2%，增長乏力且ARPU逐年下降。另首先，移動互聯網迅速發展，雖帶來顧客流量的高速增長，但因提速降費，運行商價格戰等原因，整體展現流量猛增，收入不變的現象。整體來看，C端顧客規模已抵達極限，營收開始下滑，C端市場已趨于飽和。相對來說，垂直行業應用市場潛力巨大，首先是由于物聯網的連接量將遠遠超過移動互聯網。另首先，5G作為行業數字化轉型的基礎，將發明更高的應用價值。終端成熟度，行業應用將成為5G發展的重要驅動力。面對多樣化的場景需求，5G終端將沿著形態多樣化和交互多元化發展。各國政策大力支持，通信企業共同努力，在5G商用元年，終端的類型和數量已遠遠超過預期，發展速度之快是歷代移動通信技術無法比擬的。4G商用元年，市場上只有4款4G終端，而截止到今年9月10日，5G終端數量已經有136款之多，增進了5G行業應用的發展。5G網絡怎樣布署5G組網方式為滿足不一樣需求，3GPP定義了NSA和SA兩種5G組網方式。為滿足不一樣運行商5G網絡建設的需求，3GPP從兩個角度定義了NSA（非獨立組網）和SA（獨立組網）兩種5G組網方式。從5G角度來看，NSA是5G網絡要以4G基站為控制面錨點接入到EPC（4G關鍵網），或者以增強型的4G基站為控制面錨點接入5GC(5G關鍵網)，反之就是SA。從4G角度看，4G網絡要以5G基站為控制面錨點接入5GC，反之是SA。原則制定初期，3GPP共提出了8種5G組網方式，公布的原則優先選用了Option2、Option3/3a/3x、Option4/4a、Option5、Option7/7a/7x組網架構。目前這5種組網架構伴隨3GPPR15中NSA、SA及latedrop三個子版本的凍結均已經完畢。從5G角度來看Option2、Option4/4a屬于SA架構，Option3/3a/3x、Option5及Option7/7a/7x屬于NSA架構。從不一樣角度看，成果不一樣，本匯報重要從5G角度定義兩種組網方式。NSA組網方式：以Option3系列為例Option3系列需要運用4G網絡基礎設施與5G基站融合組網。從5G角度看，Option3系列屬于NSA組網方式的一種，重要包括Option3、Option3a、Option3x合計三種子架構。本匯報重點以Option3系列為例來簡介NSA組網方式。Option3系列需要運用4G網絡的關鍵網及基站與5G基站融合組網。終端需要同步接入4G和5G基站，以4G基站為控制面錨點接入4G關鍵網。Option3系列中，4G基站用于對終端的管理，5G基站相稱于為4G基站增長了額外的資源，增大了帶寬，以支持更高速率的數據業務。Option3系列3種子架構不一樣之處在于數據分流節點的網元不一樣。Option3的數據分流點是在4G基站，Option3a的數據分流節點在4G關鍵網，Option3x架構的數據分流點在4G關鍵網及5G基站。在Option3系列中，只有Option3既要新建5G基站，又要對既有4G基站升級，其他兩種子架構只需要新建5G基站即可。Option3系列組網方式SA組網方式：以Option2為例Option2不依賴4G設備，由5G設備獨立構建5G網絡。從5G角度看，Option2屬于SA組網方式。Option2不依賴4G設備，由5G基站與5G關鍵網共同構建5G網絡。Option2架構下，終端只接入5G基站，信令與業務均由5G基站接入5G關鍵網。Option2組網的5G網絡性能指標更高，能支持更多的行業應用場景。該組網方式需要同步新建5G基站與5G關鍵網。通過該組網方式構建的5G網絡可通過跨關鍵網的互操作實現異系統間的交互。NSA與SA網絡性能SA組網才能真正支持超高可靠低時延的業務受制于4G（LTE）的關鍵網和空口，NSA組網的5G網絡無法真正實現毫秒級的端到端時延。NSA組網重要以4G網絡為主，5G基站相稱于增長了額外的資源為既有4G網絡進行擴容，從而滿足高速率的業務需求。SA組網不依賴4G網絡，5G基站與5G關鍵網單獨組網，新的網絡架構及多種5G關鍵技術互相配合，5G網絡能真正實現高可靠低時延。時延與可靠性是一對捆綁的指標，存在此消彼長的關系，在研究怎樣減少移動通信系統端到端時延的同步，要綜合考慮可靠性的指標。移動通信系統的時延重要由空口時延、承載網時延、關鍵網時延及PDN時延構成，5G從系統角度進行設計，整體規劃以減少端到端時延。因此，只有采用SA組網，才能從整體系統出發，綜合運用多種新技術來實現高可靠低時延的目的。SA組網重要采用控制與轉發分離、網絡切片、關鍵網功能下沉及移動邊緣計算等技術建立新的網絡架構以減少系統時延，采用新型幀構造、減小TTI、減少數據傳播間隔、資源預留、D2D等技術來減少空口時延、采用直通轉發技術、FLEX-E技術、減少NP處理時延、減少TM調度時延以減少承載網時延，整個系統不一樣部分的新技術互相配合，可實現端到端時延的減少，真正支持高可靠低時延的業務應用。NSA與SA網絡發展速度相較于NSA組網，SA網絡發展速度較慢新一代移動通信網絡的發展速度重要由原則制定、設備廠家進及運行商建共同決，三者依次行任意環節的進度均會影響整個網絡成熟周期。從原則制定角來看，NSA比SA原則完畢時間早。如前文所述，5G原則分為R15和R16兩個階段，第一已于今年6月所有完畢，其中R15NSAR15NSAR15NSAR15NSA原則已于12月完畢，R15SAR15SAR15SAR15SAR15SA原則于6月完畢，第二階段估計在3月完畢。5G第二階段重要在完善5G應用場景與提高5G性能兩方面進行研究。一，將深入對高可靠低時延行研究以滿足工業制造、電力控等應用場景，基于5G新空口的V2XV2XV2X進行研究以滿足高級自動駕駛的應用場景。另首先，從MIMO演進、新空口移動性增強遠程干擾管理及交叉鏈路克制等方面對5G性能進行提高。可見R16原則完畢后，SA組網的5G網絡才能真正支持高可靠低時延的行業應用場景。但R15SAR15SAR15SAR15SAR15SAR15SA原則已經完畢，待設備廠商通過SA測試后，運行商可以先基于SA組網方式建設5G網絡。原則完畢的時間，直接影響設備廠家進度，目前NSANSA速度較快，SA還處在測試階段。從網絡建設角度來看，NSA依附于4G網絡，只需布署5G基站，建設速度快，SA組網要新建基站和關鍵，速度較慢。整體來看相于NSANSA組網，SA網絡發展速度慢，成熟時間晚。但SA才是5G最終形態，要想實現5G技術的性能指標，NSA組網最終要向SA組網演變。國內5G網絡布署狀況5G網絡估計前后才真正具有超高可靠低時延的能力。6月6日，工信部向中國移動、中國電信、中國聯通及中國廣電發放了5G牌照，意味著我國正式進入5G商用元年。與中國廣電只能采用SA組網不一樣，其他三大運行商在5G網絡布署方式上可以有更多的選擇。但無論采用哪種建設方式，支持高可靠低時延及大連接的SA組網才是我國5G網絡的最終形態。今年7月，工信部規定入網的手機必須同步支持NSA和SA，只支持NSA的手機不容許入網，此舉也表明了政府支持5GSA組網的態度。R16原則在進展順利的狀況下，估計于3月完畢，各設備廠商研發測試需要近一年時間，運行商全網布署也需要一定期間。4G時代，運行商用了將近4年才打造了一張精品網，按4G的建網速度類推，5G牌照剛公布很快，要實現全國覆蓋至少也需要3年時間。因此，目前我國運行商無論是選擇由NSA組網平滑過渡至SA組網，還是直接采用SA組網，支持高可靠低時延及大連接的5G網絡最早也要在前后才能基本建成。5G應用場景研究ITU定義5G三大應用場景5G應用場景：eMBB、uRLLC、mMTCITU-R為5G定義了eMBB（EnhanceMobileBroadband）、uRLLC（UltraReliableLowLatencyCommunications）及mMTC（MassiveMachineTypeCommunications）三大應用場景。eMBB，即增強移動寬帶，重要是指4K/8K高清視頻、AR/VR、3D全息等移動互聯網大流量類消費級應用。uRLLC，即超高可靠低時延，重要是指工業制造、遠程醫療、自動駕駛等對可靠性和時延有極高規定的行業應用。mMTC，即海量機器類通信，重要是指智能家居、智慧都市及大面積環境監控等以海量傳感器為主的應用場景。無論是NSA組網還是前期的SA組網，均能滿足eMBB的需求，但uRLLC需要支持R16的SA組網才能滿足。5G應用的載體—5G手機提議在后來購置同步支持NSA與SA的雙模5G手機手機是移動互聯網的重要入口，也是語音業務和各類數據業務的載體。5G手機支持的網絡制式決定了其能接入的網絡。如前文所述，5G有NSA和SA兩種組網方式，單獨支持一種組網方式的手機，將無法接入另一種組網方式的網絡。因NSA原則完畢時間早，產業鏈成熟速度快，支持NSA的手機芯片已經完畢測試，而支持SA的手機芯片仍處在測試階段，發展速度較慢。受限于手機芯片，目前市場上的手機只有華為的mate30既支持NSA也支持SA，其他品牌手機均只能支持NSA。工信部規定上市的5G手機必須同步支持NSA與SA，只支持NSA的手機將無法入網。由此可以預測，只支持NSA的手機將集中在前上市。我國運行商均以SA組網為最終目的，前期雖然也許會采用NSA與SA混合組網，但也意味著只支持的NSA的手機只能在NSA組網的網絡下使用5G網絡。因此，欲購置5G手機的顧客，提議在后來購置既支持NSA又支持SA的雙模手機。超高清視頻-4K/8K視頻5G與百兆以上光纖均能滿足4K/8K超高清視頻的傳播需求。4K辨別率與8K辨別率的視頻被定義為超高清視頻，重要是通過高辨別率、高幀率、高色深、寬色域、高動態范圍及三維聲六個維度的技術提高，為顧客帶來更具感染力及沉浸感的體驗。高清視頻（1080P）每幀圖像是200萬像素，4K超高清視頻每幀800萬像素，而8K超高清視頻每幀圖像的像素高達3300萬，是高清視頻的16倍。巨大的像素量在給顧客帶來極致體驗的同步，也為網絡帶來了挑戰。4K超高清視頻至少需要60幀/秒的幀率，那么一秒鐘的4K超高清視頻的數據量=每幀像素*色彩深度*幀率=3840*2160*10*3*60=1.74GB。因此在無壓縮的狀況下，4K超高清視頻至少需要14Gbps的傳播帶寬，在常用的H.265編碼方式下，4K超高清視頻需要60-75Mbps的傳播帶寬，8K超高清視頻需要約135Mbps的傳播帶寬。5G的下行峰速最高可達20Gbps，體驗速率可達100Mbps-1Gbps，可見5G網絡具有4K及8K超高清視頻的良好承載能力。在有線寬帶方面，截止到今年6月，我國有線寬帶的接入顧客已高達43475萬戶，其中百兆帶寬以上的顧客占比為77.1%，且我國寬帶顧客還在不停向高速率遷移，由此可見，既有的百兆光纖及運行商正在大力發展的千兆光纖均能滿足4K/8K超高清視頻的傳播需求。綜上所述，基于5G的超清視頻在移動性較強的場景或有線觸達不到的區域中才具有更大優勢，因此，顧客需要根據詳細的應用場景選擇接入網絡。消費級應用—5G+超高清移動視頻超高清移動視頻類應用將再次推進移動流量的爆發式增長4K/8K超高清視頻的應用場景屬于5G增強移動寬帶（eMBB）類應用。在5G網絡建設前期，兩種組網方式均能滿足此類場景的需求。對于超高清視頻應用場景來說，從使用成本、網絡性能與網絡覆蓋等方面分析，在室內環境中，百兆以上有線寬帶的性能更具優勢，在移動性強的應用場景或無有線覆蓋的區域中，5G網絡更具優勢。由此可見基于智能手機的超高清視頻點播/直播與超高清云游戲將成為5G網絡重要的一類應用場景。目前超高清視頻產業鏈尚未完善，面臨著內容匱乏局限性以支撐一種頻道播出的問題，因此在發展前期，體育賽事直播、大型活動直播等超高清直播類應用場景發展速度較快。超高清視頻產業需不停減少超高清視頻的制作成本，豐富超高清視頻的內容，與5G攜手推進該產業發展。因智能手機的便捷性，顧客可不受時間與區域限制的觀看視頻、玩網絡游戲，隨時隨地使用手機進行流量消費。5G時代，在手機視頻逐漸向超高清趨勢的發展下，移動視頻流量將再次推進移動流量的爆發式增長。消費級應用—5G+VR應用場景目前VR對5G的需求小，未來基于云VR的便攜式頭顯，將會對5G有更大的需求按頭顯設備分類，VR可分為輕量級VR、PCVR和VR一體機。輕量級VR無獨立的計算、存儲及顯示設備，需要與手機等移動設備配套使用。PCVR是將PC作為計算和存儲的有線連接設備。VR一體機內置CPU/GPU、具有獨立的顯示屏，可以連接網絡，獨立運行。VR一體機將成為未來主流的設備形態。按與否聯網分類，VR可分為單機VR和網絡VR，其中網絡VR按圖像的計算位置又可以分為有云VR和客戶端VR。云VR將計算和控制管理集中放在云端處理，這樣將大大減少對頭顯設備的性能規定，有效減少其成本。網絡VR對傳播帶寬和時延均有很高的規定。如前文所述，5G與百兆以上的光纖均能滿足4K/8K超高清視頻的傳播需求。VR顧客可接受的頭部運動到圖像顯示的最大時延是20ms，否則視覺和位置差異會導致強烈的眩暈感。網絡VR時延重要包括位置跟蹤時延、網絡傳播時延（上行時延與下行時延）、圖像處理時延、可視屏幕刷新時延與屏幕傳播時延幾部分構成。單機VR沒有網絡傳播時延，時延相對來說小某些，目前一般單機VR的時延已經低于20ms。相對于4G而言，5G與有線寬帶的時延更小，基本能滿足網絡VR20ms時延的規定。目前VR已經廣泛應用于沉浸式游戲，賽事直播等場景，在數字博物館、遠程醫療、教育、旅游等領域也在不停探索。但綜合來看，目前VR頭顯設備的便攜性低，重要的應用場景還在室內，對移動性規定不高，與5G技術的有關性較弱。不過，伴隨云VR技術的發展，輕量級頭顯設備將會得到迅速發展普及，VR技術的移動性需求隨即增長，對5G技術的需求也會不停增高。行業級應用—5G+行業無人機應用5G網絡將推進行業無人機應用的迅速發展無人機，指運用無線遙控和程序控制的不載人飛機，正在經歷由消費應用向行業應用的轉變。行業無人機已經實目前農林植保、電力及石油管線巡檢、應急通信、氣象監視、農林作業、海洋水紋檢測、礦產勘探等應用領域的應用。行業無人機對無線通信的需求重要包括無人機安全飛行與業務通信兩個方面，安全飛行指無人機要與地面保持實時通信保證無人機的安全飛行，業務通信是要實現業務層面的信息傳遞。一般來說，業務對速率的需求更高，安全飛行規定更小的通信時延。不一樣應用場景的業務對上行速率、時延、覆蓋高度與覆蓋范圍的需求各不相似。蜂窩網絡的站高一般在50米，行業無人機低空飛行的高度在300米以內，可見50米到300米的空間不在天線主瓣范圍內，需要對網絡的低空覆蓋質量進行測試，驗證與否滿足行業無人機的飛行需求。通過對工業園區、農村及都市等不一樣場景下4G網絡的低空覆蓋質量進行測試，測試指標包括信號強度、下行信號的信噪比、干擾、上行速率、時延、切換等指標進行測試，受限于上行速率、時延及干擾等問題，4G網絡只能滿足部分應用場景的需求。5G的關鍵技術使網絡在覆蓋能力、上行速率、時延、干擾及小區連接數等指標上均有提高，能滿足現階段行業無人機應用及未來行業無人機應用發展對網絡通信的需求，有效推進行業無人機的迅速發展。行業級應用—5G+智慧港口5G實現港口業務自動化、智能化發展，助力智慧港口建設近幾年，我國港口貨品吞吐量大幅度提高，為港口裝卸效率帶來了挑戰。老式碼頭人工作業效率低且提高困難，港口自動化、智慧化運行需求迫切。港口碼頭生產重要包括水平運送系統、垂直運送系統及監控系統三個環節。水平運送系統包括集卡和AGV，用于岸橋與堆場之間的集裝箱等貨品的運送。垂直運送系統包括岸吊、輪胎吊與軌道吊，岸吊用于集裝箱從船到岸的裝卸。軌道吊與輪胎吊用于集裝箱等貨品的裝卸與整頓。視頻監控系統包括攝像頭、無人機，用于安全監控，海岸線巡檢等。按照對網絡需求劃分，港口業務可分為控制級通信與監控級別通信兩類應用場景。控制級通信實現岸吊、輪胎吊、軌道吊的遠程控制及集卡與AGV的遠程調度。監控級別通信類應用重要是指視頻監控類場景。目前部分港口仍舊人工作業，已實現自動化的港口重要是采用有線寬帶與4G網絡協同組網方案。但有線寬帶在港口布署困難，易磨損，覆蓋范圍有限及4G網絡成本高，帶寬小、可靠性低等問題無法滿足港口業務對網絡移動性、可靠性、時延及帶寬的需求。5G大帶寬、高可靠低時延、大連接的特性在港口各類業務中優勢突出，可實現港口自動化、智能化發展，助力智慧港口建設。行業級應用—5G+智能電網智能電網將是電力行業的發展趨勢。智能電網的建設也為目前的電力通信網帶來了新的挑戰。按照電流的流向，電力系統可分為發電、輸電、配電、變電及用電五大環節，不一樣環節對通信網絡的需求各異。電力通信網絡重要由骨干通信網與多種業務接入的配電通信網構成。目前骨干通信網由光纖實現全覆蓋，配電通信網應用場景復雜，由無線與有線等多種通信技術共同實現覆蓋。按照通信網絡的用途劃分，智能電網（重要指配電網側業務）經典的應用場景可分為控制類與采集類兩大應用。控制類應用包括智能分布式自動化、用電負荷需求側對應與分布式能源控制等應用場景。采集類應用包括高級計量，變電站巡檢機器人，輸電線路無人機控制，配電房視頻監控等應用場景。目前智能電網終端分布廣泛，有線網絡雖然在性能上能滿足業務需求，但存在布線困難、成本高等問題。既有的4G網絡雖不需要布線，但在性能上無法滿足部分業務對時延及可靠性的需求。總體來看，既有的通信電力網有“強健”的骨干網，卻沒有“靈活”的配電網。5G的大帶寬、高可靠低時延及大連接的特性，豐富了配電網側業務的接入方式，克服了最終一公里的接入難題，助力智能電網的建設。對于構建“靈活”的配電通信網來說，無線網絡是剛需，不過電力行業與否有必要用5G技術打造專網，需要深入論證。行業級應用—5G+遠程醫療5G遠程醫療增進醫療資源下沉，發展初期提議只用于輔助醫療遠程醫療能有效增進醫療資源的共享下沉，實現偏遠區域醫療能力的提高。目前遠程醫療重要包括遠程會診、遠程超聲、遠程手術、應急救援及遠程示教等應用場景。遠程醫療對網絡的需求重要包括大帶寬與低時延兩個方面，大帶寬重要是用于高清醫學影像的傳播與高清視頻的交互，低時延用于遠程操控醫用機械手臂或醫學機器人等設備。有線與5G均能滿足大帶寬與低時延的需求，但在醫療能力落后的偏遠山區，有線布線困難且成本高，5G網絡優勢更大。目前遠程醫療存在隔著屏幕無法做到精確判斷，患者不信任等問題，推廣受阻。遠程醫療還處在發展初期，5G網絡與對應的基礎設施尚有待發展，因波及生命安全，提議現階段只用于輔助醫療。行業級應用—5G+車聯網5G的高性能加速車聯網向自動駕駛前進車聯網(VehicletoEverything,V2X)是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術，其中V代表車輛，目前X重要是指車、人、交通路側基礎設施和網絡。C-V2X是基于蜂窩網絡的物聯網技術，包括LTE-V2X與5GNRV2X。受限于帶寬與時延，LTEV2X只能滿足輔助駕駛與初級自動駕駛，高級的自動駕駛規定更大帶寬與更低時延的網絡支撐。目前車聯網經典的應用場景有編隊形式、自動駕駛、遠程駕駛及擴展傳感等應用場景，對網絡帶寬、時延及可靠性有更嚴格的規定。5G的大帶寬、高可靠低時延的特性將推進車聯網加速向自動駕駛前進。5G發展趨勢技術有關度根據應用場景對5G技術的需求程度判斷5G技術有關度5G技術有關度，是指應用場景與否必須使用5G技術才能實現，或相比于其他通信技術，使用5G技術與否將具有更大的優勢。5G的明星效應吸引了大批與之有關的消費級與行業級應用場景。然而這些應用場景與否為真正的5G應用，需要從應用場景的需求出發，分析5G技術的有關度。從帶寬、時延、可靠性、移動性、連接量及覆蓋六個維度進行對比分析，5G相較于4G的優勢在于帶寬敞、時延低、可靠性高，相較于光纖的優勢在于移動性強，連接量大，劣勢是室內環境覆蓋性差。根據應用場景對網絡的需求及通信技術的性