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文檔簡介
4.15G行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展趨勢 4.2車聯(lián)網(wǎng)解決方案4.3其他行業(yè)解決方案 4.45G+新技術(shù)融合創(chuàng)新應(yīng)用 第4章5G行業(yè)應(yīng)用4.15G行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展趨勢
4.15G行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展趨勢5G初期:eMBB大帶寬需求:帶寬10倍提升5G中期:URLLC/mMTC切片需求:業(yè)務(wù)隔離與差異化體驗保證5G成熟期:垂直行業(yè)廣泛覆蓋端到端切片需求:RAN、承載、5GC一站式切片服務(wù)無線:單站容量2Gbps-5Gbps承載網(wǎng):10GE-50GE-200GE核心網(wǎng):云化、融合2019年,3GPPR15,eMBB大帶寬需求無線:大連接、廣覆蓋承載網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)硬切片核心網(wǎng):分布式架構(gòu)、C/U分離無線:低時延、高可靠性承載網(wǎng):低時延方案核心網(wǎng):切片、MEC2020年以后,3GPPR16/R17/R18,增加URLLC&mMTC業(yè)務(wù)切片5G分階段發(fā)展5G三種應(yīng)用場景逐步推進URLLC
第二波應(yīng)用由于4G的IoT正處于起步上升階段,基于5G的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)會延后4GIoT將是5G探索垂直行業(yè)的第一步,做好IoT業(yè)務(wù)就是做好5G業(yè)務(wù)AR/VR/高清視頻成為終端及外設(shè)賣點AR/VR/高清視頻/無人機等逐步應(yīng)用eMBB第一波應(yīng)用mMTC第三波應(yīng)用聯(lián)合行業(yè)客戶,探索典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場景;聚合生態(tài)合作伙伴,打造5G產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈車聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)&AI機器人智能制造2K屏成為中高端手機的標(biāo)配基于手機的AR應(yīng)用AR指導(dǎo)工程布線360VR直播無人機視頻回傳高清視頻行業(yè)應(yīng)用是5G商業(yè)成功的關(guān)鍵創(chuàng)新行業(yè)應(yīng)用差異化的服務(wù)構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)個人行業(yè)家庭家居控制5G網(wǎng)絡(luò)切片MEC家庭寬帶LiveTV
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直播4.2.1車聯(lián)網(wǎng)概述 4.2.2車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場景和需求分析4.2.3C-V2X演進及關(guān)鍵技術(shù)4.2.4車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例
4.2車聯(lián)網(wǎng)解決方案當(dāng)前交通面臨的挑戰(zhàn)應(yīng)急指揮調(diào)度交通執(zhí)法取證復(fù)雜實時信息更新慢交通擁堵交通事故交通違章4.2.1車聯(lián)網(wǎng)概述
智能交通系統(tǒng)安全暢通便捷高效綠色交通誘導(dǎo)信號控制智慧物流智能公交ETC機場港口綜合監(jiān)測指揮中心應(yīng)急指揮車地通信衛(wèi)星公眾信息服務(wù)交通樞紐車載導(dǎo)航自動駕駛鐵路事故實現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵-無線通信實現(xiàn)智能交通系統(tǒng),需要人、車、路互相連接和配合,而無線通信是實現(xiàn)連接的關(guān)鍵。人:交通的參與者;車:交通的參與者和運輸載體;路:道路基礎(chǔ)施設(shè),以及交通燈、攝像頭、雷達等;網(wǎng):實現(xiàn)人、車、路的連接和配合。無線通信什么是車聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)又稱V2X:VehicletoEverything,即車與萬物互聯(lián),實現(xiàn)車內(nèi)、車與車、車與人、車與外部環(huán)境、車與服務(wù)平臺的全方位網(wǎng)絡(luò)連接。車聯(lián)網(wǎng)的信息交互方式:車與車(V2V)車與人(V2P)車與路(V2I)車與云平臺(V2N)V2VV2PV2PV2IV2N車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展演進之路車載信息服務(wù)車路協(xié)同與輔助駕駛智能網(wǎng)聯(lián)與全自動駕駛汽車信息服務(wù)以及娛樂導(dǎo)航人車路云信息交互提升車輛感知能力實現(xiàn)輔助駕駛功能車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)極大豐富全自動駕駛功能實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的重要目標(biāo)–自動駕駛國際汽車工程師協(xié)會(SAEInternational)制定的自動駕駛等級劃分:等級名稱轉(zhuǎn)向&速度控制環(huán)境觀察激烈駕駛應(yīng)對應(yīng)對工況L0人工駕駛駕駛員駕駛員駕駛員-L1輔助人工駕駛駕駛員+系統(tǒng)駕駛員駕駛員部分L2部分自動駕駛系統(tǒng)駕駛員駕駛員部分L3有條件自動駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)駕駛員部分L4高級自動駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)部分L5無人駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)全部2015199520252020高無自動駕駛輔助駕駛ADAS部分自動駕駛(人工為主)自適應(yīng)巡航、車道保持特定道路和特定條件下的自動駕駛、自動停車Level0Level1Level2Level320052030全天候、全道路的自動駕駛,即無人駕駛Level4/5車聯(lián)網(wǎng)提升交通效率,降低時間和能源成本。交通物流綠色駕駛員/乘客提升通行效率和道路利用率
降低油耗和碳排放優(yōu)化行車路線降低總體成本不同領(lǐng)域的價值車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)C-V2X(CellularV2X)是基于3GPP全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信技術(shù),包含LTE-V2X和5G-V2X,LTE-V2X支持和5G-V2X共存。DSRC(DedicatedShortRangeCommunication)專用短程通信技術(shù),是以IEEE802.11p為基礎(chǔ)來提供短距離無線傳輸?shù)募夹g(shù),車車和車路通信為其主要應(yīng)用方式。無蜂窩網(wǎng)覆蓋有蜂窩網(wǎng)覆蓋C-V2XDSRCLTE-UuLTE-PC5DSRCC-V2X和DSRC對比:C-V2XDSRC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2017,3GPPLTE-VR14標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布;2018.6,3GPPLTE-eV2XR15標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布;2020.6,3GPP5G-V2XR16標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布;2010,DSRC(802.11p)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布;2013,歐洲TSIITS-G5標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布;標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)3GPPIEEE(US)&ETSI(EU)頻譜5.9GHz頻段(5905-5925MHz)5.9GHz頻段芯片華為Balong765,高通9150,INTELNXP,Autotalk,Renesas,高通模組大唐、移遠等Bosch,Continental,Denso等時延20ms(R14),1ms(R16)<50ms通信距離450m@140km/h225m@140km/h產(chǎn)業(yè)進展2015年起,全球多次測試,多家車企宣布支持;2019-12,美國分配C-V2X頻率已有ETC,AVI等應(yīng)用;C-V2X可以保障人、車、路的有效協(xié)同C-V2X優(yōu)于DSRC(802.11p),尤其提高了潛在危險意識。LTE-V2Xrange>450mDSRCrange~225m140km/h140km/h0km/hBrakingTime~2.5SecReactionTime~9.2SecReactionTime~3.3SecLTE-V2X相比DSRC有額外8dB的鏈路預(yù)算LTE-V2X和DSRC對比LTE-UuCloud基礎(chǔ)設(shè)施PC5PC5PC5C-V2X的優(yōu)勢:
C-V2X有明確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演進路線;C-V2X可以支持V2P業(yè)務(wù);C-V2X可以支持更豐富的業(yè)務(wù);C-V2X單芯片同時支持PC5短距通信和Uu長距通信;C-V2X網(wǎng)絡(luò)部署模式更清晰,芯片成本更低。
C-V2X初級階段場景車輛緊急制動預(yù)警交叉路口碰撞預(yù)警變道碰撞預(yù)警前車碰撞預(yù)警特殊車輛避讓摩托車視線遮擋危險提醒路邊施工提醒交通擁堵提醒危險路段廣播
路邊單元信息廣播危險天氣預(yù)警限速提醒4.2.2車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場景和需求分析3GPP定義的4種車聯(lián)網(wǎng)高級階段應(yīng)用場景:協(xié)作行駛傳感器信息共享車輛編隊遠程駕駛?cè)纾簠f(xié)作并線5G使能高階自動駕駛更高效解決貨車司機短缺問題,提升效率;車隊編排能降低9%-25%功耗;更安全實時更新動態(tài)地圖,避免施工路段;視頻共享和協(xié)同環(huán)境感知,避免司機盲點;RTT交互控制在20ms內(nèi),響應(yīng)距離偏差0.6米,是LTE-V2X的10%;高階自動駕駛對網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)高階場景最大端到端延遲時間可靠度速率(Mbps)最小通信范圍車隊編排10-25ms90-99.99%50-6580-350m協(xié)作行駛3-100ms90-99.999%10-53,UL:0.25;DL:50360-700m傳感器信息共享3-100ms90-99.999%10-100050-1000m遠程駕駛5ms99.999%UL:25;DL:1-4.2.3
C-V2X演進及關(guān)鍵技術(shù)3GPPC-V2X標(biāo)準(zhǔn)支持面向未來的持續(xù)演進LTE-V2X與5G-V2X互為補充1.C-V2X演進時間內(nèi)容2017年9月國家制造強國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組召開車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專委員會第一次會議,提出發(fā)展LTE-V2X。2018年1-4月工信部、公安部、交通運輸部關(guān)于印發(fā)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范(試行)》的通知。發(fā)改委《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》(征求意見稿)公開征求意見2018年6月工信部無線電管理局研究起草了《車聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)直連通信使用5905-5925MHz頻率的管理規(guī)定(征求意見稿)》2018年10-11月《車聯(lián)網(wǎng)直接通信使用5905-5925MHz的管理規(guī)定》發(fā)布股價標(biāo)準(zhǔn)。國家制造強國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組召開車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專委員會第二次會議,提出加快LTE-V2X部署。2019年9月《交通強國建設(shè)綱要》,加強智能網(wǎng)聯(lián)汽車(智能汽車、自動駕駛、車路協(xié)同)研發(fā),形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)。2020年2月國家發(fā)改委、工信部等11部門發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》,支持智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展征求意見。2020年3月國家發(fā)改委、工信部發(fā)布關(guān)于組織實施2020年新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程(寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G領(lǐng)域)的通知,重點建設(shè)車聯(lián)網(wǎng)驗證及應(yīng)用工程。工信部發(fā)布《汽車駕駛自動化分級》批準(zhǔn)公示,將于2021年正式實施智能網(wǎng)聯(lián)汽車標(biāo)準(zhǔn)。2020年10-11月《十四五規(guī)劃綱要》提出壯大新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加快建設(shè)交通強國。國務(wù)院《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)》提出加快C-V2X標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)升級,推動汽車智能網(wǎng)聯(lián)化。2021年3月工信部、交通運輸部及國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會共同印發(fā)《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(智能交通相關(guān))》的通知,推進智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用。2021年11月工信部發(fā)布《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出到2025年,重點高速公路、城市道路實現(xiàn)蜂窩車聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)規(guī)模覆蓋?!皸l塊結(jié)合”推進高速公路車聯(lián)網(wǎng)升級改造和國家級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)建設(shè)。C-V2X部署路線LTE-V2X:滿足3GPP的27種應(yīng)用場景(TR22.885):包括主動安全,交通效率和信息娛樂;LTE-eV2X:與LTE-V2X兼容,提升了可靠性、速率和時延性能,部分滿足更高級的V2X業(yè)務(wù)需求;5G-V2X:實現(xiàn)與自動駕駛相關(guān)的4種高級應(yīng)用場景(TR22.886):車隊編排,先進行駛,傳感器信息共享,遠程駕駛;LTE-V2XLTE-eV2X5G-V2X車路協(xié)同實現(xiàn)主動安全資源共享提升輔助駕駛能力5G網(wǎng)絡(luò)為自動駕駛提供多樣化業(yè)務(wù)4GNetworkeNBITSV2N(1.8GHz)RSUV2I(5.9GHz)V2V(5.9GHz)V2P(5.9GHz)eNB基站分配資源自主選擇資源MEC邊緣云核心云網(wǎng)絡(luò)切片高清視頻自動駕駛遠程監(jiān)控AR/VRD2D:DevicetoDevice,指的是兩個終端之間直接通信的技術(shù);ProSe:Proximity-basedServices,臨近業(yè)務(wù),基于業(yè)務(wù)維度;Sidelink:側(cè)行鏈路或者直通鏈路。SLE-UTRANULE-UTRANDL2.D2D技術(shù)3.LTE-V2X通信接口關(guān)鍵技術(shù)LTE-V2X包含兩類無線通信接口:Uu接口和PC5接口(1)LTE-V2XUu接口關(guān)鍵技術(shù)(2)LTE-V2XPC5接口關(guān)鍵技術(shù)+相對于普通蜂窩通信,V2X對于時延和可靠性要求更高基于D2D技術(shù)改進而來,進一步提升時延和可靠性ULDLUuPC5PC5(2)LTE-V2XUu接口關(guān)鍵技術(shù)靈活多播(SC-PTM)單播時延優(yōu)化/QoS增強單播/多播共物理信道(PDSCH和PDCCH)通過Group-RNTI調(diào)度多用戶,靈活分配資源多播區(qū)域可以逐小區(qū)動態(tài)調(diào)整V2X專有QCI(3,75,79)預(yù)調(diào)度&短SPS周期多SPS進程100ms200msSPS資源ReporttrafficpatternsMultipleSPSconfigurationSPSInstance2SPSInstance1PDSCHPDCCH(2)LTE-V2XPC5接口關(guān)鍵技術(shù)eNB動態(tài)或半靜態(tài)的調(diào)度PC5資源
UuUuPC5V2XonITSbandGNSSUE從配置的資源池中自主選擇PC5資源(Sensing-based)V2XonITSbandPC5PC5PC5GNSSMode3:基站調(diào)度模式Mode4:UE自主資源選擇模式4.5G-V2X關(guān)鍵技術(shù)5G-V2X目標(biāo)是更低時延、更高可靠性、更大帶寬、更精準(zhǔn)定位和更全面的覆蓋。(1)Uu接口增強技術(shù)。5G-V2X在Uu接口使用的技術(shù)包括UCNC(用戶為中心的無蜂窩無線接入)、靈活多播技術(shù)、統(tǒng)一Qos技術(shù)。(2)Sidelink接口增強技術(shù)。Sidelink(側(cè)行鏈路)是為了支持V2X設(shè)備間直接通信而引入的新鏈路類型,最早是在D2D應(yīng)用場景下引入的,在5G-V2X體系中進行了擴充和增強。(1)5G-V2X在Uu接口增強技術(shù)UCNC(用戶為中心&無小區(qū)邊界)VirtualCellHyperCell雙連接靈活多播(車輛編隊)更高效率更高可靠性統(tǒng)一QoS(Uu&Sidelink)NR-Uu和NR-Sidelink統(tǒng)一QoSNRCell1NRCell2controllercontrollergNBUPF(multicastsupport)AMFSMF(multicastsupport)V2XServerDRBDRBV2XPacketV2XPacketV2XPacketNR-PC5NR-UuQoSFlow1QoSFlow3QoSFlow2(2)5G-V2X在Sidelink接口增強技術(shù)5GSidelink業(yè)務(wù)擴展支持所有頻譜支持單播、組播、廣播UE支持中繼擴展覆蓋范圍多鏈路提高可靠性基于Sidelink定位Sidelink測距O(TDOA)和AOA定位Sidelink定位GNSS定位蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位gNodeBGNSSgNodeBGNSSICOoCRSUgNodeB5GCEPCV2V/V2IMECRSU4G5G車聯(lián)網(wǎng)整體部署方案車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺4.2.4車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例案例:無錫車聯(lián)網(wǎng)首個車聯(lián)網(wǎng)城市級部署,實現(xiàn)“人-車-路-網(wǎng)-云”協(xié)同,開展基于C-V2X的17個場景示范。V2I信號燈信息推送V2V高優(yōu)先級車輛讓行V2P弱勢交通參與者碰撞預(yù)警V2I可變車道案例:5G實現(xiàn)純電動自動駕駛礦車RTKGPS5G信息化管理平臺智慧充電系統(tǒng)管理平臺BOSSDeviceDeviceDevice…衛(wèi)星5G基站云計算中心顯示大屏電腦電腦手機5G基站接入設(shè)備5G核心網(wǎng)傳輸洛陽鄭州數(shù)據(jù)專線洛陽雙目攝像頭雙目攝像頭差分GPS雙目攝像頭雙目攝像頭差分GPS云計算自動駕駛控制平臺傳輸線路5G純電動自動駕駛礦車組網(wǎng)示意圖4.4.1智能電網(wǎng)解決方案 4.4.2智能醫(yī)療解決方案 4.4.3智慧教育解決方案 4.4.4智慧制造解決方案
4.4其他行業(yè)解決方案經(jīng)典電力系統(tǒng)組成通過發(fā)電廠的發(fā)電機將原始能源轉(zhuǎn)換成電能,經(jīng)過變電站將電能升壓至35~500kV后輸出,由高壓輸電線傳送到受電區(qū)域變電站,經(jīng)變電站降壓至6~20kV,再由配電線送到用戶配電變電所并降壓至380V低壓,經(jīng)過用電環(huán)節(jié)提供給用戶使用。發(fā)電輸電配電用電變電變電分布式能源售電4.4.1智能電網(wǎng)解決方案1.經(jīng)典電力系統(tǒng)電力通信網(wǎng)分布接入網(wǎng)城域網(wǎng)省骨干網(wǎng)國家骨干網(wǎng)超高壓特高壓配電高壓800KV以上幾個330KV-800KV10個左右40-80個220KV300-400個110KV500-800個35KV35KV以下10-20萬個用電街邊柜等通信設(shè)備光纖滲透率高自建專網(wǎng)通信光纖覆蓋率低廣覆蓋大連接設(shè)備眾多2.智能電網(wǎng)清潔友好發(fā)電安全高效輸電靈活可靠配電多樣互動用電新能源:風(fēng)電&太陽能智能分布式配電自動化毫秒級精準(zhǔn)負荷控制新用戶:充電樁新要求:不斷電資源優(yōu)化配置智能電網(wǎng)能源清潔高效利用3.5G使能智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢對5G技術(shù)的需求單向->多向集中->分布式數(shù)字化/自動化新能源光纖昂貴,僅A+區(qū)域采用光傳輸90%的電力故障發(fā)生在最后5Km中低壓網(wǎng)絡(luò)智能傳輸成為提升電力可靠性關(guān)鍵99.999%可靠性專用業(yè)務(wù)切片:電網(wǎng)保護及配電:URLLC微電網(wǎng):mMTC視頻巡檢:eMBB
通信網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)5G網(wǎng)絡(luò)切片匹配智能電網(wǎng)差異化需求從技術(shù)角度來看:5G網(wǎng)絡(luò)切片可以滿足電網(wǎng)核心工控類業(yè)務(wù)的連接需求;工業(yè)控制類業(yè)務(wù)典型切片類型:URLLC(超低時延超高可靠性);信息采集類業(yè)務(wù)典型切片類型:mMTC(海量機器接入)。業(yè)務(wù)場景通信時延要求可靠性要求帶寬要求終端量級要求業(yè)務(wù)隔離要求業(yè)務(wù)優(yōu)先級切片類型智能分布式配電自動化高高低中高高URLLC毫秒級精準(zhǔn)負荷控制高高中低中高中高URLLC低壓用電信息采集低中中高低中mMTC分布式電源中高高低高中中低mMTC(UL)+URLLC(DL)智能電網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò)切片架構(gòu)低壓用電信息采集切片智能分布式配電自動化切片毫秒級精準(zhǔn)負荷控制切片NR傳輸網(wǎng)邊緣數(shù)據(jù)中心本地數(shù)據(jù)中心中心數(shù)據(jù)中心NR傳輸網(wǎng)邊緣數(shù)據(jù)中心本地數(shù)據(jù)中心中心數(shù)據(jù)中心NR傳輸網(wǎng)邊緣數(shù)據(jù)中心本地數(shù)據(jù)中心中心數(shù)據(jù)中心配電網(wǎng)管理超低時延調(diào)度加密轉(zhuǎn)發(fā)計費路由電網(wǎng)負荷控制超低時延調(diào)度加密轉(zhuǎn)發(fā)計費路由策略鑒權(quán)安全NR接入管理移動性管理會話管理策略鑒權(quán)安全NR接入管理移動性管理會話管理轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度路由策略鑒權(quán)安全NR接入管理移動性管理會話管理BSS傳輸網(wǎng)切片管理核心網(wǎng)切片管理接入網(wǎng)切片管理端到端切片管理Common100MbpsSlice2Slice1100Mbps100Mbps100Mbps4.案例--基于5G的精準(zhǔn)負荷控制基于5G的精準(zhǔn)負荷控制組網(wǎng)方案負載控制終端A負載控制終端B5GSA核心網(wǎng)(C/U共部署)精控測試主站+子站負載控制終端5GSA核心網(wǎng)精控測試主站+子站精控業(yè)務(wù)E2E平均時延37ms4.4.2智能醫(yī)療解決方案 醫(yī)療資源嚴重缺乏且分布不均重病患者數(shù)量巨大,專業(yè)醫(yī)生供不應(yīng)求個人&家庭醫(yī)療,可穿戴醫(yī)療快速發(fā)展急救病死率高,搶救時限和準(zhǔn)確性要求極高1.傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)痛點2.智慧醫(yī)療人口老齡化加速已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的趨勢。從2000到2030年的30年中,全球超過55歲的人口占比將從12%增長到20%。更先進的醫(yī)療水平成為老齡化社會的重要保障;移動互聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療設(shè)備中的使用量正在持續(xù)增加,5G網(wǎng)絡(luò)連接醫(yī)療輔助系統(tǒng),可以提供遠程診斷、遠程手術(shù)和遠程醫(yī)療等解決方案,實時健康管理,跟蹤病人、病歷,推薦治療方案和藥物,并建立后續(xù)預(yù)約。3.5G助力智慧醫(yī)療
-高速率、低時延、大連接5G提供穩(wěn)定的連接能力,促進醫(yī)院管理更高效有序;醫(yī)療影像提出大帶寬需求,醫(yī)療操作提出短時延要求。院區(qū)物聯(lián)網(wǎng)院區(qū)通信醫(yī)聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療影像系統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)連接能力高帶寬低時延高帶寬高接入速度高帶寬低時延高業(yè)務(wù)質(zhì)量醫(yī)聯(lián)網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò)切片場景傳輸內(nèi)容(患者端)患者端帶寬需求E2E時延遠程B超操作控制信息(DL1Mbps)(UL)18Mbps(DL)9Mbps100ms高分辨率醫(yī)學(xué)影像(UL10Mbps)醫(yī)患通信視頻(UL/DL8Mbps)遠程手術(shù)操作控制信息(遠程桌面UL4Mbps)(UL)20Mbps(DL)12Mbps20ms手術(shù)臺監(jiān)控視頻(UL8Mbps)會診互動視頻(UL/DL8Mbps)遠程急救救護車醫(yī)療信息(UL12Mbps)(UL)20Mbps(DL)8Mbps50ms車與急救中心互動視頻(UL/DL8Mbps)*視頻以1080p計,如果是4K,需要25Mbps5G+MEC為醫(yī)療行業(yè)提供創(chuàng)新的基礎(chǔ)支撐導(dǎo)航、送藥、查房機器人高清影像
移動閱片智能手術(shù)室VR病情講解AR
輔助問診MR輔助手術(shù)醫(yī)療機器人智能終端VR/AR/MR智能醫(yī)療設(shè)備
5G下,實現(xiàn)邊緣計算,流量卸載,保障低時延,傳輸零差錯業(yè)務(wù)提供商服務(wù)器非5G流量5G流量業(yè)務(wù)服務(wù)器MEC醫(yī)院核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商患者智能終端VR/AR/MR智能醫(yī)療設(shè)備
醫(yī)生合作醫(yī)院院區(qū)智能終端智能終端院區(qū)外4.案例--遠程急救核心網(wǎng)5G基站5G基站急救中心(UL:8MbpsDL:20Mbps)救護車(UL:20MbpsDL:8Mbps)實時音視頻8MbpsCPE醫(yī)療信息12Mbps實時音視頻實時音視頻指揮平臺車上醫(yī)療設(shè)備CPE1.傳統(tǒng)教育形式的現(xiàn)狀中學(xué)階段,平面教學(xué)為主,多采用題海戰(zhàn)術(shù),高校階段,很多課程教學(xué)內(nèi)容不直觀,授課效率不高;資源集中在發(fā)達地區(qū),教育資源不平衡。4.4.3智慧教育解決方案2.5G使能智慧課堂當(dāng)前教育網(wǎng)絡(luò)仍然存在很多挑戰(zhàn):教育信息系統(tǒng)資源共享難新型教育業(yè)務(wù)承載能力不足數(shù)據(jù)安全風(fēng)險大建設(shè)與運維成本高基于5G的智慧課堂網(wǎng)絡(luò)承載統(tǒng)一超高帶寬,速率更快,延時更低在教育教學(xué)上產(chǎn)生新的應(yīng)用場景如VR實驗環(huán)境,遠程監(jiān)考等3.5G智慧校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)攝像頭/CPE/手機/Pad/教學(xué)電子白板無線子切片管理DUCUMEC承載子切片管理城域、廣域網(wǎng)核心網(wǎng)子切片管理AMFNFVISMFUPFNEF峰值速率Gbps支撐4K/8K/AR/VR超低時延,支撐遠程精確控制與操作切片訂購(帶寬、時延、用戶數(shù)、SLA);狀態(tài)展示(速率、時延)智能感知以及路由轉(zhuǎn)發(fā),降低時延,節(jié)省帶寬;支撐計算邊緣化,內(nèi)容區(qū)域化,第三方應(yīng)用本地化大帶寬低時延專網(wǎng)切片服務(wù)邊緣計算服務(wù)4K/8K直播課堂AR/VR課堂全息教育4K高清視頻學(xué)校安全自動巡邏車無線網(wǎng)承載網(wǎng)核心網(wǎng)4.案例--5G使能VR遠程教學(xué)教室全景視頻采集教學(xué)點360度全景攝像頭5GCPE5G基站教室AR眼鏡視頻采集5G網(wǎng)絡(luò)時延~10ms處理時延~1s5G核心網(wǎng)核心網(wǎng)機房5G基站聲音回傳遠程VR體驗點遠程VR教學(xué)體驗點VR服務(wù)器5GCPEWifi4.4.4智慧制造解決方案 倉儲移動掃碼、AGV調(diào)度性能不穩(wěn)定、存在安全風(fēng)險WIFI傳感數(shù)據(jù)采集、資產(chǎn)管理定位設(shè)備數(shù)量、工作距離受限短距無線(藍牙等)實時可靠性要求高的控制場景產(chǎn)業(yè)鏈較窄、部署成本高工業(yè)專用無線大型設(shè)備遠程監(jiān)控,遠程維護4G不支持大連接和高實時性數(shù)據(jù)需要經(jīng)過公網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)蜂窩無線有線網(wǎng)絡(luò)為主當(dāng)前無線方案布線工期長可擴展性差易腐蝕(高溫高腐蝕場景)成本高(質(zhì)檢成本,頻繁更換)維護難高度壟斷(西門子,ABB等)網(wǎng)線光纖電纜痛點:1、有線成本高,擴展性差。2.無線各有不足,相對封閉1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀機械化電氣化自動化智能化全聯(lián)接智能化5GCloudIoT大數(shù)據(jù)ICT重構(gòu)企業(yè)的信息流、物流和資金流,并帶來顯著的效率提升和商業(yè)模式創(chuàng)新。2.新工業(yè)革命3.5G賦能智能制造智能制造是我國制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要抓手,是我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要路徑,是《中國制造2025》加快建設(shè)制造強國的主攻方向。以5G為引領(lǐng)的數(shù)字技術(shù)將在工業(yè)智能制造領(lǐng)域孕育出更多的新產(chǎn)業(yè)、新模式、新業(yè)態(tài)。自動化裝備替換人工移動裝備>100臺實時調(diào)度需求<10ms5G代替工業(yè)總線工廠各工序的產(chǎn)能不匹配無線方式將有利于實現(xiàn)柔性生產(chǎn)終端算法置于云端機電分離將電部分放置云端低成本迭代優(yōu)化機器換人實現(xiàn)降本增效以移代固助力柔性制造機電分離設(shè)備快速迭代254.案例--典型應(yīng)用(物流和倉儲區(qū))貨車可視化泊車&調(diào)度AGV貨物裝載、卸載資產(chǎn)定位,追蹤,存貨管理125AGV貨物分類、打包3AGV生產(chǎn)處理4企業(yè)云案例---基于5G的機械臂控制工業(yè)云平臺5G基站云邊協(xié)同工廠內(nèi)自動化裝備的實時控制,解決PLC以上有線網(wǎng)絡(luò)的替代,支持工廠越來越柔性化。節(jié)省線纜及布線工作量,大大節(jié)省生產(chǎn)線調(diào)整的時間;控制系統(tǒng)功能部分上移至邊緣MEC系統(tǒng)統(tǒng)一控制,降低單體本身及后續(xù)維護升級成本。工況數(shù)據(jù)用戶管理實時控制協(xié)同調(diào)度資源分配CPU數(shù)據(jù)運算MEC4.5.1ICT技術(shù)融合驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟 4.5.2新技術(shù)的特征與現(xiàn)狀 4.5.35G+新技術(shù)使能垂直行業(yè)應(yīng)用案例
4.5
5G+新技術(shù)融合創(chuàng)新應(yīng)用全球進入數(shù)字經(jīng)濟新時代生產(chǎn)力發(fā)展農(nóng)業(yè)時代1760s1970s工業(yè)時代信息時代2020s打獵種植畜牧人工智能大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈5G消費互聯(lián)時代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)電氣時代蒸汽時代電力技術(shù)蒸汽技術(shù)云計算產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)字經(jīng)濟時代4.5.1ICT技術(shù)融合驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟
端管云:新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與服務(wù)模式ICT基礎(chǔ)設(shè)施成為智能世界的基石人工智能5G云計算數(shù)據(jù)中心物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)萬物感知萬物互聯(lián)萬物智能將數(shù)據(jù)變成Online,使能智能化基于大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用感知物理世界,變成數(shù)字信號數(shù)字孿生數(shù)字化生存溫度、空間、觸覺嗅覺、聽覺、視覺寬聯(lián)接、廣聯(lián)接多聯(lián)接、深聯(lián)接4.5.2新技術(shù)的特征與現(xiàn)狀物聯(lián)網(wǎng)云計算大數(shù)據(jù)人工智能InternetofThings:從人與人的信息聯(lián)接到物與物的信息聯(lián)接。1.物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)理念最早可追溯到比爾·蓋茨1995年《未來之路》一書提及物互聯(lián)。1999年由美國麻省理工學(xué)院MIT正式提出。2009年8月7日,時任國務(wù)院總理溫家寶在無錫視察時發(fā)表重要講話,提出“感知中國”的戰(zhàn)略構(gòu)想,表示中國要抓住機遇,大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)使用的無線技術(shù)短距離無線技術(shù):Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave長距離無線技術(shù)SigFox、LoRa、NB-IoT、eMTC短距離無線技術(shù)對比BluetoothWi-FiZigBeeZ-Wave頻段2.4GHz2.4GHz
5GHz868MHz/915MHz,2.4GHz868.42MHz(歐洲)
908.42MHz(USA)傳輸速率1-24Mbps11b:11Mbps11g:54Mbps11n:600Mbps
11ac:1Gbps868MHz:20kbps
915MHz:40kbps
2.4GHz:250kbps9.6kbps或40kbps典型距離1–100m50–100m2.4GHzband:10–100m30m(室內(nèi))-100m(室外)典型應(yīng)用鼠標(biāo)、無線耳機、手機、電腦等鄰近節(jié)點數(shù)據(jù)交換無線局域網(wǎng),家庭,室內(nèi)場所高速上網(wǎng)家庭自動化、樓宇自動化、遠程控制智能家居,監(jiān)控和控制長距離低功耗無線技術(shù)對比SigFoxLoRaNB-IoTeMTC頻段SubG免授權(quán)頻段SubG免授權(quán)頻段主要在SubG授權(quán)頻段SubG授權(quán)頻段傳輸速率100bps0.3-50kbps<100kbps<1Mbps特點1.傳輸距離1-50km2.功耗較低3.提供Sigfox基地臺及云端平臺4.全球性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)1.傳輸距離1-20km2.功率較低3.運營成本低4.可自行架設(shè)基站,自由度更高1.傳輸距離1–
20km2.使用授權(quán)頻段、干擾小3.可維持穩(wěn)定速率品質(zhì)4.可使用現(xiàn)有的4G基站1.傳輸距離2km2.使用授權(quán)頻段、干擾小3.速率高、可移動、可定位4.支持語音典型應(yīng)用智慧家庭、智能電表、移動醫(yī)療、遠程監(jiān)控、零售智慧農(nóng)業(yè),智能建筑,物流追蹤水表、停車、寵物跟蹤、垃圾桶、煙霧報警,零售終端共享單車、寵物項圈、POS、智能電梯NB-IoT技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)制式技術(shù)特點國際標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT可與現(xiàn)蜂窩網(wǎng)融合演進的低成本電信級高可靠、高安全性廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。私有技術(shù)LoRa需獨立建網(wǎng)、無執(zhí)照波段的高風(fēng)險局域網(wǎng)物聯(lián)技術(shù)。Sigfox不適配國內(nèi)無執(zhí)照波段、由Sigfox建網(wǎng)與運營商合作的高成本高風(fēng)險的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。NB-IoT相對短距通信、私有技術(shù)優(yōu)勢明顯5G時代的應(yīng)用將基于端管云協(xié)同終端云端應(yīng)用第三方行業(yè)應(yīng)用第三方數(shù)據(jù)平臺CPE網(wǎng)絡(luò)開放模組被第三方集成芯片/模組表計控制器傳感器5G2.云計算云文檔:聯(lián)想LenovoDocs多人協(xié)同編輯文檔,石墨文檔云相冊:百度云,蘋果云相冊云視頻:百度云,騰訊云視頻云音樂:網(wǎng)易云音樂,酷狗,酷我,蝦米云計算的定義美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)定義:云計算是一種模型,它可以實現(xiàn)隨時隨地,便捷地,隨需應(yīng)變地從可配置計算資源共享池中獲取所需的資源(例如,網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用、及服務(wù)),資源能夠快速供應(yīng)并釋放,使管理資源的工作量和與服務(wù)提供商的交互減小到最低限度。維基百科定義:云計算是一種通過Internet以服務(wù)的方式提供動態(tài)可伸縮的虛擬化的資源的計算模式。云計算的關(guān)鍵特征按需自助服務(wù)(On-demandSelf-service)無處不在的網(wǎng)絡(luò)接入(Ubiquitousnetworkaccess)與位置無關(guān)的資源池(Locationindependentresourcepooling)快速彈性(RapidElastic)按使用付費(Payperuse)虛擬化技術(shù)虛擬化(Virtualization)的含義很廣泛。將任何一種形式的資源抽象成另一種形式的技術(shù)都是虛擬化。虛擬化是資源的邏輯表示,其不受物理限制的約束。IT資源獨立操作系統(tǒng)與硬件緊耦合資源抽象成共享資源池操作系統(tǒng)與硬件解耦,從資源池中分配資源虛擬化虛擬化前WindowsAPPLinuxAPPLinuxAPPServer1Server2Server35G時代的應(yīng)用將基于端管云協(xié)同端管云5G云PC云VR云識別云AR云游戲云存儲eMBB100+Mbps時延5ms瘦客戶端:低成本、易部署、易管理、可移動邊緣計算:運營商有能力建設(shè)更加貼近業(yè)務(wù)需求的邊緣計算平臺,集成/對接云平臺應(yīng)用邊緣云云計算計算存儲
渲染游戲VRAR車聯(lián)醫(yī)療…5G時代為云計算帶來新的發(fā)展機遇3.大數(shù)據(jù)維基百科的定義:
大數(shù)據(jù)是指利用常用軟件工具捕獲、管理和處理數(shù)據(jù)所耗時間超過可容忍時間的數(shù)據(jù)集。4VVelocity處理速度快Value價值密度低Volume體量巨大Variety類型繁多大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量有多大在Web2.0的時代,人們從信息的被動接受者變成了主動創(chuàng)造者:全球每秒鐘發(fā)送2.9百萬封電子郵件,如果一分鐘讀一篇的話,足夠一個人晝夜不息的讀5.5年。每天會有2.88萬個小時的視頻上傳到Y(jié)outube,足夠一個人晝夜不息的觀看3.3年。中國移動一個省的電話通話記錄數(shù)據(jù)每月可達0.5-1PB。......1PB=1024TB,1TB=1024GB傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)分析傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)關(guān)系關(guān)系模型無確定關(guān)系處理方式定向批處理非定向批處理或?qū)崟r處理處理成本昂貴的硬/軟件通用硬件/開源軟件大數(shù)據(jù)技術(shù)所謂大數(shù)據(jù)技術(shù),是指伴隨大數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理和分析的相關(guān)技術(shù)。數(shù)據(jù)采集預(yù)處理數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)處理與分析5G使數(shù)據(jù)規(guī)?;鲩L,數(shù)據(jù)維度的進一步豐富mMTC場景下5G通信技術(shù)提供海量連接:萬物互聯(lián)萬物互聯(lián)5G助力大數(shù)據(jù)應(yīng)用智能決策5G技術(shù)刺激了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,而物聯(lián)網(wǎng)刺激了大數(shù)據(jù)的發(fā)展,大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)了對大容量數(shù)據(jù)分析處理,從而做出提出提升效率的決策行為。大數(shù)據(jù)4.人工智能人工智能(ArtificialIntelligence):它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。1956年由約翰.麥卡錫首次提出,當(dāng)時的定義為“制造智能機器的科學(xué)與工程”。人工智能目的就是讓機器能夠像人一樣思考,讓機器擁有智能。時至今日,人工智能的內(nèi)涵已經(jīng)大大擴展,是一門交叉學(xué)科。
人工智能腦科學(xué)認知科學(xué)心理學(xué)語言學(xué)邏輯學(xué)哲學(xué)計算機科學(xué)AI、機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)的關(guān)系機器學(xué)習(xí)是專門研究計算機怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為,以獲取新的知識或技能,重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能,是人工智能的核心研究領(lǐng)域之一。深度學(xué)習(xí)是機器學(xué)習(xí)研究中的一個新的領(lǐng)域,源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究,它模仿人腦的機制來解釋數(shù)據(jù),例如圖像,聲音和文本。
DataUnderstandingLearningalgorithm(Experience)(Task)(Performance)機器學(xué)習(xí)的整體流程數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)清洗模型訓(xùn)練模型評估測試特征提取與選擇模型部署與整合反饋迭代機器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí),是一種基于無監(jiān)督特征學(xué)習(xí)和特征層次結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)模型,在語音識別,自然語言處理,計算機視覺上等領(lǐng)域有極大的優(yōu)勢。機器學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)對計算機硬件需求較小。進行大量的矩陣運算,可以使用GPU優(yōu)化該進程。適合小數(shù)據(jù)量訓(xùn)練,再增加數(shù)據(jù)量難以提升性能。高維的權(quán)重參數(shù),海量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)下可以獲得高性能。需要將問題逐層分解。“端到端”的學(xué)習(xí)。人工進行特征選擇。利用算法自動提取特征就行學(xué)習(xí)。特征可解釋性強。特征可解釋性弱。人工智能應(yīng)用技術(shù)方向現(xiàn)在AI的應(yīng)用技術(shù)方向主要分為:計算機視覺是研究如何讓計算機“看”的科學(xué)。語音處理是研究語音發(fā)聲過程、語音信號的統(tǒng)計特性、語音識別、機器合成以及語音感知等各種處理技術(shù)的統(tǒng)稱。自然語言處理是利用計算機技術(shù)來理解并運用自然語言的學(xué)科。
ChatGPT是由人工智能實驗室OpenAI發(fā)布的對話式大型語言模型。1.5G+物聯(lián)網(wǎng)使能海量設(shè)備接入智能電梯智能垃圾桶智能電表智能水表智能攝像頭智能照明智能視訊智能空調(diào)機房監(jiān)控智能消防車輛管理智能告示牌5G智能照明、水表、電表按需實現(xiàn)智能燈控/溫控/水控節(jié)約大量的無效能耗智能攝像頭獲取海量的人群數(shù)據(jù)可對人口流動進行分析車輛管理有序調(diào)度醫(yī)用、后勤車輛應(yīng)急定位,互助救援智能消防各區(qū)室、機房溫控明火、火苗監(jiān)控后迅速告警智能啟動滅火噴頭4.5.35G+新技術(shù)使能垂直行業(yè)應(yīng)用案例2.基于5G/IOT+大數(shù)據(jù)流處理實現(xiàn)煤氣管道的實時監(jiān)測預(yù)警。預(yù)警算法流處理引擎RedisKafkaSparkFlume風(fēng)險點預(yù)警防范于未然相關(guān)部門安排專人現(xiàn)場檢修實時管道信息采集5G/NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)平臺歷史庫 規(guī)則指標(biāo)庫預(yù)測模型3.案例5G+云AR/VR傳感器~3ms網(wǎng)絡(luò)RTT屏幕響應(yīng)~2ms刷新~8ms處理~2ms多媒體傳輸時延要求<20msCloudBasedRendering5G最低速率要求:125Mbps極致視覺體驗要求:3.2GbpsRTT時延:<5msCloud-basedrendering
5.15G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程5.25G典型場景覆蓋設(shè)計示例5.35G站點數(shù)估算與小區(qū)參數(shù)規(guī)劃5.45G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃案例第5章5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃87圖5-1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是指根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總體要求,綜合考慮覆蓋、容量、帶寬、提供業(yè)務(wù)以及投資成本等因素,設(shè)計無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo),以及確定基站的數(shù)量、位置和配置。
5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程包括需求分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算、站址規(guī)劃、無線仿真和參數(shù)規(guī)劃5個階段。5.15G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程89(1)網(wǎng)絡(luò)需求分析。本階段需要通過調(diào)研訪談,根據(jù)建網(wǎng)策略、地理環(huán)境、人口經(jīng)濟狀況與行為習(xí)慣等明確網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目標(biāo),設(shè)定網(wǎng)絡(luò)覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo),并收集現(xiàn)網(wǎng)3G\4G站點數(shù)據(jù)及地理信息數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)對5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有指導(dǎo)意義。(2)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算。本階段通過覆蓋和容量估算來確定基站的數(shù)量,在進行覆蓋估算時首先要確定當(dāng)?shù)氐膫鞑ツP?,然后通過鏈路預(yù)算來確定不同小區(qū)的覆蓋半徑。容量估算不能簡單套用4G的話務(wù)模型,根據(jù)需求分析和市場調(diào)研確定當(dāng)?shù)氐脑拕?wù)模型,同時需要與覆蓋規(guī)劃相結(jié)合,最終結(jié)果同時滿足覆蓋與容量的需求。90(3)站址規(guī)劃。在站址規(guī)劃階段,主要工作是依據(jù)規(guī)模估算的建議值,結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)站址資源情況,進行站址布局工作,并在確定站點初步布局后,結(jié)合現(xiàn)有資料或現(xiàn)場勘測來進行站點可用性分析,確定目前覆蓋區(qū)域可用的共址站點和需新建的站點。(4)無線網(wǎng)絡(luò)仿真。得到初步的站址規(guī)劃結(jié)果后,需要將站址規(guī)劃方案輸入到5G規(guī)劃仿真軟件中進行覆蓋及容量仿真分析,通過仿真分析輸出結(jié)果,可以進一步評估目前規(guī)劃方案是否可以滿足覆蓋及容量目標(biāo),如存在部分區(qū)域不能滿足要求,則需要對規(guī)劃方案進行調(diào)整修改,使得規(guī)劃方案最終滿足規(guī)劃目標(biāo)。(5)無線參數(shù)設(shè)計。
在利用規(guī)劃軟件進行詳細規(guī)劃評估之后,可以輸出詳細的無線參數(shù),這些參數(shù)最終將做為規(guī)劃方案輸出參數(shù)提交給后續(xù)的工程設(shè)計及優(yōu)化使用。915G建網(wǎng)初期的目標(biāo)是滿足eMBB應(yīng)用場景的需求,首先要了解eMBB目標(biāo)場景的業(yè)務(wù)需求,進而確定網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)。eMBB為增強移動寬帶場景,針對的是大流量移動寬帶業(yè)務(wù),主要的業(yè)務(wù)類型有VR、AR、熱點、車載信息娛樂,具體如下表所示。5.25G典型場景覆蓋設(shè)計示例應(yīng)用類型業(yè)務(wù)VR(虛擬現(xiàn)實)LiveSport賽事直播VideoGaming/VideoEntertainment游戲/娛樂CommunicationandSocial社交RetailRealEstate遠程看房Tourism旅游Military軍事EducationandTraining/Healthcare教育/醫(yī)療AR(增強現(xiàn)實)LifeAssistant生活輔助Shopping/Tourism購物/旅游PersonalDiagnose私人看診ARLiveSports/Gaming運動/游戲HotspotDenseUrban城區(qū)Stadium/ShoppingMall運動場/購物中心HighSpeedTrain高速列車Airport/Stations機場/火車站Emergency應(yīng)急場景InCarinfotainment(車載信息娛樂)ARNavigation導(dǎo)航Charging計費ServicePop-up業(yè)務(wù)推送4KVideo車載視頻MobileOffice移動辦公Remotediagnostics/maintenance遠程排障/維護CarParking智能停車92場景體驗速率(DL)體驗速率(UL)連接密度激活比城市宏站50Mbps25Mbps10000/km220%農(nóng)村宏站50Mbps25Mbps100/km220%密集城區(qū)區(qū)域300Mbps50Mbps25000/km210%類似廣播電視的服務(wù)最大200Mbps(每個頻道)N/A或適度(例如每個用戶500kbps)一個載波上的廣播頻道[20Mbps]N/A高速火車50Mbps25Mbps1000/train30%覆蓋場景不同,流量的需求也不同,根據(jù)3GPP規(guī)范eMBB場景初期部署目標(biāo)速率如下表所示,在一般城區(qū)和郊區(qū)的宏蜂窩小區(qū),下行體驗速率為50Mbps,上行體驗速率為25Mbps;在密集城區(qū),下行體驗速率為300Mbps。在實際部署中根據(jù)覆蓋場景確定覆蓋目標(biāo)。5.3.15G鏈路預(yù)算 5.3.25G網(wǎng)絡(luò)傳播模型5.3.35G網(wǎng)絡(luò)容量估算5.3.45G無線網(wǎng)絡(luò)小區(qū)參數(shù)設(shè)計5.35G站點數(shù)估算與小區(qū)參數(shù)規(guī)劃5.3.15G鏈路預(yù)算5.3.15G鏈路預(yù)算
鏈路預(yù)算是移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析的重要手段之一,可以用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期間的無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段,也應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)建成后的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和運營維護階段。鏈路預(yù)算的目的是確定小區(qū)的最大覆蓋,得到小區(qū)覆蓋半徑,進而從覆蓋的維度估算出網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,即所需基站的數(shù)量。951、下行鏈路預(yù)算96
鏈路預(yù)算通過對傳播途徑中各種影響因素的考察和分析,對系統(tǒng)的覆蓋能力進行估計,獲得保持一定呼叫質(zhì)量下鏈路所允許的最大傳播損耗。5G和4G的鏈路預(yù)算影響因素在C-band上無差別,在毫米波頻段需要額外考慮人體遮擋損耗、樹木損耗、雨衰、冰雪損耗的影響。
下行鏈路預(yù)算需要對下行通信鏈路上的各種損耗和增益進行核算:PLDL=Pout_gNB-SUE+GgNB+GUE-LC-LP-LF-LB-LB-MS-MI-MR
PLDL為下行鏈路最大傳播損耗,單位為dB;Pout_gNB為基站發(fā)射功率,單位為dBm;SUE為終端UE接收機靈敏度,單位為dBm;GgNB為基站天線增益,單位為dBi;
GUE為終端天線增益,單位為dBi;L為各種損耗,M為各種余量。97
鏈路預(yù)算中,影響因素可以分為確定性因素和不確定性因素。
確定性因素包括功率、天線增益、噪聲系數(shù)、接收機靈敏度、穿透損耗、人體損耗等;不確定性因素如慢衰落余量、雨雪影響、干擾余量,這些因素不是隨時或隨地都會發(fā)生,當(dāng)作鏈路余量考慮。98(1)天線增益。由于5G采用MassiveMIMO技術(shù),天線的增益通常為10dBi,不同配置下的天線增益如下表所示.天線配置基站最大功率(dBm)天線增益(dBi)波束賦形增益(dB)電纜損耗(dB)C-band64T64RAAU531014Q32T32RAAU531212016T16RAAU5315908T8RRRU53.81650.5毫米波頻段4T4R34283099(2)干擾余量。通過干擾余量來補償來自負載鄰區(qū)的干擾。干擾余量針對底噪提升,和地物類型、站間距、發(fā)射功率、頻率復(fù)用度有關(guān)。通常情況下,同一場景站間距越小,則干擾余量越大;網(wǎng)絡(luò)負荷越大,則干擾余量越大。
干擾余量經(jīng)驗值如下表所示。表中3.5G頻段數(shù)據(jù)是基于連續(xù)組網(wǎng),28G頻段數(shù)據(jù)是基于非連續(xù)組網(wǎng),天線數(shù)量均為64T64R,其中O2O表示室外到室外,O2I表示室外到室內(nèi)。頻點(GHz)3.528場景O2OO2IO2OO21ULDLULDLULDLULDL密集城區(qū)217270.510.51城區(qū)215260.510.51市郊213240.510.51農(nóng)村地區(qū)110120.510.51表干擾余量經(jīng)驗值100(3)陰影衰落余量。陰影衰落即慢衰落,其符合正態(tài)分布。造成小區(qū)的理論邊緣覆蓋率只有50%,為了滿足需要的覆蓋率引入了額外的余量,稱為陰影衰落余量。陰影衰落余量與覆蓋場景密切相關(guān),其經(jīng)驗值如下表所示。
標(biāo)準(zhǔn)差:是從不同的簇類型獲取的一個測量值,它基本代表距站點一定距離測得的RF信號強度的變量(該值在平均值周圍呈對數(shù)正態(tài)分布)參數(shù)密集城區(qū)城區(qū)郊區(qū)農(nóng)村陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差11.7dB9.4dB7.2dB6.2dB區(qū)域覆蓋率95%95%90%90%陰影衰落余量9.4dB8dB2.8dB1.8dB
表
陰影衰落余量101
(4)饋線損耗。5G采用AAU部署方式時,不需要考慮饋線損耗,當(dāng)5G采用分布式基站時,從RRU到天線經(jīng)過饋線連接,饋線和接頭會帶來一定損耗,其值通常取1dB。
饋線損耗和饋線長度以及工作頻帶有關(guān),具體值如下表所示。gNodeB線纜類型線纜尺寸(英寸)gNodeB線損100m(dB)700MHz900MHz1700MHz1800MHz2.1GHz2.6GHz3.5GHzLDF41/26.0096.8559.74410.05810.96112.0914.29FSJ41/29.68311.10116.02716.5718.13720.11824.11AVA57/83.0933.5335.045.2055.6786.277.51AL57/83.4213.9035.5515.736.2466.897.49LDP65/42.2852.6273.8253.9584.3424.8285.526AL713/82.0372.3333.363.4723.7984.2085.238表
饋線損耗值102(5)人體損耗。人體損耗是指UE離人體很近造成的信號阻塞和吸收引起的損耗,語音業(yè)務(wù)的人體損耗參考值為3dB。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以閱讀觀看為主,UE距人體較遠,人體損耗取值為0。測試結(jié)果表明,高頻人體損耗與人和接收端、信號傳播方向的相對位置,以及收發(fā)端高度差等因素相關(guān),人體遮擋比例越大,損耗越嚴重,室外典型人體損耗值約為5dB左右。不同頻段下穿透損耗參考取值如下表所示:地物類型/頻帶3.5GHz4.5GHz28GHz39GHz智能手機3dB4dB8dB10dB地物類型/頻帶3.5GHz4.5GHz28GHz39GHz智能手機3dB4dB8dB10dB表
不同頻段穿透損耗值103(6)穿透損耗。穿透損耗是當(dāng)人在建筑物或車內(nèi)打電話時,信號穿過建筑物或車體造成的損耗,其與建筑物結(jié)構(gòu)與材料、電磁波入射角度和頻率等因素有關(guān),應(yīng)根據(jù)目標(biāo)覆蓋區(qū)實際情況確定。
實際商用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,穿透損耗余量一般由運營商統(tǒng)一指定,以保證各家廠商規(guī)劃結(jié)果可比較。不同場景下穿透損耗參考取值如下表所示。地物類型/頻帶900MHz1800MHz2.1GHz2.3GHz2.6GHz3.5GHz28GHz39GHz密集城區(qū)18dB19dB20dB20dB20dB26dB38dB41dB城區(qū)14dB16dB16dB16dB16dB22dB34dB37dB市郊10dB10dB12dB12dB12dB18dB30dB33dB農(nóng)村地區(qū)7dB8dB8dB8dB8dB14dB26dB29dB表
不同場景穿透損耗值104(7)植被損耗。樹木、植被對電磁波有吸收作用。在傳播路徑上,由樹木、植被引起的附加損耗稱為植被損耗,植被損耗不僅取決于樹木的高度、種類、形狀、分布密度和季節(jié)變化,還取決于工作頻率與通過樹木的路徑長度等多方面因素。28GHz不同場景的植被損耗如下表所示。表
植被損耗典型值105(8)接收機靈敏度。接收機靈敏度指在分配的帶寬下,不考慮外部的噪聲或干擾,為滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量要求而必需的最小接收信號水平。ReferenceSensitivity=Thermal_Noise+Noise_Figure+SINR
式中,ReferenceSensitivity為接收機靈敏度,單位為dBm;Thermal_Noise為背景噪聲單位為dBm;SINR為接收機所需的信干燥比,單位為dB。
背景噪聲即熱噪聲,熱噪聲是由傳輸媒質(zhì)中電子的隨機運動而產(chǎn)生的。
Thermal_Noise=Thermal_Noise_Density+Noise_bandwidth其中,Thermal_Noise_Density為熱噪聲密度,單位為dBm/Hz;Noise_bandwidth為噪聲帶寬,單位為Hz。106
接收機噪聲系數(shù)指當(dāng)信號通過接收機時,由于接收機引入的噪聲而使信噪比惡化的程度。在數(shù)值上等于輸入信噪比與輸出信噪比的比值,是評價放大器噪聲性能好壞的指標(biāo)。該值取決于各廠家基站或終端的性能,不同設(shè)備的噪聲系數(shù)參考取值如下表所示。設(shè)備類型2.6GHz3.5GHz4.5GHz28GHz39GHz基站3dB3.5dB3.8dB8.5dB8.5dBCPE9dB9dB9dB9dB9dB手機7dB7dB7dB10dB10dB
表
噪聲系數(shù)值1072、上行鏈路預(yù)算1085G上行鏈路預(yù)算公式:PLUL=Pout_UE-SgNB+GUE+GgNB-LC-LP-LF-LB-LF-MS-MI-MR
式中,PLUL為上行鏈路最大傳播損耗,單位為dB;Pout_UE為終端UE發(fā)射功率,單位為dBm;SgNB為基站接收機靈敏度,單位為dBm;GgNB為基站天線增益,單位為dBi;L為各種損耗,M為各種余量。109參數(shù)名稱參數(shù)含義典型取值TDD上下行配比5G支持靈活的上下行配比8∶2TDD特殊時隙配比特殊子幀(S)由DL、GP和UL符號三部分組成,這三部分的時間比例(等效為符號比例)10∶2∶2/6∶4∶4系統(tǒng)帶寬包括5~100MHz,不同帶寬對應(yīng)不同的RB數(shù)100MHz人體損耗話音通話時通常取3dB,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)取值為0,高頻要考慮低頻0dBUE天線增益UE的天線增益為0dBi0dBi基站接收天線增益基站接收天線增益18dBi饋線損耗如果采用AAU,則不需考慮饋線損耗,如果RRU上塔,則只有跳線損耗1~4dB穿透損耗室內(nèi)穿透損耗為建筑物緊挨外墻以外的平均信號強度與建筑物內(nèi)部的平均信號強度之差,其結(jié)果包含了信號的穿透和繞射的影響,和場景關(guān)系很大10~30dB其中上行鏈路各種影響因素的典型取值如下表所示。110參數(shù)名稱參數(shù)含義典型取值植被損耗低頻密集城區(qū)植被較少區(qū)域不需要考慮,高頻植被較多區(qū)域視場景選擇高頻17dB雨衰低頻不需要考慮,高頻視降雨量和覆蓋半徑選擇高頻1~2dB陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差室內(nèi)陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差的計算:假設(shè)室外路徑損耗估計標(biāo)準(zhǔn)差XdB,穿透損耗估計標(biāo)準(zhǔn)差YdB,則相應(yīng)的室內(nèi)用戶路徑損耗估計標(biāo)準(zhǔn)差=sqrt(X2+Y2)6~12邊緣覆蓋概率小區(qū)邊緣電平值大于門限的概率,視運營商要求而定0.9陰影衰落余量陰影衰落余量(dB)=邊緣覆蓋概率要求×陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差(dB)------UE最大發(fā)射功率UE的業(yè)務(wù)信道最大發(fā)射功率一般為額定總發(fā)射功率23dBm/26dBm基站噪聲系數(shù)基站放大器的輸入信噪比與輸出信噪比之比4dB干擾余量干擾余量隨著負載增加而增加------續(xù)表上行鏈路預(yù)算各參數(shù)的含義及典型值111
在覆蓋估算中,覆蓋失衡現(xiàn)象會給網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能帶來一定的負面影響。
當(dāng)下行鏈路太強而上行覆蓋太弱時,對于處于切換狀態(tài)的終端而言,根據(jù)參考信號的強度指示終端進行切換,但是終端的上行發(fā)射功率不足以維持上行鏈路的功率需求,很容易導(dǎo)致掉話。
另一方面,若下行鏈路太弱而上行鏈路太強,在小區(qū)邊緣處,雖然終端有足夠的發(fā)射功率,但是下行鏈路的信號太弱,終端很容易失去與基站的聯(lián)系。因此要求上下行鏈路達到平衡,鏈路平衡的系統(tǒng)可以使切換平滑并降低干擾。3.鏈路平衡5.3.25G網(wǎng)絡(luò)傳播模型傳播模型用于預(yù)測無線電波在各種復(fù)雜傳播路徑上的路徑損耗,是移動通信網(wǎng)小區(qū)規(guī)劃的基礎(chǔ)。傳播模型的準(zhǔn)確與否,關(guān)系到小區(qū)規(guī)劃是否合理,運營商是否可以以比較經(jīng)濟合理的投資滿足用戶的需求。模型的價值就是保證了精度的同時,節(jié)省了人力、費用和時間。自由空間傳播
考慮傳播環(huán)境對無線傳播模型的影響,確定某一特定地區(qū)的傳播環(huán)境的主要因素包括:(1)自然地形(高山、丘陵、平原、水域等)。(2)人工建筑的數(shù)量、高度、分布和材料特性。(3)在進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時,一個城市通常會被劃分為密集城區(qū)、一般城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村等幾類不同的區(qū)域,以保證預(yù)測的精度。(4)該地區(qū)的植被特征為植被覆蓋率,不同季節(jié)的植被情況是否有較大的變化。(5)天氣狀況是否經(jīng)常下雨、下雪。(6)自然和人為的電磁噪聲狀況,周邊是否有大型的干擾源(雷達等)。(7)系統(tǒng)工作頻率和終端運動狀況,在同一地區(qū),工作頻率不同,接收信號衰減狀況也不同,靜止的終端與高速運動的終端的傳播環(huán)境也大不相同。5G網(wǎng)絡(luò)常用傳播模型如下表所示模型名稱適用范圍Okumura-Hata適用于150~1000MHz宏蜂窩預(yù)測COSt231-Hata適用于1500~2000MHz宏蜂窩預(yù)測Keenan-Motley適用于900~800MHz室內(nèi)環(huán)境預(yù)測Uma適用于0.5~100GHz城區(qū)宏蜂窩預(yù)測Umi適用于0.5~100GHz室內(nèi)環(huán)境預(yù)測Rma適用于0.5~100GHz農(nóng)村宏蜂窩預(yù)測InH適用于0.5GHz~100GHz的室內(nèi)微蜂窩預(yù)測通用傳播模型適用于0.5~100GHz覆蓋場景1.Okumura-Hata模型
2、COST231-Hata模型
3、Keenan-Motley模型
頻率(GHz)混凝土墻(dB)磚墻(dB)木板(dB)厚玻璃墻(玻璃幕墻)(dB)薄玻璃(普通玻璃窗)(dB)電梯門綜合穿透損耗(dB)1.8~215~301053~51~320~30表
不同材料的墻體穿透損耗4、Uma模型
5、Umi模型
6、Rma模型
7、InH模型
8、通用傳播模型
圖
基于容量維度的站點數(shù)估算5.3.35G網(wǎng)絡(luò)容量估算容量是指網(wǎng)絡(luò)建成后在滿足一定通信質(zhì)量要求時,網(wǎng)絡(luò)所能容納的用戶數(shù)量的總和?;谌萘烤S度的基站數(shù)量估算步驟如右圖所示,首先經(jīng)過配置分析得到小區(qū)平均吞吐量,通過話務(wù)模型分析得到每個用戶的吞吐量需求,進而計算出每小區(qū)支持的用戶數(shù),再確定基站容量。根據(jù)基站容量與總用戶數(shù)計算滿足容量要求的最小基站數(shù)量。估算小區(qū)半徑信號傳播仿真SINR分布估算用戶分布速率估算小區(qū)平均吞吐率
小區(qū)平均吞吐率估算步驟5G的小區(qū)平均吞吐率可以基于如下方法估算得出:基于場景建模,在一定小區(qū)半徑(例如從覆蓋規(guī)劃獲取的小區(qū)半徑)下,根據(jù)用戶在覆蓋范圍內(nèi)的分布特性和業(yè)務(wù)行為特征,仿真得到信號覆蓋及SINR分布,根據(jù)SINR與速率的關(guān)聯(lián)分析,得到用戶的速率分布情況,進而得到小區(qū)平均吞吐率。
不同的覆蓋區(qū)域如高樓密集城區(qū)、典型城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村等的小區(qū)吞吐率不同,
用戶的業(yè)務(wù)行為也會影響小區(qū)吞吐率。
通常情況下,5GC-band頻段TDD小區(qū)吞吐率下行約為700M~1.5Gb/s,
上行約100M~200Mb/s。1261.PCI規(guī)劃PCI為物理小區(qū)ID,每個5G小區(qū)都有一個PCI,用于UE在無線側(cè)標(biāo)識小區(qū)。5G中PCI規(guī)劃與4G網(wǎng)絡(luò)PCI規(guī)劃類似,錯、亂、差的規(guī)劃將影響信號同步、解調(diào)和切換,降低網(wǎng)絡(luò)性能;與4G相比5G的PCI規(guī)劃將相對簡單,這是由于5G的PCI數(shù)量比LTE多一倍;PCI=(3×NID(1))+NID(2)
其中,NID(1)為物理小區(qū)組ID,范圍為0~335,定義SSS序列;NID(2)為物理小區(qū)組內(nèi)ID,范圍為0~2,定義PSS序列。5.3.45G無線網(wǎng)絡(luò)小區(qū)參數(shù)設(shè)計1275GPCI規(guī)劃主要遵循原理如下:(1)避免PCI沖突和混淆①Collision-free(不沖突)原則:相鄰小區(qū)不能分配相同的PCI。若分配相同的PCI,會導(dǎo)致重疊區(qū)域中初始小區(qū)搜索只能同步到其中一個小區(qū)。②Confusion-free(不混淆)原則:一個小區(qū)的兩個相鄰小區(qū)不能分配相同的PCI,若分配相同的PCI,如果UE請求切換,基站側(cè)會不知道哪個為目標(biāo)小區(qū)。(2)減小對網(wǎng)絡(luò)性能的影響①為了減少參考信號的干擾,需要支持PCIMod30規(guī)劃(相鄰小區(qū)PCIMod30的值不能相同)。②為了防止鄰區(qū)干擾,有部分算法特性(如干擾協(xié)調(diào),干擾隨機化)需要參考PCI值,這些算法的輸入基于PCImod3的值(相鄰小區(qū)PCIMod3的值不能相同),為了不改動這些算法的輸入,開啟了這些算法特性的小區(qū)建議按照PCImod3進行規(guī)劃。1285GPCI規(guī)劃原則總體上與4G相同,但因為物理層部分技術(shù)不一樣,所以規(guī)劃原則也有所不同,具體如下表所示。序列4G5G區(qū)別及影響同步信號主同步信號使用了NID(2),基于ZC序列,序列長度62。主同步信號使用了NID(2),基于m序列,序列長度127。4G要求相鄰小區(qū)間PCI模3錯開,避免無法接入問題;5G相鄰小區(qū)間即使沒有錯開PCI模3值,同步時延影響較小,對用戶體驗不感知。上行參考信號DMRSforPUCCH/PUSCH,以及SRS基于ZC序列,有30組根,根與PCI關(guān)聯(lián)。DMRSforPUSCH和SRS基于ZC序列,有30組根,根與PCI關(guān)聯(lián)。5G與4G一樣,相鄰小區(qū)需要PCI模30不同。下行參考信號CRS資源位置由PCIMod3確定。DMRSforPBCH資源位置由PCIMod4取值確定。5G沒有CRS;5G增加DMRSforPBCH,PCIMod4不同可錯開導(dǎo)頻,但導(dǎo)頻仍受SSB數(shù)據(jù)干擾,因此,PCIMod4錯開不需要。
表4G與5G的PCI規(guī)劃區(qū)別1292.方位角5G方位角按照外包絡(luò)3dB水平波寬中間指向定義。
在5G建網(wǎng)初期可能覆蓋目標(biāo)主要是拉網(wǎng)路測,拉網(wǎng)路測場景的目標(biāo)是街道覆蓋最優(yōu),由于存量3G/4G
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