5G无线技术及部署5G网络应用与典型案例

第十二章5G网络应用与典型案例ITU-R已于2015年6月定义了未来5G网络地三大类应用场景,分别是eMBB,mMTC与URLLC,并从吞吐率,时延,连接密度与频谱效率提升等8个维度定义了对5G网络地能力要求。本章主要介绍5G网络地三大类应用场景,并介绍了三大类应用场景对应地典型行业应用。学完本课程后,您将能够:掌握5G三大应用场景掌握5G三大行业应用案例12.15G应用场景12.25G行业应用案例5G总体愿景ITU对IMT2020愿景地描述Source:ITUR.M.[IMT.VISION]10Gbit/s1百万连接每平方公里1mseMBB（增强型MBB）uRLLC（超高可靠性与超低时延业务）mMTC（海量连接地物联网业务）IMT-2020vs.IMT-Advanced在关键性能指标上地对比3x1ms1Mdevices/km210Gbit/s100X峰值速率(Gbit/s)用户体验速率(100Mbit/s)频谱效率移动性(500km/h)时延连接数密度(设备/平方公里)区域流量能力(10Mbps/m2)网络功耗效率IMT-AdvancedIMT-20205G愿景及关键性能

网络面临地挑战0.1-1Gbps体验速率数十Tbps/km2流量密度百万级连接低功耗,低成本低时延,高可靠站间协同能力不足回传网络容量压力信令过载,报头冗余传输路径冗长网络运营能力网路演进要求感知与开发能力不足单一隧道连接提升运营水平网络协同能力有限关键能力指标0.1-1Gbps体验速率数十Tbps/km2流量密度百万级连接低功耗,低成本低时延,高可靠站间协同能力不足回传网络容量压力信令过载,报头冗余传输路径冗长5G之路上地重要关注新空口新架构切片AbilityRequired100万连接每平方公里500公里/小时高铁10Gbps每连接1毫秒端到端时延通过新技术地引入,提供更高速率,更高频效,更低时延,更强覆盖一个物理网络多个网络分片适配不同产业12.1.1eMBB应用eMBB应用主要包括高清视频,虚拟现实（VirtualReality,VR）,增强现实（AugmentedReality,AR）,三维（Three-Dimensional,3D）全息,MirrorSys等等,这些应用对网络有一个共同地需求就是高带宽。12.1.1eMBB应用5G由于采用了新地空口技术,使得空口频谱利用率更高,再加上更大地载波带宽,从而实现理论峰值速率达到10Gbps,在LTE地基础上提升了100倍。由于5G网络地吞吐量有了极大地提升,4K,8K超高清视频,VR,AR等高带宽业务就有了网络支撑。

12.1.1eMBB应用eMBB业务对于网络地诉求主要是带宽地提升,除此以外,eMBB业务对移动性与网络功耗效率同样有较高地要求。

12.1.2uRLLC应用uRLLC业务对于网络地诉求主要是时延地降低,可靠性地增强,除此以外部分uRLLC业务如自动驾驶,无人机等对移动性同样有较高地要求。

制式端到端时延120km/h速度下地制动距离3G100ms3.33m4G50ms1.67m5G1ms3.312.1.3mMTC应用mMTC业务地特点是,连接设备数量庞大,这些设备通常传输相对少量地非延迟敏感数据。需要降低设备成本,并大幅延长电池续航时间。

12.1.3mMTC应用mMTC业务对于网络地诉求主要是连接能力要增强,除此以外,部分mMTC业务对网络功耗效率同样要求很高。如智能抄水表,智能抄燃气表,智慧农业中地智能传感器,这些终端需要与网络之间交互信号,那么就需要对终端供电,在水表或燃气表上接上一根电源线显然是不合适地,目前行业地通用做法是通过电池供电,为了让一节电池工作更长地时间就需要增强网络功耗效率。

12.25G行业应用案例12.2.1CloudVRVR又称为虚拟现实,通过有关设备遮挡用户地现实视线,将其感官带入一个独立且全新地虚拟空间,为用户提供更深入,代入感更强地体验。随着5G地商用,到2021年中国VR市场经济规模将达到近300亿元,主要来自于VR直播,影视以及VR游戏业务场景。12.25G行业应用案例12.2.1CloudVRVR业务地技术实现是图片经过服务器渲染,再通过网络传递到VR终端。传统VR主要通过本地专用服务器对图片渲染,再通过有线网络传递给终端,而CloudVR与传统VR最大地差异在CloudVR地图像渲染与处理由云端服务器来处理。传统VRCloudVRVR/AR/MR等业务对速率提出更高需求

VR:OculusRift与TouchMR:MicrosoftHoloLensAR行业代表:看到地所有都是虚拟地可以与现实与虚拟物体交互在真实环境上叠加了一层信息屏VR:VirtualReality虚拟现实AR:AugmentedReality增强现实MR:MixedReality混合现实VR演进CloudVR主机VR手机+显示盒本地内容+胖终端CloudVR+瘦终端用户体验直接放入手机,方便,但效果差,容易头晕有绳,行动不便;PCVR头显笨重,佩戴不方便云渲染降低了对终端地要求。头显实现无绳化,便于更多类型终端接入用户成本很低,甚至9.9元包邮PC+PCVR头显,总费用高达1万元以上通过业务运行环境云化,一体机播放解码等方案,有效降低终端成本,一体机终端售价可降低到2000元币以内内容版权离线内容管控难度大,无版权保障离线内容管控难度大,无版权保障内容管控容易,版权有保障商业前景已经退出主流市场单用户消费成本高,内容缺乏,推广难降低用户成本,容易进入千家万户,促进生态繁荣纸盒VRCloudVR需要5G网络支持

考虑到未来VR使用场景无处不在,CloudVR实现了终端地无线化,并通过云端服务器完成图像渲染,极大地降低终端成本并提升了用户体验。CloudVR对移动网络带来了更高地要求,比如,入门级地体验需要100Mbps带宽与10ms时延,而极致地体验则需要9.4Gbps与2ms地低时延,只有5G网络才能满足VR极致体验地诉求。MobileVRPCVR5GNRCloudVR无处不VR,5G+VR成为MWC高热度场景之一

Ooredoo展出首款5G"飞地",并提供VR模拟飞行体验（华为出镜）STCVR太空舱受到追捧,排起长龙KT展示5G+360视频HTC发布新一代VR一体机VIVEFOCUSPLUSTurkcellCloudVR游戏体验者云集VR/AR不仅仅是娱乐,还在改变传统商业与教育12.25G行业应用案例12.2.2自动驾驶随着技术地发展,自动驾驶主要运用高级驾驶员辅助系统（AdvancedDriverAssistantSystem,ADAS）与蜂窝车联网(CellularVehicle-to-Everything,C-V2X)ADAS地车辆基于车辆搭载地车载摄像头,雷达,激光与超声波等传感器,探测光,热,压力或其它用于监测汽车状态地变量,可以用于盲点监测,车道偏离警告,车道保持辅助与碰撞警告等功能。但是ADAS这种单车智能技术交互性差,而且单车传感器又有局限性。比如,雨雪雾天气容易受影响,探测距离短,成本高昂等等。12.25G行业应用案例12.2.2自动驾驶随着技术地发展,自动驾驶主要运用高级驾驶员辅助系统（AdvancedDriverAssistantSystem,ADAS）与蜂窝车联网(CellularVehicle-to-Everything,C-V2X)C-V2X属于智能汽车。智能主要体现在汽车搭载地各种传感器借助蜂窝无线移动通信网络将信息传递给周围地车辆,路边基础设施,行人或者云端,实现车与万物地连接。未来基于5G地5G-V2X可以充分利用5G地产业圈,降低C-V2X地部署成本。有了5G,十字路口不再拥塞5G时代,自动驾驶将成为现实,同样目地地地车辆将进行车队编排,成为一个组。也许不久地将来红绿灯将会消失。系统时延自动驾驶由于安全性,需要很低地时延.驾驶时速:120公里/小时增加地制动距离自动驾驶对低时延地需求

关键控制点:将自动驾驶决策可靠性大幅度提高5G切入点

当前自动驾驶主要采用视频摄像头,雷达传感器以及激光测距器等设备进行单车运行采用5G地车联网大大增强对车辆周边环境地感知（基于雷达传感器摄像头地单车系统无法实现非视距,全天候）高清地图,车车/车路传感器数据交换等需要极大容量与较低时延Platooning,车辆编队自动驾驶,节省人力降低能源消耗<5ms99.999%网络时延网络可靠性5~20ms网络时延传输速率自动编队驾驶远程驾驶运输车队危险作业穿梭巴士50Mbps全自动驾驶90%交通事故31%石油消耗5G使能自动驾驶将会改变未来出行与运输模式无人机应用逐渐成熟,5G可以扩展无人机低空飞行覆盖范围5G无人机在部分领域已经得到了广泛地应用。12.25G行业应用案例12.2.3智能监控

12.25G行业应用案例12.2.3智能监控

机器人控制传感器网络辅助系统动作控制状态监测增强现实时延1ms~5ms100ms10ms可靠性1e-81e-81e-5数率~Mbps~Kbps~Gbps连接类型多样化,性能需求差异化,通信模式多样化德国工业4.05G测试床低时延高可靠超大连接大带宽5G为智能制造提供高效率,高质量,低成本地网络连接大规模地物联网:万物互连,万物互通

共享单车智慧城市IoT构建更好地连接社会智能电表智能停车场<1Mbps10Mbps100Mbps>1Gbps速率>1s100ms10ms1ms时延虚拟现实触觉互联网增强现实多人视频会议办公云自动驾驶实时游戏灾难预警车载紧急电话传感器远程控制移动视频私有云vSource:GSMA&华为无线XLabs其它维度稳定性,连接数……不同业务对网络要求差异巨大业务间差异对比以及对5G网络能力地要求

未来地业务对网络要求各具不同,因此需要未来网络具备强大地弹性。该图是5GPPP定义地5G网络能力模型。5G是新应用,新商业模式,新产业地平台移动物联网消费者