第5章 5G+新技术融合创新应用

第五章5G+新技术融合创新应用

客户或者合作伙伴的标志放在右上角.配色参考方案：建议同一页面内不超过四种颜色，以下是13组配色方案，同一页面内只选择一组使用。（仅供参考）当前人类社会正面临新一轮科技革命和产业变革，人类社会即将演变成一个万物感知、万物互联、万物智能的智能社会。而以5G、物联网、云计算、大数据、人工智能为主的新兴技术将成为推动此次产业变革和经济发展的重要引擎。本章节将探讨ICT技术在数字化经济时代的角色和作用，介绍物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴技术，并结合行业案例讨论如何实现5G与这些新兴技术的融合赋能和融合创新。了解ICT技术融合发展趋势描述新技术的特征与现状阐述5G+新技术使能行业的应用ICT技术融合驱动数字经济新技术的特征与现状5G+新技术使能垂直行业应用案例全球进入数字经济新时代生产力发展农业时代1760s1970s工业时代信息时代2020s打猎种植畜牧人工智能大数据区块链5G消费互联时代互联网技术电气时代蒸汽时代电力技术蒸汽技术云计算产业互联网时代数字经济时代数字经济：ICT技术重构经济发展、政府治理模式产业数字化数字产业化数字化治理智能制造、智慧农业、智慧服务业基础网络、电子元器件、软件与服务业城市运营、城市管理、城市服务端管云：新型网络架构与服务模式人工智能5G云计算数据中心物联网大数据万物感知万物互联万物智能将数据变成Online，使能智能化基于大数据和人工智能的应用感知物理世界，变成数字信号数字孪生数字化生存温度、空间、触觉嗅觉、听觉、视觉宽联接、广联接多联接、深联接ICT基础设施成为智能世界的基石5G助力全域感知物理世界数字世界全域感知+全联接5G+X

垂直整合赋能智能业务IOT终端、传感器、自动/无人设备5G网络管云一体化ABC引擎行业引擎ViedoIOTPayment应用：行业、企业、家庭、娱乐云管端网络智能化双喇叭生态：弹性、动态、开放、协同产业整合从水平走向垂直，业务智能能力成为新的控制点沉浸式VR体验智能柔性制造无人机无人驾驶目录ICT技术融合驱动数字经济新技术的特征与现状物联网云计算大数据人工智能5G+新技术使能垂直行业应用案例物联网：从人与人的信息联接到物与物的信息联接InternetofPeopleInternetofThings物联网的发展《未来之路》1995年比尔盖茨引用物联网概念2005年信息社会世界峰会“感知中国”讲话2009年中国政府在无锡提出物联网起源特洛伊咖啡壶可乐贩售机物联网概念提出1999年MIT“智慧地球”概念2008年IBM提出“工业4.0”2013年德国政府在汉诺威工业博览会上提出《中国制造2025》2015年中国政府签署发布物联网的应用技术架构HuaweiLiteOS/芯片/模组智慧园区车联网智慧城市智慧工业……行业应用云边端数据呈现及客户交互解决数据如何存储、检索、使用、业务规划、安全、维护、费用等接入和传输网络信息收集和信号处理云市场产品中心开发平台运营中心管AR502AR531IoTEdgeNB-IoT/eMTC2G/3G/4GLoRaeLTE5G物联网无线技术技术特点技术名称短距离无线技术BluetoothWi-FiZigBeeZ-Wave长距离无线技术SigFoxLoRaNB-IoTeMTC短距离无线技术(1)“蓝牙”是一种大容量近距离无线数字通信技术标准，其目标是实现最高数据传输速率1Mbps、最大传输距离为10厘米–10米的数据传输，通过增加发射功率传输距离可达到100米。Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用2.4GUHF或5GSHFISM射频频段。Bluetooth短距离无线技术(2)ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。ZZZigbeeWAVE短距离无线技术对比BluetoothWi-FiZigBeeZ-Wave频段2.4GHz2.4GHz

5GHz868MHz/915MHz，2.4GHz868.42MHz(欧洲)

908.42MHz(USA)传输速率1-24Mbps11b：11Mbps11g：54Mbps11n：600Mbps

11ac：1Gbps868MHz：20kbps

915MHz：40kbps

2.4GHz：250kbps9.6kbps或40kbps典型距离1–100m50–100m2.4GHzband:10–100m30m（室内）-100m（室外）典型应用鼠标、无线耳机、手机、电脑等邻近节点数据交换无线局域网，家庭，室内场所高速上网家庭自动化、楼宇自动化、远程控制智能家居，监控和控制长距离低功耗无线技术(1)SigFox网络利用了超窄带UNB技术，传输功耗水平非常低，并仍然能维持一个稳定的数据连接。LoRa是一种基于物理层实现网络数据通信的技术，支持双向数据传输，符合一系列开源标准。SIGFOXLoRaAlliance长距离低功耗无线技术(2)NB-IoT是基于蜂窝的窄带物联网，其构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽。可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。eMTC是爱立信提出的无线物联网解决方案。eMTC基于LTE接入技术设计了无线物联网络的软特性，主要面向低速率、深度覆盖、低功耗、大连接的物联网应用场景。eMTC长距离低功耗无线技术对比SigFoxLoRaNB-IoTeMTC频段SubG免授权频段SubG免授权频段主要在SubG授权频段SubG授权频段传输速率100bps0.3-50kbps<100kbps<1Mbps特点1.传输距离1-50km2.功耗较低3.提供Sigfox基地台及云端平台4.全球性网络服务1.传输距离1-20km2.功率较低3.运营成本低4.可自行架设基站，自由度更高1.传输距离1–

20km2.使用授权频段、干扰小3.可维持稳定速率品质4.可使用现有的4G基站1.传输距离2km2.使用授权频段、干扰小3.速率高、可移动、可定位4.支持语音典型应用智慧家庭、智能电表、移动医疗、远程监控、零售智慧农业，智能建筑，物流追踪水表、停车、宠物跟踪、垃圾桶、烟雾报警，零售终端共享单车、宠物项圈、POS、智能电梯NB-IoT解决方案总体架构无线连接软SIM传感器接口应用驻留支持NAS数据NB-IoT终端NB-IoTeNodeB基站移动性/安全/连接管理无SIM卡终端安全接入终端节能特性拥塞控制和流量调度计费使能支持NAS数据物联网

核心网应用层协议栈适配终端SIMOTA终端设备、事件订阅管理API能力开放（行业，开发者）OSS/BSS（自助开户，计费）大数据分析物联网

平台NB-IoT协议接口S1-liteNASUDP/IPCoAPNASUuUu应用层芯片CP芯片AP智能仪表MCUHTTP/HTTPS物联网平台UDP/IPCoAPTCP/IPHTTPUDP/IPCoAP应用层EPC核心网

MMEHSSPGWSGWTCP/IPHTTPApplication第三方应用TCP/IPHTTPSApplicationNB-IoT终端低成本站点解决方案新空口支持大容量连接NB-IoT关键特性超低功耗超大连接超低成本超强覆盖超低功耗：PSM省电模式时间寻呼监控休眠态终端功率激活定时器启动数据传送空闲态最长至310小时休眠PSM定时器启动激活态超低功耗：eDRX扩展非连续接收定义：3GPP协议定义空闲态eDRX功能，将寻呼周期从传统的2.56秒扩展到最大2.92小时，减少空闲态UE周期监听寻呼信道的次数，能长时间处于低功耗深睡眠状态，节省UE耗电。DRX周期:1.28s时间DRX终端功率eDRXeDRX周期最大至2.92hDRX周期:2.56s寻呼时间窗口超低成本：终端芯片低至$1Cate-4BB2RXRFPMUFlash/RAMMMMBPA1TXCate-01RXRFPMUFlash/RAMMBPA1TXNB-IoTBB1RXRFPMUFlash/RAMPA1TXBB低成本芯片关键技术180kHz窄带宽，基带复杂度低。低采样率，缓存Flash/RAM要求小（28kByte）。单天线，半双工，RF成本低。峰均比低，功放效率高，23dBm发射功率可支持SoC内置功放PA。协议栈简化（500kByte），减少片内FLASH/RAM。超强覆盖：相对GSM/LTE覆盖增益高20dBGSMMCL=144LTEMCL=142.7NB-IoTMCL=164功率谱密度提升重复发送180KHz15KHz提升11dB增益深覆盖解决方案覆盖对比NB-IoT是GRPS3倍覆盖距离比GPRS多穿透两堵墙比GPRS多增加20dBMCL(最大耦合损耗)提升9dB下行增益提升12dB上行增益GPRS

NB-IoTNB-IoT技术优势比GPRS多穿透两堵墙NB-IoT相对短距通信、私有技术优势明显技术制式技术特点国际标准NB-IoT可与现蜂窝网融合演进的低成本电信级高可靠、高安全性广域物联网技术。私有技术LoRa需独立建网、无执照波段的高风险局域网物联技术。Sigfox不适配国内无执照波段、由Sigfox建网与运营商合作的高成本高风险的物联网技术。不同无线物联网接入技术对比BluetoothZigBee(短距低速)WiFi(短距宽带)LPWA(长距低速)GSMUMTS/LTE100Mdps100kdps100bdps1m100m10km5G的到来给物联网的发展带来新机遇比GPRS多穿透两堵墙5G带来的极大连接数，极低功耗，极低成本，将刺激物联网技术大幅度向前发展，真正实现“万物互联”。5G+IOT5G为物联网提供强大的连接技术万物互联5G满足物联网低时延场景需求系统时延自动驾驶由于安全性，需要很低的时延驾驶时速:120公里/小时增加的制动距离5G时代的应用将基于端管云协同终端云端应用第三方行业应用第三方数据平台CPE网络开放模组被第三方集成芯片/模组表计控制器传感器5G5G+物联网使能海量设备接入智能电梯智能垃圾桶智能电表智能水表智能摄像头智能照明智能视讯智能空调机房监控智能消防车辆管理智能告示牌5G智能照明、水表、电表按需实现智能灯控/温控/水控节约大量的无效能耗智能摄像头获取海量的人群数据可对人口流动进行分析车辆管理有序调度医用、后勤车辆应急定位，互助救援智能消防各区室、机房温控明火、火苗监控后迅速告警智能启动灭火喷头5G支持大规模的物联网：万物互连，万物互通共享单车智慧城市IoT构建更好的连接社会智能电表智能停车场目录ICT技术融合驱动数字经济新技术的特征与现状物联网云计算大数据人工智能5G+新技术使能垂直行业应用案例身边的云服务云视频云相册云音乐云文档云计算的定义美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种模型，它可以实现随时随地，便捷地，随需应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源（例如，网络、服务器、存储、应用、及服务），资源能够快速供应并释放，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度。维基百科定义：云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。SaaSPaaSIaaSCLOUDCOMPUTINGOn-demandSelf-serviceResoursePoolingBroadNetworkAccessRapidElasticityMeasuredServices云计算的关键特征按需自助服务（On-demandSelf-service）无处不在的网络接入（Ubiquitousnetworkaccess）与位置无关的资源池（Locationindependentresourcepooling）快速弹性（RapidElastic）按使用付费（Payperuse）云计算常见分类：按服务的层级类别内容商业机会SaaS互联网Web2.0应用（MM）企业应用（ERP/CRM等）应用和软件的“沃尔玛超市”PaaS提供应用运行和开发环境提供应用开发组件（邮件/消息/计费/支付）挖掘网络资源潜力控制网络平台IaaS出租计算，存储，网络，DNS等基本IT服务低成本弹性IT资源服务应用和WEBHostingPaaSPlatformasaServiceSaaSSoftwareasaService基础设施

Infrastructure（网络、计算、存储、机房、环境、电源、散热和制冷）软件

Software（应用）软件

Software（应用）系统平台Platform（应用服务器、应用框架、编程语言）系统平台

Platform（应用服务器、应用框架、编程语言）软件Software（应用）虚拟化技术IT资源独立操作系统与硬件紧耦合资源抽象成共享资源池操作系统与硬件解耦，从资源池中分配资源虚拟化虚拟化前WindowsAPPLinuxAPPLinuxAPPServer1Server2Server3虚拟化（Virtualization）的含义很广泛。将任何一种形式的资源抽象成另一种形式的技术都是虚拟化。虚拟化是资源的逻辑表示，其不受物理限制的约束。虚拟化的特点GuestOSGuestOSGuestOSHostOSVM分区隔离封装独立VM5G时代为云计算带来新的发展机遇5G时代，云服务将得到全面升级。5G时代的到来，必将推动云厂商的全面升级。5G时代，云计算将由中心转向边缘。5G+Cloud5G时代的应用将基于端管云协同端管云5G云PC云VR云识别云AR云游戏云存储eMBB100+Mbps时延5ms瘦客户端：低成本、易部署、易管理、可移动边缘计算：运营商有能力建设更加贴近业务需求的边缘计算平台，集成/对接云平台应用边缘云云计算计算存储

渲染游戏VRAR车联医疗…应用案例-5G+云AR/VR传感器~3ms网络RTT屏幕响应~2ms刷新~8ms处理~2ms多媒体传输时延要求<20msCloudBasedRendering5G最低速率要求：125Mbps极致视觉体验要求：3.2GbpsRTT时延：<5msCloud-basedrendering应用案例-5G+云eMBB高清视频百兆速率将满足大部分的高清视频业务场景5GeMBB网络目标：平均100MbpsGlassFree3DVideo(50–100Mbps)8K视频(60–80Mbps)HD360°Video(80–100Mbps)PDFCDFMbpsAve.100Mbps5GeMBBTarget来源:HuaweiWirelessXLabs4K视频(15-20Mbps)CurrentLTE目录ICT技术融合驱动数字经济新技术的特征与现状物联网云计算大数据人工智能5G+新技术使能垂直行业应用案例大数据的概念维基百科的定义：大数据是指利用常用软件工具捕获、管理和处理数据所耗时间超过可容忍时间的数据集。4VVelocity处理速度快Value价值密度低Volume体量巨大Variety类型繁多大数据数据量有多大在Web2.0的时代，人们从信息的被动接受者变成了主动创造者：全球每秒钟发送2.9百万封电子邮件，如果一分钟读一篇的话，足够一个人昼夜不息的读5.5年。每天会有2.88万个小时的视频上传到Youtube，足够一个人昼夜不息的观看3.3年。推特上每天发布5千万条消息，假设10秒钟浏览一条信息，这些消息足够一个人昼夜不息的浏览16年。每个月网民在Facebook上要花费7千亿分钟，被移动互联网使用者发送和接收的数据高达1.3EB。中国移动一个省的电话通话记录数据每月可达0.5-1PB。……数据存储单位KBMBGB TB PBEB ZB YB*102450%全美学术研究图书馆藏书信息内容。至今为止，全世界人类所讲过的话。全世界海滩上的沙子数量总和。7000名人类体内细胞总和。传统数据分析与大数据分析数据格式数据关系处理方式处理成本传统数据分析数据结构化关系模型定向批处理昂贵的硬/软件大数据分析非结构化或半结构化无确定关系通用硬件/开源软件非定向批处理或实时处理大数据技术架构基础资源/云平台数据处理数据存储和管理数据采集/集成数据分析可视化图形、报表等工具库数据挖掘、机器学习离线统计、实时计算多种结构、海量存储实时接入、海量堆积高可用、高性能集群管理工具数据安全大数据主流技术所谓大数据技术，是指伴随大数据的采集、存储、处理和分析的相关技术。

技术层面数据处理与分析

数据存储与管理

数据采集预处理5G使数据规模化增长，数据维度的进一步丰富mMTC场景下5G通信技术提供海量连接：万物互联–大规模的物联网5G助力大数据应用智能决策5G技术刺激了物联网的发展，而物联网刺激了大数据的发展，大数据技术实现了对大容量数据分析处理，从而做出提出提升效率的决策行为。大数据应用案例-大数据监测预警基于5G/IOT+大数据流处理实现煤气管道的实时监测预警。预警算法流处理引擎RedisKafkaSparkFlume风险点预警防范于未然相关部门安排专人现场检修实时管道信息采集5G/NB-IOT物联网平台历史库 规则指标库预测模型目录ICT技术融合驱动数字经济新技术的特征与现状物联网云计算大数据人工智能5G+新技术使能垂直行业应用案例什么是人工智能人工智能（ArtificialIntelligence）：它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。1956年由约翰.麦卡锡首次提出，当时的定义为“制造智能机器的科学与工程”。人工智能目的就是让机器能够像人一样思考，让机器拥有智能。时至今日，人工智能的内涵已经大大扩展，是一门交叉学科。

人工智能脑科学认知科学心理学语言学逻辑学哲学计算机科学人工智能的分类人工智能研究在国际上至今尚无统一的定义，目前普遍将智能机器分为四类：“像人一样思考”：弱人工智能领域，如Watson、AlphaGo。“像人一样行动”：弱人工智能领域，如人形机器人、iRobot、波士顿动力公司的Atlas。“理性地思考”：强人工智能，尚无法达到，瓶颈在脑科学。“理性地行动”：强人工智能。AI、机器学习、深度学习的关系机器学习DataUnderstandingLearningalgorithm（Experience）（Task）（Performance）DataUnderstandingLearningalgorithm（Experience）（Task）（Performance）机器学习的整体流程数据收集数据清洗模型训练模型评估测试特征提取与选择模型部署与整合反馈迭代机器学习与深度学习深度学习，是一种基于无监督特征学习和特征层次结构的学习模型，在语音识别，自然语言处理，计算机视觉上等领域有极大的优势。机器学习深度学习对计算机硬件需求较小。进行大量的矩阵运算，可以使用GPU优化该进程。适合小数据量训练，再增加数据量难以提升性能。高维的权重参数，海量的训练数据下可以获得高性能。需要将问题逐层分解。“端到端”的学习。人工进行特征选择。利用算法自动提取特征就行学习。特征可解释性强。特征可解释性弱。人工智能应用技术方向现在AI的应用技术方向主要分为：计算机视觉是研究如何让计算机“看”的科学。语音处理是研究语音发声过程、语音信号的统计特性、语音识别、机器合成以及语音感知等各种处理技术的统称。自然语言处理是利用计算机技术来理解并运用自然语言的学科。国内外人工智能企业应用技术分布2018中国人工智能发展报告语音视觉自然语言处理基础硬件人工智能应用方向-计算机视觉计算机视觉是三个AI应用技术中最成熟的技术。计算机视觉研究的主题主要包括图像分类，目标检测、图像分割、目标跟踪、文字识别和人脸识别等。未来：计算机视觉有望进入自主理解、分析决策的高级阶段，真正赋予机器“看”的能力，在无人车、智能家居等场景发挥更大的价值。应用：人工智能应用方向-计算机视觉视频动作分析图片搜索身份验证人工智能应用方向-语音处理智能音箱声纹识别问诊机器人口语测评人工智能应用方向-自然语言处理拍照这款手机物美价廉，下次还会再买刚买的手机不错，续航时间长这款手机拍照性能太差劲了价格续航）））自然语言处理研究的主题主要包括机器翻译、文本挖掘和情感分析等。自然语言处理的技术难度高，技术成熟度较低。因为语义的复杂度高，仅靠目前基于大数据、并行计算的深度学习很难达到人类的理解层次。应用场景：舆情分析感情分析5G+AI是绝配！Mobileinternet特点：人主动探索世界MobileAI特点：AI分析世界，按需服务人20072020终端&传感器关键技术产业普及融合应用案例：5G+AR眼镜保安只能检查员工是否佩戴工卡，无法防止假冒工卡、离职工卡，AR眼镜连接华为云端数据库，进行AI人脸识别。保安人员收到实时告警，可以及时采取行动，比固定摄像头更灵活。CorenetworkAI-enabledcloudvideoanalysis5GARglasses目录ICT技术融合驱动数字经济新技术的特征与现状5G+新技术使能垂直行业应用案例5G+云+AI+IOT正在改变社会医疗仪器控制eMBBuRLLCmMTC移动视频云游戏,云办公CloudAR/VR智能穿戴个人家庭车联工矿业

电力医疗沉浸式社交家庭娱乐IPTV4k/8k社交媒体高清大屏幕标牌服务数字媒体PMSE公共事业机器人巡检城市安防监控工业拍摄工业AR车载通信娱乐无人机巡检低压集抄配电自动化智能家居互联物流跟踪PLC大连接远程B超远程手术智慧灯杆车辆编队远程驾驶自动驾驶运动控制配网PMU应用分类配电房监控精准负控自动AGV123阶段1：2019~2020阶段2：2021~2022阶段3：2023~辅助AGV高速数据+视频视频+低时延移动查房媒体直播5G技术推动数字经济发展5G与新技术发展相互促进5G+新技术使能垂直行业数字化转型一、填空题5-1物联网的应用技术架构有______、______

、______。5-2NB-IoT的关键特性有______、______、______。5-3云计算虚拟化技术具有四个特点：______、______、______、______。二、选择题5-4（单选）蓝牙传输的频段在什么范围？（）A.2.4GHzB.868MHzC.908.42MHzD.5GHz二、选择题5-5（单选）以下不属于云计算服务类型的是？（）A.基础设施即服务（IaaS,InfrastructureasaService）B.平台即服务（PaaS,PlatformasaService）C.软件即服务（SaaS,SoftwareasaService）D.系统即服务（SaaS,SystemasaService）二、选择题5-6（单选）以下不属于当前云计算特点的是？（）A.私有化B.超大规模C.高可靠性D.虚拟化二、选择题5-7（单选）下面不属于大数据的“4V”特性的是？（）A.ValueB.VarietyC.VelocityD.VariousE.Volume二、选择题5-8（多选）传统数据分析和大数据分析相比，存在哪些方面的变化？（）A.数据格式的变化B.数据关系的变化C.处理方式的变化D.处理成本