無線電新技術(shù)應(yīng)用

2020.01.01無線電新技術(shù)應(yīng)用2移動(dòng)互聯(lián)向移動(dòng)物聯(lián)拓展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智慧城市大規(guī)模機(jī)器通信電力抄表車聯(lián)網(wǎng)高可靠低時(shí)延通信移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)3D視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和各種應(yīng)用除了要求人人的通信，還要求人和物、物和物的通信，即要提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的用戶體驗(yàn)，還要滿足移動(dòng)物聯(lián)的應(yīng)用需求，需要新的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。35G愿景5G三大應(yīng)用場(chǎng)景5G八大關(guān)鍵能力指標(biāo)明確未來業(yè)務(wù)趨勢(shì)：在大幅提升“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)的同時(shí)，全面支持“以物為中心”的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。提出三類應(yīng)用場(chǎng)景：支持增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類通信和超高可靠低時(shí)延通信三大類應(yīng)用場(chǎng)景，在5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)的差異化需求。引入新型能力指標(biāo)：除傳統(tǒng)的峰值速率、移動(dòng)性、時(shí)延和頻譜效率外，還提出用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、流量密度和能效四個(gè)新增關(guān)鍵能力指標(biāo)，以適應(yīng)多樣化5G場(chǎng)景及業(yè)務(wù)需求。ITU5G愿景為全球5G標(biāo)準(zhǔn)化工作奠定重要基礎(chǔ)5G

4無線頻譜是移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)IMT頻段：1885-2025

MHz2110-2200

MHzIMT頻段：806-960

MHz1710-1880

MHz2500-2690

MHzIMT頻段：450-470

MHz698-862

MHz2300-2400

MHz3400-3600MHz19921997200020032007201519952012WRCIMT頻段：470-698

MHz1427-1518

MHz3300-3400

MHz3600-3700MHz4800-4990MHz20191G2G3G4GGSM、cdmaOne(IS-95)WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000LTE/LTE-Advanced、802.16m2020：5G1980s1990s2010s2000sAMPS、TACS世界無線電通信大會(huì)（WRC）為IMT技術(shù)規(guī)劃新頻譜的時(shí)間間隔越來越短，頻段越走越高，帶寬越來越大，數(shù)量越來越多5G

IMT頻段：24.25-27.5GHz31.8-33.4GHz37-43.5GHz45.5-50.2GHz50.4-52.6GHz66-76GHz81-86GHz55G頻譜滿足愿景需求03GHz6GHz86GHz低頻段中頻段高頻段中、低頻段為5G基礎(chǔ)頻段高頻段為5G提速頻段廣域和深度覆蓋低頻段大規(guī)模機(jī)器通信可靠連接中、低頻段高可靠低時(shí)延通信極高傳輸速率無處不在用戶體驗(yàn)高、中、低頻段增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶5G

65G

全球高度重視5G發(fā)展來源：易觀梅森分析，2019全球“5G準(zhǔn)備情況”最新格局第一梯隊(duì)：中美得分并列第一，韓日緊隨其后第二梯隊(duì)：部分歐洲國家、中國香港、澳大利亞第三梯隊(duì)：法國、加拿大等截止2019年2月，全球有83個(gè)國家/地區(qū)的201家運(yùn)營商積極投資5G，開展了論證、測(cè)試和試驗(yàn)、取得5G技術(shù)試驗(yàn)許可、在網(wǎng)絡(luò)上部署5G新無線電（NR）技術(shù)以及宣布啟動(dòng)全面服務(wù)等活動(dòng)來源：GSA75G

5G發(fā)展概況及頻率管理歐盟韓國日本美國發(fā)布5G高頻頻譜，布局5G試驗(yàn)與研究計(jì)劃啟動(dòng)5GPPP等項(xiàng)目，發(fā)布5G行動(dòng)計(jì)劃和頻率規(guī)劃發(fā)布5G中高頻頻譜，2019年初商用2017年啟動(dòng)5G試驗(yàn)，發(fā)布5G中高頻頻譜2017年3月發(fā)布“下一代移動(dòng)技術(shù)：英國5G戰(zhàn)略”，2020年商用英國2017年10月發(fā)布”5G-使能未來經(jīng)濟(jì)“，成立5G工作組澳大利亞2017年7月發(fā)布5G戰(zhàn)略，2020年商用，2025年實(shí)現(xiàn)5G全連接德國中國將5G納入國家信息化戰(zhàn)略，發(fā)布頻譜規(guī)劃，推進(jìn)5G試驗(yàn)第一梯隊(duì)第二梯隊(duì)政府：構(gòu)建5G發(fā)展有利環(huán)境積極推動(dòng)科研專項(xiàng)規(guī)劃、頻譜規(guī)劃、國際合作、跨產(chǎn)業(yè)合作馬凱副總理2015年9月28日出席中歐5G聯(lián)合聲明簽字儀式，并宣布中國力爭(zhēng)2020年實(shí)現(xiàn)5G商用2016年，工信部成立5G推進(jìn)領(lǐng)導(dǎo)小組，制定《5G推進(jìn)工作行動(dòng)方案》2015年9月起，開始5G系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)，目前已進(jìn)入第三階段。IMT-2020(5G)推進(jìn)組：打造5G實(shí)施平臺(tái)科研專項(xiàng)：發(fā)揮科研規(guī)劃及項(xiàng)目資金牽引作用企業(yè)：發(fā)揮創(chuàng)新主體作用85G

部分國家（地區(qū)）5G中頻段頻譜情況來源：易觀梅森分析，20192019年4月，美國國防部發(fā)布《5G生態(tài)系統(tǒng)：對(duì)美國國防部的風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇》報(bào)告，強(qiáng)調(diào)5G中頻段在5G先期發(fā)展上有至關(guān)重要的作用，并指出中國在5G中頻段上已經(jīng)取得了先機(jī)，建議美國調(diào)整頻譜策略。頻譜問題是5G競(jìng)爭(zhēng)的核心95G

來源：易觀梅森分析，2019頻譜問題是5G競(jìng)爭(zhēng)的核心目前毫米波主要聚焦：24.25-27.5GHz頻段（26GHz）WRC-191.13議題焦點(diǎn)頻段歐洲、日韓、美國已規(guī)劃/分配全部或部分用于5G27.5-29.5GHz頻段（28GHz）非議題頻段美、日、韓已規(guī)劃/分配其中的一部分用于5G37-52.6GHz頻段（40/50GHz）議題熱點(diǎn)頻段，美國已規(guī)劃其下段用于5G歐洲也初步明確了上段用于5G105G發(fā)展概況及頻率管理

我國5G頻率管理5G

2018年12月，批復(fù)三家運(yùn)營商2.6GHz、3.5GHz頻段5G試驗(yàn)許可規(guī)模試驗(yàn)許可

2017年11月，我國在國際上率先規(guī)劃3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段作為5G系統(tǒng)的工作頻段，其中，3300-3400MHz頻段原則上限室內(nèi)使用。頻率規(guī)劃

2017年，已批準(zhǔn)4900MHz及部分毫米波頻段開展技術(shù)試驗(yàn)。2018年2月-3月，批準(zhǔn)2100MHz和3500MHz部分頻段進(jìn)行5G技術(shù)試驗(yàn)。批復(fù)試驗(yàn)頻率11使用情況3400-3600MHz頻段：主要用于衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)和地面固定無線接入系統(tǒng)；截止2017年6月，我國向國際電聯(lián)申報(bào)含擴(kuò)展C頻段（3400-3700MHz）的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料47份，批準(zhǔn)在我國境內(nèi)使用3400-3700MHz頻段開展業(yè)務(wù)的空間電臺(tái)共11座，使用3400-3600MHz頻段為中星6B和中星10號(hào)，根據(jù)全國無線電臺(tái)數(shù)據(jù)庫登記情況，我國目前在用擴(kuò)展C頻段地球站共144座，根據(jù)2016年全國頻率評(píng)估結(jié)論，3400-3600MHz頻段衛(wèi)星通信網(wǎng)已逐步停止使用，僅有個(gè)別通信網(wǎng)仍在使用；關(guān)于地面固定無線接入系統(tǒng)，中電華通和三大運(yùn)營商在部分省會(huì)或地市部署用于有線通信網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充，頻率使用期限最長至2016年12月。目前，全國共部署了190個(gè)臺(tái)站，正逐步退出。3400-3600MHz頻段5G

12使用情況主要用于大容量微波接力干線網(wǎng)絡(luò)、無人機(jī)系統(tǒng)、射電天文業(yè)務(wù)等；有效期內(nèi)微波系統(tǒng)臺(tái)站僅有10個(gè)，用于水利、電力、海洋等；無人機(jī)系統(tǒng)主要用于偏遠(yuǎn)地區(qū)；通過《劃分規(guī)定》修訂，將北京、上海、南京、昆明等大城市的保護(hù)條款已刪除；。4500-4800MHz頻段作為規(guī)劃C的下行頻段，目前在我國境內(nèi)無使用4500-4800MHz頻段開展業(yè)務(wù)的空間電臺(tái)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和地球站4800-5000MHz頻段5G

13物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（IOT）在建議書ITU-TY.2060(06/2012)中的定義如下：“物”指物理世界（物理裝置）或信息世界（虛擬事物）中的對(duì)象，可以被標(biāo)識(shí)并整合入通信網(wǎng)。物存在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息。物理裝置存在于物理世界中，能夠被感測(cè)、激勵(lì)和連接。虛擬事物亦存在于信息世界，能夠被存儲(chǔ)、處理和訪問。通過識(shí)別、數(shù)據(jù)捕獲、處理和通信能力，物聯(lián)網(wǎng)可充分利用“物”為各種應(yīng)用提供服務(wù)，同時(shí)確保安全和隱私方面的要求。物聯(lián)網(wǎng)可視為是全球信息社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施，以物質(zhì)互連（物理和虛擬）方式，在現(xiàn)有和新興互操作信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)上提供先進(jìn)的業(yè)務(wù)。為ICT增加一個(gè)“任何物”通信的維度14物聯(lián)網(wǎng)

未來全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)將達(dá)到千億規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)（億個(gè)）全球中國到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)將接近全球人口規(guī)模，達(dá)到70億；其中，中國將接近15億。到2030年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)將接近1千億，其中，中國超過200億。物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量雖多，但流量占比較低。來源：IMT-2020推進(jìn)組15專屬頻率共享頻率使用頻率公網(wǎng)專網(wǎng)SRD、WLAN等按照公網(wǎng)頻率管理免執(zhí)照管理采用干擾消除技術(shù)（DFS、室內(nèi)使用、LBT）不得干擾其它設(shè)備不受干擾保護(hù)按照專網(wǎng)頻率管理一般參考3GPP、3GPP2等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)范，并結(jié)合本國需求和現(xiàn)狀制定頻率規(guī)劃?？紤]本國行業(yè)實(shí)際需求，不同國家地區(qū)的頻率使用區(qū)別較大典型頻段800MHz900MHz1.8/1.9/2.1GHz2.6GHz典型頻段230MHz150&400MHz800MHz1.4GHz1.8GHz既可使用無線電規(guī)則中ISM頻段，也可使用其它非ISM頻段典型頻段13.56MHz433MHz800MHz2.4GHz5.1GHz5.8GHz管理模式物聯(lián)網(wǎng)頻譜規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)

16物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)頻譜規(guī)劃第一輪：2017年12月第二輪：2018年11月微功率短距離無線電發(fā)射設(shè)備技術(shù)要求征求意見公開征求對(duì)《關(guān)于增強(qiáng)機(jī)器類通信（eMTC）系統(tǒng)頻率使用有關(guān)事宜的通知（征求意見稿）》的意見eMTC系統(tǒng)應(yīng)在已許可使用LTE技術(shù)體制的800MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和2100MHz等公眾移動(dòng)通信頻段，以及1447-1467MHz和1785-1805MHz等專用通信頻段進(jìn)行部署。應(yīng)向作出相應(yīng)頻率使用許可的無線電管理機(jī)構(gòu)提出申請(qǐng)，經(jīng)批準(zhǔn)后方可投入使用。應(yīng)向國家無線電管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)無線電發(fā)射設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)eMTC系統(tǒng)基站的臺(tái)站設(shè)置和干擾協(xié)調(diào)，應(yīng)符合移動(dòng)通信基站設(shè)置的有關(guān)規(guī)定，并向所在地的省、自治區(qū)、直轄市無線電管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)取得無線電臺(tái)執(zhí)照eMTC系統(tǒng)宏基站每端口發(fā)射功率不小于37dBm且總功率不小于43dBm17物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求巨大，業(yè)務(wù)需求種類多高中低檔業(yè)務(wù)速率、功耗和覆蓋需求不同物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)跨度大：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、家居、醫(yī)療……典型業(yè)務(wù)視頻監(jiān)控車聯(lián)網(wǎng)

機(jī)器人智慧醫(yī)療可穿戴車輛調(diào)度物流跟蹤電子廣告無線ATM無線抄表環(huán)境監(jiān)測(cè)智能家居業(yè)務(wù)特點(diǎn)速率>1Mbps，流量高功耗不敏感低時(shí)延、高可靠100kbps~1Mbps速率有語音要求有移動(dòng)性要求速率<100kbps,文本為主流量不高功耗較敏感覆蓋要求高中檔類業(yè)務(wù)低檔類業(yè)務(wù)：LPWA（低功耗、廣覆蓋）低時(shí)延高可靠18物聯(lián)網(wǎng)

LTE-V,5G主要面向低時(shí)延、高可靠的業(yè)務(wù)輔助駕駛應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)安全多種技術(shù)解決物聯(lián)網(wǎng)豐富的業(yè)務(wù)需求面向中低需求，存在蜂窩類和非蜂窩類兩大類的多種技術(shù)蜂窩類技術(shù)中eMTC和NB-IoT在應(yīng)用場(chǎng)景上既有重疊也有區(qū)分蜂窩技術(shù)：eMTC適配中檔類和LPWA類業(yè)務(wù)深度覆蓋、低功耗兼顧移動(dòng)性和速率蜂窩技術(shù)：NB-IoT主要面向LPWA類業(yè)務(wù)極致深度覆蓋

非蜂窩：LORA,SIGFOX主要面向LPWA類業(yè)務(wù)

中檔類業(yè)務(wù)低檔類業(yè)務(wù)：LPWA（低功耗、廣覆蓋）低時(shí)延高可靠19NB-IoT系統(tǒng)特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)

1獨(dú)立部署23保護(hù)帶部署帶內(nèi)部署部署模式基本特性263541低速率<62.5Kbps數(shù)以萬計(jì)的鏈接10萬

每小區(qū)低成本集成于蜂窩系統(tǒng)易于部署20dB以上鏈路余量深度覆蓋

室內(nèi)和地下低功耗十年以上電池壽命20eMTC系統(tǒng)特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)

一種模式:基于LTE的部署支持FDD,TDD支持跳頻eMTC6PRB1.08MHzLTE網(wǎng)絡(luò)5MHzNB-IoT1PRB共180KHz頻率數(shù)以萬計(jì)的鏈接10萬每小區(qū)11dB鏈路余量深度覆蓋

室內(nèi)和地下低功耗五至十年電池壽命低成本中低速率FDD<1MbpsTDD<200Kbps集成于蜂窩系統(tǒng)易于部署21物聯(lián)網(wǎng)

LoRaLoRa聯(lián)盟是一個(gè)開放，非營利的會(huì)員協(xié)會(huì)。更大的覆蓋范圍深度室內(nèi)覆蓋覆蓋能力比蜂窩網(wǎng)好星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多用途大容量多用戶公共網(wǎng)絡(luò)低功耗運(yùn)行5-10年

10-20年壽命>10xvs蜂窩M2M22物聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)覆蓋范圍及帶寬物聯(lián)網(wǎng)

傳輸距離：短距離一般在百米范圍內(nèi)、長距離在幾公里范圍;

傳輸距離vs帶寬：一般通信距離越遠(yuǎn)，采用的帶寬越窄。235G/物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用—車聯(lián)網(wǎng)第二階段2G/3G/4G蜂窩網(wǎng)與路側(cè)單元的有線或無線通信LTE-V

VS.

IEEE802.11p未來技術(shù)5G-NR

1990s’2000s’2010s’2020s’2030s’智能交通系統(tǒng)—車聯(lián)網(wǎng)（安全輔助，預(yù)警）收集、監(jiān)控并公布交通信息第一階段車載智能通信(信息娛樂，在線導(dǎo)航和遠(yuǎn)程故障診斷)智能交通系統(tǒng)—自動(dòng)駕駛（無人駕駛）第三階段第四階段V2X輔助駕駛將使減少80％的交通事故，減少交通堵塞和污染，大幅提高交通效率智能交通的四個(gè)階段車聯(lián)網(wǎng)

24智能交通（ITS）和車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展智能交通（ITS）車聯(lián)網(wǎng)交通管理系統(tǒng)智能道路設(shè)施自動(dòng)駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ICV）網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛汽車（CAV）車安全(2025)：交通事故減少80%能耗(2025)：中國3億+輛汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化油耗與排放均降低20%注：中國汽車耗油超8千萬噸，排放達(dá)10億噸，能耗效率不到日本一半人路注：全國每年擁堵時(shí)間達(dá)12億小時(shí)，損失達(dá)1700億￥注：中國交通事故超20萬起，死亡人數(shù)超6萬，超過90%的事故為人為因素效率(2025)：交通效率提升30%中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車目標(biāo)V2X(車車/車路/車人/車云)Telematics/MBB(信息娛樂，面向人)ADAS高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ETSIBSA定義54個(gè)V2X應(yīng)用，11個(gè)關(guān)鍵駕駛輔助功能只能由V2X技術(shù)提供攝像頭、傳感器等無法構(gòu)建全天候、全路況環(huán)境感知能力，無法實(shí)現(xiàn)協(xié)同交通雨雪、霧等天氣，攝像頭、傳感器性能受限非視距、遮擋物限制攝像頭、傳感器作用需要車聯(lián)網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)協(xié)同交通、智能交通管理V2X在交通安全中存在獨(dú)特價(jià)值，一些功能特