2.2 5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能-三大場(chǎng)景和性能課件講解

第五代移動(dòng)通信技術(shù)講師亢建華CONTENTS

5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能5G愿景與需求

5G三大應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能

5G典型應(yīng)用5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)規(guī)模5G移動(dòng)通信技術(shù)第二章5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能2.5G三大應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能2核桃AIeMBB(EnhancedMobileBroadband，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）是指在現(xiàn)有移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，對(duì)于用戶體驗(yàn)等性能的進(jìn)一步提升。eMBB典型應(yīng)用包括超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等。這類場(chǎng)景首先對(duì)帶寬要求極高，關(guān)鍵的性能指標(biāo)包括100Mbps用戶體驗(yàn)速率（熱點(diǎn)場(chǎng)景可達(dá)1Gbps）、數(shù)十Gbps峰值速率、每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度、每小時(shí)500km上的移動(dòng)性等。其次，涉及到交互類操作的應(yīng)用還對(duì)時(shí)延敏感，例如虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸體驗(yàn)對(duì)時(shí)延要求在10ms量級(jí)。eMBB場(chǎng)景的關(guān)鍵性能是需要盡可能大的帶寬，實(shí)現(xiàn)極致的流量吞吐，并盡可能降低時(shí)延。例如，即使是最先進(jìn)的LTE調(diào)制解調(diào)器，最快速率也只能達(dá)到千兆比特/秒，但往往一個(gè)小區(qū)的用戶，就已經(jīng)有千兆級(jí)的帶寬消耗，而且，更多大流量的業(yè)務(wù)，未來(lái)還將不斷發(fā)展，現(xiàn)有的4G已經(jīng)越來(lái)越難以滿足今后的超大流量需求了。eMBB在網(wǎng)絡(luò)速率上的提升為用戶帶來(lái)了更好的應(yīng)用體驗(yàn)，滿足了人們對(duì)超大流量、高速傳輸?shù)臉O致需求。2.2.1eMBB場(chǎng)景和關(guān)鍵性能

mMTC(massiveMachineTypeCommunications，海量機(jī)器類通信）典型應(yīng)用包括智慧城市、智能家居等。這類應(yīng)用對(duì)連接密度要求較高，同時(shí)呈現(xiàn)行業(yè)多樣性和差異化。1.覆蓋范圍(Coverage)mMTC技術(shù)對(duì)于覆蓋范圍的要求需要達(dá)到164dB的MCL(MaximumCouplingLoss，最大耦合損失)，即從傳送端到接收端信號(hào)衰減的大小為164dB時(shí)也要能使接收端成功解出封包。因此，5GmMTC的覆蓋范圍要求有一附加條件，即信息傳輸速率在160b/s的情況下也能被正確解碼。2.電池壽命(UEBatteryLife)未來(lái)5G機(jī)器型通信應(yīng)用中，可能包含了智慧電表、水表等需要有長(zhǎng)久電池壽命的裝置應(yīng)用。此種裝置可能被布建在不易更換的環(huán)境或是更換電池不符成本。因此mMTC技術(shù)對(duì)于電池壽命的要求需要達(dá)到10年以上的電池壽命。2.2.2mMTC場(chǎng)景和關(guān)鍵性能3.連接密度(ConnectionDensity)由于近年物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的逐日增加，在未來(lái)5G通信系統(tǒng)中可以預(yù)期有各種不同應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)裝置，其數(shù)量可能達(dá)到每平方公里有一百萬(wàn)個(gè)裝置，因此5GmMTC技術(shù)對(duì)于連接密度的要求即是在滿足一特定服務(wù)品質(zhì)(QoS)的情況下，需支持100萬(wàn)個(gè)/km2的連接密度。4.延遲(Latency)雖然機(jī)器型通信大部分對(duì)于資料傳輸延遲有較大的容忍度，然而5GmMTC技術(shù)還是制定了適當(dāng)?shù)难舆t此要求以確保一定品質(zhì)的服務(wù)。對(duì)于延遲的要求定義為，裝置傳送一大小為20bytes的應(yīng)用層封包，在164dBMCL的通道狀況下，延遲時(shí)間要在10秒以內(nèi)。

uRLLC作為5G系統(tǒng)的三大應(yīng)用場(chǎng)景之一，廣泛存在于多種行業(yè)中。如娛樂產(chǎn)業(yè)中的AR/VR，工業(yè)控制系統(tǒng)，交通和運(yùn)輸，智能電網(wǎng)和智能家居的管理，交互式的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷等。典型應(yīng)用包括工業(yè)控制、無(wú)人機(jī)控制、智能駕駛控制等。這類場(chǎng)景聚焦對(duì)時(shí)延極其敏感的業(yè)務(wù)，高可靠性也是其基本要求。自動(dòng)駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等要求毫秒級(jí)的時(shí)延，汽車生產(chǎn)、工業(yè)機(jī)器設(shè)備加工制造時(shí)延要求為十毫秒級(jí)，可用性要求接近100%。

5GuRLLC的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：在時(shí)延和可靠性方面，相比之前的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，5GuRLLC有了極大程度的提升。

5GuRLLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基站與終端間，上下行均為0.5毫秒的用戶時(shí)延。該時(shí)延是指：成功傳送應(yīng)用層IP數(shù)據(jù)包/消息所花費(fèi)的時(shí)間，具體是從發(fā)送方5G無(wú)線協(xié)議層入口點(diǎn)，經(jīng)由5G無(wú)線傳輸，到接收方5G無(wú)線協(xié)議層出口點(diǎn)的時(shí)間。其中，時(shí)延來(lái)自于上行鏈路和下行鏈路兩個(gè)方向，5GuRLLC實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的主要技術(shù)包括：2.2.3uRLLC場(chǎng)景和關(guān)鍵性能●引入更小的時(shí)間資源單位，如mini-slot（迷你時(shí)隙）；●上行接入采用免調(diào)度許可的機(jī)制，終端可直接接入信道；●支持異步過(guò)程，以節(jié)省上行時(shí)間同步開銷；●采用快速自動(dòng)請(qǐng)求重傳（Hybrid

Automatic

Repeatre

Quest，HARQ）和快速動(dòng)態(tài)調(diào)度等。目前，5GuRLLC的可靠性指標(biāo)為：用戶面時(shí)延1ms內(nèi)，一次傳送32字節(jié)包的可靠性為99.999%。此外，如果時(shí)延允許，5GuRLLC還可以采用重傳機(jī)制，進(jìn)一步提高成功率。在提升系統(tǒng)的可靠性能方面，5GuRLLC采用的技術(shù)包括：●采用更魯棒的多天線發(fā)射分集機(jī)制；●采用魯棒性強(qiáng)的編碼和調(diào)制階數(shù)，以降低誤碼率；●采用超級(jí)魯棒性信道狀態(tài)估計(jì)。5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能3.5G典型應(yīng)用2核桃AI1.AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

AR大家都知道，當(dāng)我們使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)時(shí),看到的雖然是虛擬世界的景象，但是自身的感知還停留在現(xiàn)實(shí)世界中，這種感覺非常棒，就像掌握了一種魔法。你可以憑空變出許多東西，把它們放在你想放在的地方，也可以和自己喜歡的人物、形象在現(xiàn)實(shí)世界里面交談、互動(dòng)。AR技術(shù)提供了3D物體識(shí)別功能，我們可以將虛擬的對(duì)象添加到現(xiàn)實(shí)物體上面。比如識(shí)別一輛真實(shí)的汽車以后，用AR給這個(gè)汽車換顏色、換輪胎。又或是識(shí)別了一個(gè)靜態(tài)的動(dòng)漫模型、手辦，用AR動(dòng)畫使它可以動(dòng)起來(lái)，唱歌、跳舞、變身，和你產(chǎn)生互動(dòng)。還有臨床用AR顯示血管位置、身體器官位置，其實(shí)都是AR范疇內(nèi)的。2.3.1

eMBB場(chǎng)景典型應(yīng)用MR混合現(xiàn)實(shí)MR的核心在于介于虛擬與現(xiàn)實(shí)之間，比如你和一個(gè)朋友在一個(gè)房間里，帶上MR眼鏡以后，整個(gè)房間都變成虛擬的了，但你還能看到真實(shí)的自己，真實(shí)的朋友，你手里拿的東西既可以是虛擬的，也可以是真實(shí)的。這種在虛擬與真實(shí)之間自由切換的混合現(xiàn)實(shí)，才叫MR。VR虛擬現(xiàn)實(shí)VR的特點(diǎn)是完全沉浸，也就是說(shuō)眼鏡所看到的所有畫面都是虛擬的。以經(jīng)典動(dòng)漫《刀劍神域》為例，桐人和亞絲娜等人物戴上了VR頭盔之后，他們的身體還在現(xiàn)實(shí)世界中，但精神已經(jīng)完全進(jìn)入了一個(gè)虛擬世界里，可以在虛擬世界里面生活、游戲。當(dāng)然，以現(xiàn)階段的技術(shù)還無(wú)法做到這一點(diǎn)。2.聯(lián)網(wǎng)無(wú)人機(jī)無(wú)人駕駛飛行器（Unmanned

Aerial

Vehicle）簡(jiǎn)稱為無(wú)人機(jī)，其全球市場(chǎng)在過(guò)去十年中大幅增長(zhǎng)，現(xiàn)在已經(jīng)成為商業(yè)、政府和消費(fèi)應(yīng)用的重要工具。通過(guò)部署無(wú)人機(jī)平臺(tái)可以快速實(shí)現(xiàn)效率提升和安全改善。5G網(wǎng)絡(luò)將提升自動(dòng)化水平，使能分析解決方案，這將對(duì)諸多行業(yè)轉(zhuǎn)型產(chǎn)生影響。比如，對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)上的轉(zhuǎn)子葉片的檢查將不再由訓(xùn)練有素的工程師通過(guò)遙控?zé)o人機(jī)來(lái)完成，而是由部署在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的自動(dòng)飛行無(wú)人機(jī)完成，不需要人力干預(yù)。再比如，無(wú)人機(jī)行業(yè)解決方案有助于保護(hù)石油和天然氣管道等基礎(chǔ)資產(chǎn)和資源，還可以應(yīng)用于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。無(wú)人機(jī)在安全和運(yùn)輸領(lǐng)域的使用和應(yīng)用也在加速。無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)正在進(jìn)入按需的、即服務(wù)的經(jīng)濟(jì)，以類似于云服務(wù)的模式向最終用戶提供服務(wù)。例如，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)民可以向無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)租用或者按月訂購(gòu)農(nóng)作物監(jiān)測(cè)和農(nóng)藥噴灑服務(wù)。同時(shí)，無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)正在建立越來(lái)越多的合作伙伴關(guān)系，創(chuàng)建無(wú)人機(jī)服務(wù)市場(chǎng)和應(yīng)用程序商店，進(jìn)一步提高對(duì)企業(yè)和消費(fèi)者的吸引力。

無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)及其市場(chǎng)合作伙伴可以建立大數(shù)據(jù)，改善服務(wù)，并利用數(shù)據(jù)分析進(jìn)行變現(xiàn)。行業(yè)大數(shù)據(jù)可以幫助金融服務(wù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)商品價(jià)格和成本的未來(lái)趨勢(shì)，并有助于物流和航運(yùn)公司以及政府機(jī)構(gòu)進(jìn)行前瞻性規(guī)劃。此外，無(wú)人機(jī)能夠支持諸多領(lǐng)域的解決方案，可以廣泛應(yīng)用于建筑、石油、天然氣、能源、公用事業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。5G技術(shù)將增強(qiáng)無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)，以最小的延遲傳輸大量的數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)服務(wù)提供商正在利用云技術(shù)拓展應(yīng)用范圍，同時(shí)通過(guò)產(chǎn)業(yè)合作來(lái)拓展市場(chǎng)空間。無(wú)人機(jī)為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商及其合作伙伴打開了新的商機(jī)。3.移動(dòng)視頻移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，從觀看點(diǎn)播視頻內(nèi)容到以新模式創(chuàng)建和消費(fèi)視頻內(nèi)容。目前最顯著的兩大趨勢(shì)是社交視頻和移動(dòng)實(shí)時(shí)視頻：一方面，一些領(lǐng)先的社交網(wǎng)絡(luò)推出直播視頻，例如臉書和推特；另一方面，直播視頻的社交性，包括視頻主播和觀眾之間以及觀眾之間的互動(dòng)，正在推動(dòng)移動(dòng)直播視頻業(yè)務(wù)在中國(guó)的廣泛應(yīng)用和直接貨幣化。社交網(wǎng)絡(luò)的流行表明用戶對(duì)共享內(nèi)容（包括直播視頻）的接受度日趨增加。直播視頻不需要網(wǎng)絡(luò)主播事先將視頻內(nèi)容存儲(chǔ)在設(shè)備上，然后上傳到直播平臺(tái)。而是直接傳輸?shù)街辈テ脚_(tái)上，觀眾幾乎可以立即觀看。智能手機(jī)內(nèi)置工具依靠移動(dòng)直播視頻平臺(tái)，可以保證主播和觀眾互動(dòng)的實(shí)時(shí)性，使這種新型的“一對(duì)多”直播通信比傳統(tǒng)的“一對(duì)多”廣播更具互動(dòng)性和社交性。另外，觀眾之間的互動(dòng)也為直播視頻業(yè)務(wù)增加了“多對(duì)多”的社交維度。1.智慧農(nóng)業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)有望成為促進(jìn)農(nóng)業(yè)提產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)供需平衡的關(guān)鍵使能技術(shù)。智慧農(nóng)業(yè)采用了基于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)技術(shù)和解決方案，通過(guò)實(shí)時(shí)收集并分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及部署指揮機(jī)制的方式，達(dá)到提升運(yùn)營(yíng)效率、擴(kuò)大收益、降低損耗的目的。針對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是為提升產(chǎn)量而設(shè)計(jì)，主要包括：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)：作為一種農(nóng)業(yè)管理方式，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及信息和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)量、保存資源的效果。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要獲取有關(guān)農(nóng)田、土壤和空氣狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)確保收益和可持續(xù)性。2.3.2mMTC場(chǎng)景典型應(yīng)用可變速率技術(shù)(VariableRateTechnology，VRT)：VRT是一種能夠幫助生產(chǎn)者改變作物投入速率的技術(shù)。它將變速控制系統(tǒng)與應(yīng)用設(shè)備相結(jié)合，在精準(zhǔn)的時(shí)間、地點(diǎn)投放輸入，因地制宜，確保每塊農(nóng)田獲得最適宜的投放量。智能灌溉：提升灌溉效率、減少水源浪費(fèi)的需求日益擴(kuò)大。通過(guò)部署可持續(xù)高效灌溉系統(tǒng)以保護(hù)水資源的這種方式愈來(lái)愈受到重視。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉對(duì)空氣濕度、土壤濕度、溫度、光照度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，由此精確計(jì)算出灌溉用水需求量。經(jīng)驗(yàn)證，該機(jī)制可有效提高灌溉效率。農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)：無(wú)人機(jī)有著豐富的農(nóng)業(yè)應(yīng)用，可用于監(jiān)測(cè)作物健康、農(nóng)業(yè)拍照（以促進(jìn)作物健康生長(zhǎng)為目的）、可變速率應(yīng)用、牲畜管理等。無(wú)人機(jī)可以低成本監(jiān)視大面積區(qū)域，搭載傳感器可輕易采集大量數(shù)據(jù)。智能溫室：智能溫室可持續(xù)監(jiān)測(cè)氣溫、空氣濕度、光照、土壤、濕度等氣候狀況，將作物種植過(guò)程中的人工干預(yù)降到最低。上述氣候狀況的改變會(huì)觸發(fā)自動(dòng)反應(yīng)。在對(duì)氣候變化進(jìn)行分析評(píng)估后，溫室會(huì)自動(dòng)執(zhí)行糾錯(cuò)功能，使各氣候狀況維持在最適宜作物生長(zhǎng)的水平。收成監(jiān)測(cè)：收成監(jiān)測(cè)機(jī)制可對(duì)影響農(nóng)業(yè)收成的各方面因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括谷物質(zhì)量流量、水量、收成總量等，監(jiān)測(cè)得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可幫助農(nóng)場(chǎng)主形成決策。該機(jī)制有助于縮減成本、提高產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)：農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)借助傳感器及跟蹤裝置為農(nóng)場(chǎng)主及其他利益相關(guān)方提供數(shù)據(jù)收集與管理服務(wù)。收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)與分析，為復(fù)雜決策提供支撐。此外，農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)還可用于辨識(shí)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)分析最佳實(shí)踐與軟件交付模型。它的優(yōu)點(diǎn)還包括：提供可靠的金融數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、提升與天氣或突發(fā)事件相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)緩釋能力。土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)協(xié)助農(nóng)場(chǎng)主跟蹤并改善土壤質(zhì)量，防止土壤惡化。系統(tǒng)可對(duì)一系列物理、化學(xué)、生物指標(biāo)（如土質(zhì)、持水力、吸收率等）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降低土壤侵蝕、密化、鹽化、酸化、以及受危害土壤質(zhì)量的有毒物質(zhì)污染等風(fēng)險(xiǎn)。精準(zhǔn)性畜飼養(yǎng)：精準(zhǔn)牲畜飼養(yǎng)可對(duì)性畜的繁殖、健康、精神等狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保收益最大化。農(nóng)場(chǎng)主可利用先進(jìn)科技實(shí)施持續(xù)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果做出利于提高牲畜健康狀況的決策。2.智慧城市智慧城市擁有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梢灾鲃?dòng)而不是被動(dòng)地應(yīng)對(duì)城市居民和企業(yè)的需求。為了成為一個(gè)智慧城市，市政當(dāng)局不僅需要感知城市脈搏的數(shù)據(jù)傳感器，還需要用于監(jiān)控交通流量和社區(qū)安全的視頻攝像頭。城市視頻監(jiān)控是一個(gè)非常有價(jià)值的工具，它不僅提高了安全性，而且也大大提高了企業(yè)和機(jī)構(gòu)的工作效率。在成本可接s受的前提下，攝像頭數(shù)據(jù)收集和分析的技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)了視頻監(jiān)控需求的增長(zhǎng)。對(duì)于下一代的視頻監(jiān)控服務(wù)，智慧城市需要擺脫傳統(tǒng)的系統(tǒng)交付的商業(yè)模式，轉(zhuǎn)而采用視頻監(jiān)控即服務(wù)（VideoSurveillanceasaService，VSaaS）的模式。在VSaaS模式中，視頻錄制、存儲(chǔ)、管理和服務(wù)監(jiān)控是通過(guò)云提供給用戶的。服務(wù)提供商也是通過(guò)云對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)的。云提供了靈活的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)分析/人工智能服務(wù)。1.車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)價(jià)值鏈中的主要參與者包括：汽車制造商、軟件供應(yīng)商、平臺(tái)提供商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在價(jià)值鏈中極具潛力，可探索各種商業(yè)模式，例如平臺(tái)開發(fā)、廣告、大數(shù)據(jù)和企業(yè)業(yè)務(wù)。在車聯(lián)時(shí)代，全面的無(wú)線連接可以將諸如導(dǎo)航系統(tǒng)等附加服務(wù)集成到車輛中，以支持車輛控制系統(tǒng)與云端系統(tǒng)之間頻繁的信息交換，減少人為干預(yù)。以自動(dòng)駕駛