基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書-2024.08-55正式版-WN8

基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書（2024年）未來移動(dòng)通信論壇毫米波工作組二〇二四年八月編寫單位院有限公司、上海市無線專網(wǎng)有限公司、智慧塵埃（上海）公司、嘉賓科技（北京）有限公司5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合應(yīng)用已成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會業(yè)體系提供了堅(jiān)強(qiáng)支撐。工業(yè)是5G應(yīng)用的主陣地，毫米波頻段作為5G的重要組成部分，具有廣闊行業(yè)應(yīng)用前景。毫米波頻譜參考3GPP協(xié)議在24.25GHz到52.6GHz之間，與傳統(tǒng)5G中低頻段（Sub-6GHz）相比，5G毫米波擁高質(zhì)量發(fā)展。加，各國紛紛依據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)則，積極開展毫米波產(chǎn)業(yè)也將在未來幾年內(nèi)進(jìn)入快速擴(kuò)展階段。5G毫米波在工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用在未來無線技術(shù)發(fā)展商業(yè)化應(yīng)用毫米波技術(shù)有助于提升我國在全球5G競賽中的競爭優(yōu)勢。在行業(yè)應(yīng)用層面，5G毫米波專頻專網(wǎng)在智慧工精準(zhǔn)，有效滿足各行業(yè)對于專網(wǎng)架構(gòu)的特定需求?！痘诤撩撞ǖ墓I(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書》詳細(xì)介紹了有益參考。了行業(yè)內(nèi)專家領(lǐng)導(dǎo)們的悉心指導(dǎo)。各參編單位均在推動(dòng)5G白皮書的寫作提供了理論支撐與重要參考，在此表達(dá)感謝?；诤撩撞ǖ墓I(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書目錄一、基于毫米波的工業(yè)5G應(yīng)用背景1-（一）5G毫米波應(yīng)用的重要意義-1-（二）5G毫米波應(yīng)用的全球現(xiàn)狀-3-（三）5G毫米波應(yīng)用的市場前景-6-（四）5G毫米波應(yīng)用的政策背景-9-5G毫米波的工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用方向-（一）行業(yè)專頻專網(wǎng)-（二）通感算一體化12-（三）人工智能驅(qū)動(dòng)13-（四）組網(wǎng)架構(gòu)創(chuàng)新14-5G毫米波專頻專網(wǎng)簡介17-（一）5G毫米波技術(shù)優(yōu)勢17-（二）5G專網(wǎng)模式對比21-（三）5G專頻專網(wǎng)安全性24-四、基于毫米波的垂直行業(yè)應(yīng)用-26-（一）制造行業(yè)27-（二）港口行業(yè)31-（三）風(fēng)電行業(yè)35-（四）電力行業(yè)38-（五）礦山行業(yè)42-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書五、建議與展望46-（一）加快構(gòu)建毫米波行業(yè)應(yīng)用規(guī)范-46-（二）深化并拓展毫米波的行業(yè)應(yīng)用-46-（三）推動(dòng)毫米波技術(shù)適度預(yù)研攻關(guān)-47-（四）促進(jìn)毫米波產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展與協(xié)同-47-（五）加強(qiáng)毫米波技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)-47-參考文獻(xiàn)48-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書一、基于毫米波的工業(yè)5G應(yīng)用背景（一）5G毫米波應(yīng)用的重要意義5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合應(yīng)用已成為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會數(shù)字了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，作為5G的重要組成部分，5G毫米波以其5G力支撐，賦能新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。頻譜資源是移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心資源。5G毫米波頻譜參考3GPP協(xié)議在24.25GHz到52.6GHz之間，是5G-A時(shí)代的5GSub-6GHz求。為實(shí)現(xiàn)“廣覆蓋、高速率、大容量和低時(shí)延”的5G愿景，運(yùn)營商普遍采取“Sub-6GHz+毫米波”的長期5G部署策略，充5G-1-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書頻譜利用效率，滿足5G-A時(shí)代對大帶寬頻譜資源的行業(yè)需求。5G為5G先地位對于提升我國通信設(shè)備制造商在全球市場的競爭力至關(guān)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)支撐。在國際合作上，我國積極參與毫米波技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，的話語權(quán)。當(dāng)前，各國紛紛依據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)則，國毫米波產(chǎn)業(yè)鏈，加強(qiáng)與國際先進(jìn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的交流合作，和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，提升我國毫米波領(lǐng)域的整體競爭力。毫米波行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用是順應(yīng)及未來無線通信技術(shù)演進(jìn)的-2-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書5G+（二）5G毫米波應(yīng)用的全球現(xiàn)狀截至2023年底，全球已有超過141個(gè)國家和地區(qū)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)宣布或計(jì)劃進(jìn)行5G頻譜分配，其中32個(gè)國家和地區(qū)完成毫商用部署，其產(chǎn)業(yè)鏈也在逐漸成熟。據(jù)移動(dòng)智庫數(shù)據(jù)，次5G毫米波試驗(yàn)開展，22家運(yùn)營商在毫米波頻段推出5G服務(wù)。1隨著國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP正式確定5G-Advanced（5G-A）為5G下一階段演進(jìn)的官方名稱，標(biāo)志著全球5G發(fā)展進(jìn)入新階毫米波頻段正逐漸成為5G-A其在提高網(wǎng)絡(luò)峰值速率和增加容量方面將發(fā)揮重要作用。目前，我國已完成多個(gè)毫米波頻段的規(guī)劃和試驗(yàn)，包括但不限于24.75-27.5GHz和37-42.5GHz1數(shù)據(jù)來源：GSMA移動(dòng)智庫PauCastells，2023年上海世界移動(dòng)通信大會-3-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書速推進(jìn)毫米波產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。目前國內(nèi)毫米波通Sub-6GHz等先行國家也尚存在一定差距。2在國際范圍內(nèi)5G毫定的先發(fā)優(yōu)勢。美國運(yùn)營商如、等早在2018年就開始了5G毫米波的商用部署，在很多城市建立了相當(dāng)規(guī)模的毫米波網(wǎng)絡(luò)，20212021年7月高通公司利用驍龍X655G調(diào)制解調(diào)器射頻系統(tǒng)完成了全球首個(gè)支持200載波帶寬的5G毫米波數(shù)據(jù)連接。2023年2月高通公司推出驍龍X755G調(diào)2資料來源：Global5GSmartphoneShipmentsForecastbyto2024-4-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書5G-A連接樹立了新標(biāo)桿。驍龍X75還旨在面向全部關(guān)鍵垂直領(lǐng)域，包括汽車、計(jì)算機(jī)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等，推動(dòng)5G下一階段演進(jìn)。德國運(yùn)營商德國電信與愛立信在2019年初開始了毫米波進(jìn)行無線回傳的測試與試驗(yàn)，并在毫米波鏈路上實(shí)現(xiàn)了40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。2020FraunhoferIPTRohde&Schwarz稱R&S巴斯勒（Basler）和高通公司聯(lián)手在德國亞琛的歐洲5G工業(yè)園5G毫米波在工業(yè)環(huán)境中的傳播和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。2023年德國電信、愛立信和高通公司合作，在波恩的園區(qū)內(nèi)展示了5G毫米波技術(shù)在QoS管理連接中的應(yīng)用。保每個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片或設(shè)備的資源分配。日本允許垂直行業(yè)申請28.2GHz-28.3GHz運(yùn)營商DOCOMO于2020年9月便開始使用毫米波頻段提供5G服務(wù)。截至2022年7月，日本四大移動(dòng)運(yùn)營商成功部署了超過20,000個(gè)5G夏普等品牌，為消費(fèi)者提供更多選擇。韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部為推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型及韓國各行業(yè)5G應(yīng)用，于2021年10月分配4.72GHz-4.82GHz和28.9G-5-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書Hz-29.5GHz頻段用于5G專網(wǎng)。截至2024年1月，韓國有31家運(yùn)營商和企業(yè)獲得5G信息制造業(yè)巨頭計(jì)劃在水原市工廠部署5G本增效，加強(qiáng)安全生產(chǎn)。（三）5G毫米波應(yīng)用的市場前景同時(shí)也能夠在低空經(jīng)濟(jì)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。根據(jù)202320235G虛擬專網(wǎng)數(shù)量3.16萬個(gè)，是上年末數(shù)量的2.2倍。應(yīng)用案例9.497個(gè)國民經(jīng)濟(jì)大類中的71行業(yè)應(yīng)用從外圍輔助向核心生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)拓展。國外在毫米波行行業(yè)案例。例如，愛立信與奧迪攜手利用第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）為未來工廠的發(fā)展開辟了新的可能性。自20188月雙方宣布合作以來，雙方力爭將5G技術(shù)融入汽車制造業(yè)，并在與奧迪及西克公司的合作基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，利用5G毫米波段的（超可靠低延遲通信）技術(shù)，為西克公司的自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）-6-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書高度。該技術(shù)為自動(dòng)化通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如PROFINET和PROFIsafe避免了安全停止的發(fā)生。這一進(jìn)展在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域極為關(guān)鍵，連接，為工業(yè)的實(shí)現(xiàn)提供了突破性變革。愛立信和奧迪于2020年1月在瑞典基斯塔的工廠中，成功進(jìn)行了5G毫米波URLLC功能和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的結(jié)合測試。兩人工作站類似，該工作站能夠通過5G毫米波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，并5GURLLC的低延遲和高可靠性，當(dāng)生產(chǎn)工人接近工作區(qū)域時(shí)，機(jī)器人能夠立即暫停操作，或早期移傳統(tǒng)工業(yè)通信限制的高效應(yīng)用。此外，5G毫米波URLLC技術(shù)的應(yīng)用使得工業(yè)機(jī)器人不再行移動(dòng)，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程并提高產(chǎn)出效率。在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，特別是無人機(jī)和城市空中交通（UAM）-7-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書波技術(shù)支持無人機(jī)之間、無人機(jī)與地面站之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，濟(jì)行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》，2022年中國低空經(jīng)濟(jì)行業(yè)市場規(guī)模為2.5萬億元，到2035年，中央對國家低空經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)期達(dá)6萬億元。在衛(wèi)星通信領(lǐng)域，毫米波頻段也為地球同步軌道（）、低地球軌道（LEO）和中地球軌道（MEO）衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供了新的發(fā)展空間。12-18GHz27-40GHz）5G建，促進(jìn)偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、應(yīng)急通信和商業(yè)航天市場的發(fā)展。近年來，“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”已納入新基建范疇，依據(jù)測算，預(yù)計(jì)2024—2029年市場規(guī)模年均復(fù)合增速約為15%，2029年我國衛(wèi)星通信行業(yè)市場規(guī)模有望突破2000億元?，F(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力和市場前景。-8-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。（四）5G毫米波應(yīng)用的政策背景毫米波作為5G5G供了指引。工業(yè)和信息化部于2017年7月首次批復(fù)24.75-27.5GHz和37-42.5GHz頻段用于我國5G技術(shù)研發(fā)毫米波實(shí)驗(yàn)頻段，中國5G2019國（5G）推進(jìn)組規(guī)劃按三個(gè)階段實(shí)施5G毫米波的試驗(yàn)任務(wù)，即2019年重點(diǎn)驗(yàn)證5G毫米波系統(tǒng)特性及關(guān)鍵技術(shù)，2020年重點(diǎn)驗(yàn)證5G20212020年35G國家頻率規(guī)劃進(jìn)度安排，組織開展毫米波設(shè)備和性能測試，為5G毫米波技術(shù)商用做好儲備，適時(shí)發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規(guī)劃。2021年75G2021—20235G毫米波5G5G-9-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書合我國的5G工業(yè)專用頻率使用許可模式和管理規(guī)則。2021年月工業(yè)和信息化部發(fā)布的《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)5GSA頻段協(xié)同發(fā)展的5G網(wǎng)絡(luò)體系，適時(shí)開展5G毫米波網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。2023年1月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于微波通信系統(tǒng)頻率使率使用規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過新增毫米波頻段（E波段，71-76GHz/81-86GHz進(jìn)一步滿足5G基站等高容量信息傳輸（微波回傳）場景需求，并為我國5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及未來6G發(fā)展預(yù)留了頻譜資源。-10-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書二、5G毫米波的工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用方向（一）行業(yè)專頻專網(wǎng)例如工廠的多機(jī)器人作業(yè)要結(jié)合行業(yè)的場景需求差異與特點(diǎn)提供解決方案。強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸確定性以及更高的網(wǎng)絡(luò)安全性：更好的行業(yè)自主性是指企業(yè)可基于毫米波專頻專網(wǎng)構(gòu)建獨(dú)立、專用的通感算一體化網(wǎng)絡(luò)。各行業(yè)基于業(yè)務(wù)需求的不同，更高的資源使用靈活性于5G要時(shí)能得到充足且穩(wěn)定的帶寬保障。5G毫米波專頻專網(wǎng)可以設(shè)定嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量等級（QualityofService，簡稱QoS），確保-11-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書絡(luò)擁塞對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的影響。更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸確定性性和穩(wěn)定性。5G毫米波專頻專網(wǎng)可根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)設(shè)立多重備份和容錯(cuò)機(jī)制，提供高于5G公網(wǎng)的傳輸可靠性。更高的網(wǎng)絡(luò)安全性5G毫米波可在指定區(qū)域內(nèi)構(gòu)建高度定向、抗干擾性強(qiáng)的無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速、低時(shí)延傳輸。在工業(yè)環(huán)境中，5G毫米波專頻專網(wǎng)可以限定通信范圍，避免非法侵入和監(jiān)聽的風(fēng)險(xiǎn)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄院屯暾?。（二）通感算一體化5G毫米波組網(wǎng)架構(gòu)創(chuàng)新聚焦于通過集成通信CommunicationSensingComputing業(yè)場景的需求。感知功能集成是指5G毫米波專頻專網(wǎng)可以用于雷達(dá)和成像等感知應(yīng)用，通過精細(xì)的波束賦形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的空間定位、供強(qiáng)大的感知能力。資源共用與協(xié)同是指通感算一體化網(wǎng)絡(luò)通過靈活的頻譜資-12-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)計(jì)算架構(gòu)是指軟件定義無線電（SoftwareDefinedRadioSDR5G毫米波通感5G毫米波無線組網(wǎng)能夠構(gòu)建一個(gè)人工智能（ArtificialIntelligence，簡稱）內(nèi)生的可編程、的整體智能水平與應(yīng)用能力。（三）人工智能驅(qū)動(dòng)隨著人工智能從AlphaGo到ChatGPT應(yīng)用的飛躍，人工智能也將為5G其更好服務(wù)工業(yè)場景實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)需求。量顯著提升，以為中心的智能化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)受到廣泛關(guān)注，具體體現(xiàn)為以下兩個(gè)主要方向。一是將生成式大語言模型（LanguageModels，簡稱LLMsCommunicationandComputingC&CNetGPTNetworkGenerativePre-trainedTransformer）能夠根據(jù)計(jì)算能力在邊緣和LLMsLLMs可以高效利用基LLMs的互動(dòng)，-13-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書NeuralNetworks稱DNN）和強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型，譜利用效率和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。通過學(xué)習(xí)環(huán)境和用戶行為，5G毫等）進(jìn)行毫米波頻率的靈活配置，克服毫米波信號傳播損耗大、通信容量。（四）組網(wǎng)架構(gòu)創(chuàng)新5G毫米波專頻專網(wǎng)的架構(gòu)創(chuàng)新旨在通過簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、優(yōu)門檻并快速實(shí)現(xiàn)設(shè)備的部署及應(yīng)用。滿足系統(tǒng)低時(shí)延、高可靠的要求。5G毫米波專頻專網(wǎng)采用扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，-14-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書5G穩(wěn)定性和可靠性。QoS傳統(tǒng)的盡力而為BestQoS的嚴(yán)格5G毫米波專頻專網(wǎng)引入了確定性QoS變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。三是通過智能運(yùn)維和免配置一柜式交付降低5G毫米波專頻專網(wǎng)的使用門檻，提升運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)即插即用和自動(dòng)化運(yùn)維。技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化運(yùn)維，-15-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書空間占用和布線復(fù)雜度。網(wǎng)的融合通信技術(shù)（HyFi-m）復(fù)用寬帶射頻模組與天線，利用5G毫米波的融合或消息總線實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的協(xié)同工作。-16-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書5G毫米波專頻專網(wǎng)簡介（一）5G毫米波技術(shù)優(yōu)勢與5G中低頻段相比，5G毫米波頻段具備超大帶寬、極低1與5G的Sub-6GHz點(diǎn)在下圖3-1中得以清晰展現(xiàn)。毫米波的優(yōu)勢使得5G網(wǎng)絡(luò)具備5G+能夠輕松實(shí)現(xiàn)Gbps級別的峰值吞吐率，為實(shí)現(xiàn)更高速、更穩(wěn)定的通信提供了堅(jiān)實(shí)保障。圖3-15G頻段分布示意圖在密集攝像頭的高清視頻回傳和工業(yè)相機(jī)質(zhì)檢場景的圖片通信的需求提供了有力支持。-17-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書2求。5G網(wǎng)絡(luò)的空口時(shí)隙長度越短，意味著在物理層上的時(shí)延就越小，毫米波網(wǎng)絡(luò)的空口時(shí)隙長度最小可達(dá)0.125ms主流低頻5G1/4minislot）調(diào)度，空口時(shí)延甚至?xí)?，這使得毫米波系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)5G系統(tǒng)顯著降低，為滿足5G空口時(shí)延小于的要求提供了有力保證。3毫米波的高頻特性工業(yè)場景提供高速穩(wěn)定的無線連接。圖3-2波束賦形技術(shù)-18-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書4由于毫米波的波業(yè)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能零部件等領(lǐng)域，5G毫米波技術(shù)的高用場景提供了更加靈活和可靠的解決方案。5毫米波技術(shù)在高精的空間分辨力，這使得其特別適用于需要精準(zhǔn)定位的工業(yè)物流、波定位在許多行業(yè)場景下具有更高的精度，而且速度更快。特別是在衛(wèi)星導(dǎo)-19-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書用提供了強(qiáng)大的支持。6時(shí)間和陣子個(gè)數(shù)等因素影響，而毫米波具有大帶寬、更短的符號和更小的波長，這使得其能夠集成更多的陣子數(shù)?，F(xiàn)多種功能的高效利用。表3-1Sub-6GHz與毫米波的感知技術(shù)特性對比指標(biāo)Sub-6GHz毫米波備注探測距離公里級+公里級以無人機(jī)為典型目標(biāo)，相同和口徑距離精度厘米級小于1m無人機(jī)，低頻無法識別距離分辨率厘米級物體間距小于1m法識別速度精度速度監(jiān)測精度速度分辨率可通過速度區(qū)分不同物體-20-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書最大檢測速度km/hkm/h可跟蹤的目標(biāo)物體最大移動(dòng)速度微多普勒特征不支持用于識別物體局部特征，如無人機(jī)旋翼角度精度°0.1°以相同物理口徑為參考角度分辨率5-10°1°以相同物理口徑為參考微小位移監(jiān)測精度厘米級毫米級毫米波可用于建筑、山體等微動(dòng)監(jiān)測Sub-6GHz頻段更5G度的瓶頸，影響了大規(guī)模商用部署的進(jìn)展。（二）5G專網(wǎng)模式對比5G專網(wǎng)包括虛擬專網(wǎng)（公網(wǎng)切片）、獨(dú)立專網(wǎng)兩種各具特點(diǎn)的建設(shè)模式：-21-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書圖3-3行業(yè)專網(wǎng)兩種建設(shè)模式公網(wǎng)切片方案以現(xiàn)有5G高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，降低了企業(yè)進(jìn)入門檻。目前，5G毫米波公網(wǎng)切片方案主要應(yīng)用在熱點(diǎn)和固定無線接入（FixedAccess，簡稱）兩個(gè)場景。其中，熱點(diǎn)主要針對高容量區(qū)域包括室內(nèi)熱點(diǎn)和室外熱點(diǎn)，則針對最后一公里的家庭寬帶和樓宇寬帶。然而，企業(yè)依賴運(yùn)營商在的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行資-22-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書充分保證。獨(dú)立專網(wǎng)模式5G管等均為企業(yè)獨(dú)立建設(shè)。5G控制面和用戶面全部下沉到企業(yè)內(nèi)5G毫米波專頻專網(wǎng)端到端5G地支持5G的網(wǎng)管及運(yùn)維需求。表3-2虛擬專網(wǎng)與毫米波專頻專網(wǎng)的特性對比對比維度虛擬專網(wǎng)專頻專網(wǎng)企業(yè)專享共享網(wǎng)絡(luò)的切片5G核心網(wǎng)專用無線和承載網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式虛擬專網(wǎng)以運(yùn)營商5G獨(dú)立專網(wǎng)與運(yùn)營商5G公公網(wǎng)為基礎(chǔ)，以切片方式實(shí)現(xiàn)客戶的業(yè)務(wù)承載，結(jié)合客戶需求，通及無線基站實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)獨(dú)過現(xiàn)有虛擬專網(wǎng)連接至立組網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)中心-23-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書設(shè)備自主設(shè)備資產(chǎn)和運(yùn)營相對依性賴運(yùn)營商強(qiáng)的自主性整體成本大功率宏站覆蓋，按流量收費(fèi)，成本高成本低（三）5G專頻專網(wǎng)安全性及安全敏感數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通訊，提供更進(jìn)一步的安全保障。5G毫米波專頻專網(wǎng)采用專用無線頻段，實(shí)現(xiàn)了與公共網(wǎng)絡(luò)絡(luò)連接服務(wù)。5G毫米波專頻專網(wǎng)因其使用的高頻段頻譜，波束較窄，旁而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?G毫米波專頻專網(wǎng)可以通過波束制在特定區(qū)域內(nèi)，進(jìn)一步降低未授權(quán)訪問的風(fēng)險(xiǎn)。5G毫米波專種部署策略規(guī)避了云數(shù)據(jù)中心在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片時(shí)可能出現(xiàn)的隔離安全風(fēng)險(xiǎn)。-24-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書表3-3虛擬專網(wǎng)與毫米波專頻專網(wǎng)的安全性對比對比維度虛擬專網(wǎng)專頻專網(wǎng)空口安全到無線干擾了來自公網(wǎng)的無線干擾數(shù)據(jù)安全基站和核心網(wǎng)設(shè)備獨(dú)立部在泄露風(fēng)險(xiǎn)傳輸安全公網(wǎng)傳輸環(huán)節(jié)涉及部傳輸全部局限于環(huán)境相對對較高風(fēng)險(xiǎn)稍低云化安全核心網(wǎng)部署于公網(wǎng)云核心網(wǎng)各功能模塊集中部署于專網(wǎng)域內(nèi)的通用服務(wù)應(yīng)用或各網(wǎng)絡(luò)切片間的隔離風(fēng)險(xiǎn)切片隔離風(fēng)險(xiǎn)-25-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書四、基于毫米波的垂直行業(yè)應(yīng)用5G對高精度的融合感知和快速定位提出了新的需求。其中以制造、5的傳輸速度、實(shí)時(shí)性、確定性、融合感知定位等需求最為迫切，也是毫米波技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域。5G毫米波專頻專網(wǎng)在技術(shù)方面具備大帶寬、低時(shí)延、高可6述5行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)與細(xì)分復(fù)雜場景需求，本章節(jié)梳理出5大行業(yè)中254-1-26-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書將在各行業(yè)應(yīng)用小節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)闡釋：表4-1毫米波創(chuàng)新行業(yè)應(yīng)用（一）制造行業(yè)服務(wù)質(zhì)量保障能力以及定位精度方面還無法充分滿足工業(yè)場景的這些高性能需求，無法確保操作的安全性和可靠性。5G毫米波專頻專網(wǎng)引入了新的技術(shù)及架構(gòu)，提供了遠(yuǎn)超傳-27-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書位和環(huán)境感知，從而提高智能制造環(huán)境中的自動(dòng)化和安全水平?？梢愿玫貙?shí)現(xiàn)無人化巡檢和頻和語音數(shù)據(jù)的交互。圖4-1智慧工廠的設(shè)備高頻多維數(shù)據(jù)無線采集，焊裝車間的云協(xié)同控制作-28-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書的遠(yuǎn)程協(xié)助，以及倉儲區(qū)域的視覺智能物流機(jī)器人應(yīng)用等。許多制造企業(yè)更加注重網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇_定性，即對帶寬、時(shí)延、丟包等指標(biāo)提出了更高的要求，如企業(yè)要求遠(yuǎn)程的控制指令延時(shí)為5ms99.999%的情況下時(shí)延都在以內(nèi)，而不是一段時(shí)間內(nèi)的所有包平均時(shí)延。圖4-2造紙工廠線采集，原料車間的無人起重機(jī)與重載紙車間紙機(jī)表4-2智慧工廠應(yīng)用5G毫米波專頻專網(wǎng)的業(yè)務(wù)場景和網(wǎng)絡(luò)需求典型場景場景描述上行速率時(shí)延要求可靠性要求幾毫云PLC云網(wǎng)融合和邊云協(xié)同的一般大于秒控制作業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟程序100Kbps在遠(yuǎn)程運(yùn)行，基于低時(shí)-29-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書設(shè)備控制。視覺獲取的大量幾十3D圖形數(shù)據(jù)產(chǎn)生實(shí)時(shí)三一般大于SLAM智能物流機(jī)維環(huán)境信息及物流機(jī)器人位置姿態(tài)信息可能需要通過大帶寬可靠無線網(wǎng)絡(luò)即時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控性和實(shí)時(shí)性。40Mbps技術(shù)涉及傳輸大量的幾十3D圖形數(shù)據(jù)、高分辨率一般大于視頻流以及實(shí)時(shí)交互信50MbpsXR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）遠(yuǎn)程協(xié)以支持無損的數(shù)據(jù)傳輸。助通過低時(shí)延無線網(wǎng)絡(luò)將減輕頭顯設(shè)備的重量和復(fù)雜性。針對工業(yè)現(xiàn)場的視頻大較高，100幾十路并發(fā)一般大于設(shè)備高頻多維數(shù)據(jù)無線現(xiàn)多維傳感控制數(shù)據(jù)投大幫助遠(yuǎn)程監(jiān)控人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備故障和生產(chǎn)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。50Mbps-30-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書在實(shí)時(shí)處理高清圖像或幾十一般大于100Mbps實(shí)時(shí)工化產(chǎn)線上的質(zhì)量控制等，業(yè)質(zhì)檢機(jī)器視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的大足高分辨率圖像的實(shí)時(shí)傳輸需求。（二）港口行業(yè)清視頻流的實(shí)時(shí)傳輸和設(shè)備低時(shí)延遠(yuǎn)程控制的日益增長的需求。集無人設(shè)備集中作業(yè)的情況，而毫米波專頻專網(wǎng)的大上行帶寬，極低時(shí)延和感知定位功能能夠很好地滿足熱點(diǎn)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)需求。能應(yīng)用場景也有所不同。岸橋區(qū)域長度往往有5-10公里，主要3-51020米不等，-31-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書等。閘口區(qū)域主要是室外場景或半室外場景，建筑高度通常為8-10米，主要業(yè)務(wù)包括貨物掃碼和拍照檢驗(yàn)等。圖4-3集裝箱港口業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域又容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)瓶頸。5G毫米波專頻專網(wǎng)提的數(shù)據(jù)交換需求，大量高清視頻流的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)控、精準(zhǔn)定位與協(xié)同作業(yè)。表4-3港口碼頭應(yīng)用5G毫米波專頻專網(wǎng)的場景描述和網(wǎng)絡(luò)需求典型場景場景描述上行速率時(shí)延要求可靠性要求港口區(qū)域通常包含許多幾十盲區(qū)覆蓋與熱點(diǎn)補(bǔ)傳復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，這些因素可能導(dǎo)致5G公網(wǎng)一般大于30Mbps信號受到阻擋或衰減，-32-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書形成無線通信盲區(qū)。在特定區(qū)域內(nèi)可以部署更多小基站解決傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)無法觸及的無線盲區(qū)問題。集成車載終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程幾十較高通信、高精度定位、物一般大于聯(lián)網(wǎng)及自動(dòng)駕駛技術(shù)，40Mbps實(shí)現(xiàn)貨物從堆場到碼頭無人集卡調(diào)的無人化運(yùn)輸。無人集度與群控卡車群協(xié)同、安全性能提高以及與港口其他智能設(shè)備深度集成等方面對無人集卡的多維度應(yīng)用提出了更多的需求。岸橋和龍門吊的遠(yuǎn)程控幾十較高制，要求多路高清視頻一般大于岸橋龍門吊遠(yuǎn)程傳輸至遠(yuǎn)端控制40Mbps遠(yuǎn)程控制臺，控制命令需要保證端到端時(shí)延<10ms港區(qū)低空無港區(qū)低空無人機(jī)應(yīng)用已百毫-33-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書人機(jī)管控逐步普及，主要應(yīng)用在一般大于秒港口安保、船舶檢測、100Mbps應(yīng)急救援、港口測量、環(huán)境監(jiān)測等場景中，在應(yīng)用過程中，需要保證大流量的視頻流和高精度感知數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳，同時(shí)避免無人機(jī)控制頻段無線電干擾，并對港區(qū)非授權(quán)無人機(jī)“黑飛”進(jìn)行管控。智能理貨場景中，利用百毫人工智能視覺識別技一般大于秒術(shù)，實(shí)現(xiàn)全方位視頻監(jiān)30Mbps控和圖像識別，實(shí)現(xiàn)對視頻監(jiān)控岸橋下關(guān)鍵作業(yè)信息的機(jī)器視智能識別，主要包括作覺業(yè)箱號識別、拖車車頂號識別、碼識別、作業(yè)狀態(tài)自動(dòng)確認(rèn)、異常作業(yè)處理情況記錄、存儲作業(yè)視頻錄像等。-34-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書（三）風(fēng)電行業(yè)我國高度重視清潔能源發(fā)展，據(jù)國家能源局發(fā)布的2023年全國電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至去年12月底，國內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)容量約4.420.7%2024電裝機(jī)容量將繼續(xù)占據(jù)全球市場比重的50%因風(fēng)力發(fā)電場大都位于相對偏遠(yuǎn)的地區(qū)，尤其近幾年大力發(fā)展的深海風(fēng)電，無法完全滿足。圖4-4陸上風(fēng)電場現(xiàn)有的Sub-6GHz網(wǎng)絡(luò)雖然提供更廣的覆蓋和較好的穿透力，其是對于遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和高速數(shù)據(jù)采集，Sub-6GHz的性能5G毫米波專頻專網(wǎng)的出現(xiàn)-35-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書為滿足以上需求提供了新的解決方案。5G毫米波專網(wǎng)提供的超與潛在風(fēng)險(xiǎn)。表4-4風(fēng)電場應(yīng)用5G毫米波專頻專網(wǎng)的場景描述和網(wǎng)絡(luò)需求典型場景場景描述上行速率時(shí)延要求可靠性要求由于風(fēng)場通常位于偏遠(yuǎn)百毫一般大于秒風(fēng)場設(shè)備靈活組網(wǎng)覆蓋統(tǒng)的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)往往覆20Mbps運(yùn)維和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件（如葉片）百毫狀態(tài)監(jiān)測是一個(gè)重要應(yīng)一般大于秒基于無線感知的風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的細(xì)微差10Mbps監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行控制調(diào)整，提升機(jī)組可利用率。-36-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書幾十尖線速度快，一旦有風(fēng)一般大于10Mbps空器意外闖入風(fēng)機(jī)的運(yùn)風(fēng)電場空域入侵監(jiān)測及地面人員構(gòu)成生命安全威脅。風(fēng)電場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)幾十應(yīng)用非常廣泛，對風(fēng)機(jī)、一般大于升壓站等關(guān)鍵設(shè)施的外50Mbps雷視融合數(shù)時(shí)還需要對風(fēng)機(jī)細(xì)微的據(jù)高速采集合氣象數(shù)據(jù)輔助分析風(fēng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)變化，-37-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書整體運(yùn)維成本。無人機(jī)攜帶各種傳感器幾十和攝像頭對風(fēng)電場進(jìn)行一般大于50Mbps及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位故障點(diǎn)。智能化巡檢風(fēng)場升壓站配備了智能巡檢機(jī)器人可執(zhí)行自主巡檢任務(wù)，通過圖像識等方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)程評估和決策。（四）電力行業(yè)術(shù)還不能很好地支撐電力智能化業(yè)務(wù)快速發(fā)展。-38-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書和NB-IoT可靠性不高，只在對速率及可靠性沒有過高要求的場景中使用。5G毫米波專頻專網(wǎng)既能提供低時(shí)延、大帶寬、高可靠的無線通有較好地推廣應(yīng)用前景。圖4-5電力行業(yè)場景分類信網(wǎng)覆蓋35kV信接入網(wǎng)分10kV電力通信接入網(wǎng)和0.4kV電力通信接入網(wǎng)。表4-5電網(wǎng)應(yīng)用5G毫米波專頻專網(wǎng)的場景描述和網(wǎng)絡(luò)需求典型場景場景描述上行速率時(shí)延要求可靠性要求變電站智能變電站通過無人機(jī)、巡幾十-39-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書化巡檢檢機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行智一般大于能化巡檢，大大提高巡40Mbps這些智能化設(shè)備還可以搭載各種傳感器和檢測設(shè)備，對變電站的設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境溫度、濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為變電站的安全運(yùn)行提供更為全面的保障。由于變電站內(nèi)有大量的//電力設(shè)備，如變壓器、斷路器、電抗器等在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生電磁噪抗干擾無線聲，這些噪聲可能會跨網(wǎng)絡(luò)覆蓋5G公網(wǎng)中低頻段。因此需要更多的頻譜資源，更強(qiáng)的隔離性，實(shí)現(xiàn)更好的抗電磁干擾性能。配電網(wǎng)差動(dòng)根據(jù)差動(dòng)保護(hù)要求，保幾毫護(hù)裝置之間需實(shí)時(shí)快速一般大于秒-40-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書通信，以前只有光纖能2Mbps夠滿足這種高要求，但配電網(wǎng)存在光纜敷設(shè)困難和投資太高的問題，制約了該業(yè)務(wù)在配網(wǎng)側(cè)的推廣應(yīng)用。同時(shí)傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)設(shè)備還需配置時(shí)鐘同步設(shè)備才能滿足精準(zhǔn)授時(shí)的需求，進(jìn)一步增加了業(yè)務(wù)建設(shè)的成本。在智能物資管理中，已幾十逐步應(yīng)用AGV一般大于等自動(dòng)化設(shè)備，顯著提20Mbps升物資管理的智能化和自動(dòng)化水平。需要建立智慧電力物無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集和傳資管理位置、狀態(tài)等，同時(shí)也需要室內(nèi)的精準(zhǔn)定位功能，支持無人化系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析、智能預(yù)測和自主控制。-41-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書分布式能源站點(diǎn)往往分幾十布廣泛且環(huán)境各異，需一般大于要提供可靠的遠(yuǎn)程訪問50Mbps分布式能源通道，支持無人值守運(yùn)維，工程師可以通過高清視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷工具，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障。（五）礦山行業(yè)和支持社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有關(guān)鍵作用。礦業(yè)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)占全國的比重超過了30%20%Sub-6GHz網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和帶寬還不足頻繁移動(dòng)和寬廣區(qū)域的設(shè)備。圖4-6露天礦山-42-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書5G10毫秒級實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)無人礦卡和電鏟的精準(zhǔn)操作。5G毫米波的大帶5G結(jié)合邊緣計(jì)算，進(jìn)行智能分析處理，預(yù)警災(zāi)害發(fā)生，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。因此，5G毫米波專頻專網(wǎng)以其低時(shí)延、大帶寬系列關(guān)鍵業(yè)務(wù)在礦山的應(yīng)用，如下表4-6所示：表4-6露天礦山應(yīng)用5G毫米波專頻專網(wǎng)的場景描述和網(wǎng)絡(luò)需求典型場景場景描述上行速率/感知要求時(shí)延要求可靠性要求露天礦山的采礦工作需幾毫要投入大規(guī)模專業(yè)礦卡，一般大于秒無人礦卡在大規(guī)模露天100Mbps礦開展試點(diǎn)應(yīng)用需要低時(shí)延、大帶寬的無線網(wǎng)無人礦卡多車協(xié)同多設(shè)備之間更高效地協(xié)-43-基于毫米波的工業(yè)5G創(chuàng)新應(yīng)用白皮書泊車等場景。露天礦