《5G移动通信技术》 课件 项目二任务一 5G的发展需求和发展愿景

项目二任务一

5G的发展需求和发展愿景学习目标知识点1：能够举例个人移动通信业务对网络性能的需求与愿景。知识点2：能够举例说明智慧工厂对网络性能的需求与愿景。移动通信的演进人类的欲望一直都在驱使着我们去探索和创新。为了满足对更好生活的渴望，我们不断地研发新的技术，不断地改进我们的生产与生活方式。从最初的石器时代，到现在的计算机、互联网和人工智能，科技在不断地提升我们的生活质量。现如今云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展，各行各业都在加速数字化转型。数字化转型需要高速、可靠、智能的网络支持，5G网络的高速率、大带宽和低延迟特性可以满足这一需求，为各行各业的数字化转型提供了强有力的支持。“”本次任务举例了一些5G的应用场景，这些业务和应用对网络的需求各不相同，要求网络能够提供多样化的服务，同时还需要网络具备更高的安全性和可靠性。5G网络可以提供更加灵活、智能和安全的服务，满足不同业务和应用的需求。”知识储备:未来的5G移动通信系统将渗透到社会的各个领域中，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。5G将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，为用户带来身临其境的信息盛宴。通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。5G将为人们提供接近“零”时延的使用体验，同时提供千亿设备的连接能力，超高的流量密度，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。（1）带宽类数据业务场景

现如今，我们经常听到AR、VR、MR、XR等术语，但是它们究竟代表什么意思呢？它们之间又有什么区别呢？日常生活中你都接触到哪个R？

VR（VirtualReality）：虚拟现实，是指通过计算机技术生成一个与真实世界完全不同的三维（3D）虚拟环境，让用户能够沉浸到其中，感受到虚拟的视觉、听觉、触觉等。例如，人们通过头戴设备，可以进入虚拟的游戏、电影等场景。VR对网络性能的需求见表2-1-1。01AR（AugmentedReality）：增强现实，是指通过计算机技术将虚拟信息叠加到真实世界中，让用户能够感知到虚实结合的场景。例如，通过智能手机或头戴设备，可以在现实环境中看到虚拟的导航、标识、角色等。如果要实现高质量的AR体验，如高清晰度视频流、实时交互等，需要的网络带宽可能在200Mbps以上。同时，由于AR应用需要与现实场景进行实时交互，因此对网络延迟的要求也非常严格，通常需要低于5ms的延迟以保证良好的用户体验。MR（MixedReality）：混合现实，是指将真实世界和虚拟世界融合在一起，让用户能够在真实环境中与虚拟物体进行交互。例如，通过头戴设备或透明屏幕，可以在现实环境中操控虚拟的工具、模型、人物等。具体来说，如果要实现高质量的MR体验，如高清晰度视频流、实时交互等，需要的网络带宽可能在100Mbps以上。同时，由于MR应用需要与现实场景进行实时交互，因此对网络延迟的要求也非常严格，通常需要低于10ms的延迟以保证良好的用户体验。另外，随着MR技术的发展和应用场景的多样化，对网络带宽的需求也可能会有所增加。例如，如果要在更大的空间内实现MR体验，或者需要支持更多用户同时参与，那么对网络带宽的需求就可能更高。XR包括三种技术:AR、VR、MR。AR(AugmentedReality)即增强现实，该技术通过计算机算法将文字、图像、3D模型、视频等虚拟信息叠加到真实世界的环境中，用户可以借助镜片等介质“观看”其所处的世界，从而拥有“超现实”的感官体验实现对现实世界的“增强”作用。如果要实现高质量的XR体验，如高清晰度视频流、实时交互等，需要的网络带宽可能在500Mbps以上，通常需要低于20ms的延迟以保证良好的用户体验。当然对网络带宽的需求，具体取决于应用场景和体验质量的要求。综上所述，对于AR、VR、MR、XR应用来说，业务对网络的带宽、高速传输和低延迟特性的要求是非常重要的。而当前4G网络理论峰值速率为100Mbit/s至150Mbit/s,平时用户体验速率大概为30-50Mbit/s,显然4G网络无法支持以上业务。为了保证良好的用户体验，需要在5G网络环境下提供足够的网络带宽和低延迟的网络连接。（2）工业领域场景当前全球工业正处于第四次工业革命时期，产业数字化、网络化、智能化已成为发展主流，以5G为代表的新一代信息通信技术成为工业发展的技术创新动力。工业生态体系变革带动了工业网络的优化升级，工业通信网络正由传统的现场总线向工业以太网、工业无线网进行演进。5G技术作为新一代的通信平台，其技术特性充分匹配工业实时、可靠、安全的通信要求，5G技术与工业生产的有机融合将进一步激发工业界的创新动力。5G技术的低时延、超可靠、大连接特性，解决了工业领域传统短距离无线通信的痛点：覆盖范围小、网络不稳定、终端连接率不足等方面的问题，使得5G无线技术有能力承载工业现场的各类通信业务。行业相关机构研究报告指出工业网络市场份中无线业务继续以24%的速度快速增长，无线网络现已拥有7%的市场份额。未来5G无线业务将在工厂全面落地，从园区监测、智能物流、智能控制等生产环节到工业自动化核心生产环节。传统的工业生产现场存在大量移动设备(诸如随行夹具、机器人抓手、输送设备等)，现有有线组网复杂、线路布放相对杂乱，无法有效兼容数据采集、AR、机器视觉等非实时IT业务，工业现场需引入5G通信技术解决当前难题，进而带动工业领域的创新变革。5G带来三个方面的改变:一是去掉有线束缚，解决不便于有线连接的移动类场景，同时减少移动造成的通信故障。二是智能融合组网，5G提供IT非实时与OT实时多业务共用一张网的能力，网络的扁平化架构可以解决业务兼容问题。三是工业控制应用，5G与工业的融合将加速机器人应用落地，为工厂的智能化柔性生产夯实基础。工业现场实时控制对5G网络提出低时延与高可靠性的要求，在网络扁平化的同时，要求工业5G具备eMBB和URLLC等特性的多业务能力。5G超可靠低延迟通信(URLLC)特性不断成熟，相关应用从单链路的人机远程操控，逐步开始进入工业自动化控制的人机界面控制与现场实时控制。

任务实施步骤1：请说明AR、VR、MR、XR为什么需要5G网络提供支撑，同时谈谈身边这类业务中哪些可以使用5G网络技术。步骤2：请简述5G通信网络在工业生产领域应用的优势以及你认为工业领域中哪方面可以有效的利用5G网络。

任务实施评价本次任务实施评价见表2-1-2。任务自我评价团队评价教师评价20分50分30分团队协作

独立思考

纪律观念

完成时间

工作态度

学习主动性

任务完成质量

得分小结

得分合计

学习过程遇到哪些困难？

如何解决遇到的问题。

自己在完成任务中哪些方面有提高？

在完成任务中存在哪些不足？

教学活动自我评分小组评分共享（15分）

贡献（15分）

倾听（15分）

协作（15分）

问题解决（20分）

决策（15分）

其他（5分）

任务总结本次任务总结见表表2-1-3请列举出本次课你学习到哪些知识？

请谈谈本次课学习的内容可以应用哪些方面？

发挥你的想象力，本次课知识除了常规的应用，还能在哪些方面可以运用？

请你谈谈与本次内容相关或相近的5G时讯

任务拓展汽车制造是国家经济的重要支柱产业,当下正处在数字化转型、新能源生产线创新发展的关键时期，5G与人工智能、大数据分析等新技术融合，将有效激发产业创新动力，支撑汽车制造行业构建柔性化智能产线，助力产业转型发展。汽车的制造工艺主要有冲压、焊装、涂装、总装，也就是俗称的“四大工艺”。焊装和总装车间的各种设备连接和操作均具有典型性，包括机器人、转台、滑台、车型识别系统(ID)、皮带辊床等设备，能够覆盖大部分的典型场景，可以代表汽车行业产线的典型特征。如今汽车市场中消费者个性化需求增加，为了抢占市场，需建立面向多车型快速上线的柔性生产，而现有工业网络存在以下问题:信息采集采用标准以太网，使用多种类型的总线网络导致协议接口众多。网络采用硬线铜缆，数据采集、工业控制都进行