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    • 概览
    • 发展背景
    • 性能指标
    • 发展历程
    • 关键技术
    • 应用领域
    • 获得荣誉

    第五代移动通信技术

    第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,简称5G)是一种具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术,5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。

    国际电信联盟(ITU)定义了5G的三大类应用场景,即增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和机器类通信(mMTC)。增强移动宽带(eMBB)主要面向移动互联网流量爆炸式增长,为移动互联网用户提供更加极致的应用体验;超高可靠低时延通信(uRLLC)主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求;机器类通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。

    为满足5G多样化的应用场景需求,5G的关键性能指标更加多元化。ITU定义了5G八大关键性能指标,其中高速率、低时延、大连接成为5G最突出的特征,用户体验速率达1Gbps,时延低至1ms,用户连接能力达100万连接/平方公里。

    移动通信延续着每十年一代技术的发展规律,已历经1G、2G、3G、4G的发展。每一次代际跃迁,每一次技术进步,都极大地促进了产业升级和经济社会发展。从1G到2G,实现了模拟通信到数字通信的过渡,移动通信走进了千家万户;从2G到3G、4G,实现了语音业务到数据业务的转变,传输速率成百倍提升,促进了移动互联网应用的普及和繁荣。当前,移动网络已融入社会生活的方方面面,深刻改变了人们的沟通、交流乃至整个生活方式。4G网络造就了繁荣的互联网经济,解决了人与人随时随地通信的问题,随着移动互联网快速发展,新服务、新业务不断涌现,移动数据业务流量爆炸式增长,4G移动通信系统难以满足未来移动数据流量暴涨的需求,急需研发下一代移动通信(5G)系统。

    5G作为一种新型移动通信网络,不仅要解决人与人通信,为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验,更要解决人与物、物与物通信问题,满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终,5G将渗透到经济社会的各行业各领域,成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。

    1.峰值速率需要达到10-20Gbit/s,以满足高清视频、虚拟现实等大数据量传输。

    2.空中接口时延低至1ms,满足自动驾驶、远程医疗等实时应用。

    3.具备百万连接/平方公里的设备连接能力,满足物联网通信。

    4.频谱效率要比LTE提升3倍以上。

    5.连续广域覆盖和高移动性下,用户体验速率达到100Mbit/s。

    6.流量密度达到10Mbps/m2以上。

    2013年

    2013年2月,欧盟宣布将拨款5000万欧元,加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准 。 2013年4月,工信部、发展改革委、科技部共同支持成立IMT-2020(5G)推进组,作为5G推进工作的平台,推进组旨在组织国内各方力量、积极开展国际合作,共同推动5G国际标准发展。2013年4月19日,IMT-2020(5G)推进组第一次会议在北京召开。

    2014年

    2014年5月8日,日本电信营运商NTT DoCoMo正式宣布将与Ericsson、Nokia、Samsung等六家厂商共同合作,开始测试超越现有4G网络1000倍网络承载能力的高速5G网络,传输速度可望提升至10Gbps。预计在2015年展开户外测试,并期望于2020年开始运作 。

    2016年

    2016年1月,中国5G技术研发试验正式启动,于2016-2018年进行实施,分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段。 2016年5月31日,第一届全球5G大会在北京举行。本次会议由中国、欧盟、美国、日本和韩国的5个5G推进组织联合主办。工业和信息化部部长苗圩出席会议并致开幕词。苗圩指出,发展5G已成为国际社会的战略共识。5G将大幅提升移动互联网用户业务体验,满足物联网应用的需求,推动移动通信技术产业的重大飞跃,带动芯片、软件等快速发展,并将与工业、交通、医疗等行业深度融合,催生工业互联网、车联网等新业态。

    5G无线关键技术

    5G国际技术标准重点满足灵活多样的物联网需要。在OFDMA和MIMO基础技术上,5G为支持三大应用场景,采用了灵活的全新系统设计。在频段方面,与4G支持中低频不同,考虑到中低频资源有限,5G同时支持中低频和高频频段,其中中低频满足覆盖和容量需求,高频满足在热点区域提升容量的需求,5G针对中低频和高频设计了统一的技术方案,并支持百MHz的基础带宽。为了支持高速率传输和更优覆盖,5G采用LDPC、Polar新型信道编码方案、性能更强的大规模天线技术等。为了支持低时延、高可靠,5G采用短帧、快速反馈、多层/多站数据重传等技术。

    5G网络关键技术

    5G采用全新的服务化架构,支持灵活部署和差异化业务场景。5G采用全服务化设计,模块化网络功能,支持按需调用,实现功能重构;采用服务化描述,易于实现能力开放,有利于引入IT开发实力,发挥网络潜力。5G支持灵活部署,基于NFV/SDN,实现硬件和软件解耦,实现控制和转发分离;采用通用数据中心的云化组网,网络功能部署灵活,资源调度高效;支持边缘计算,云计算平台下沉到网络边缘,支持基于应用的网关灵活选择和边缘分流。通过网络切片满足5G差异化需求,网络切片是指从一个网络中选取特定的特性和功能,定制出的一个逻辑上独立的网络,它使得运营商可以部署功能、特性服务各不相同的多个逻辑网络,分别为各自的目标用户服务,定义了3种网络切片类型,即增强移动宽带、低时延高可靠、大连接物联网。

    工业领域

    以5G为代表的新一代信息通信技术与工业经济深度融合,为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了新的实现途径。5G在工业领域的应用涵盖研发设计、生产制造、运营管理及产品服务4个大的工业环节,主要包括16类应用场景,分别为:AR/VR研发实验协同、AR/VR远程协同设计、远程控制、AR辅助装配、机器视觉、AGV物流、自动驾驶、超高清视频、设备感知、物料信息采集、环境信息采集、AR产品需求导入、远程售后、产品状态监测、设备预测性维护、AR/VR远程培训等。当前,机器视觉、AGV物流、超高清视频等场景已取得了规模化复制的效果,实现“机器换人”,大幅降低人工成本,有效提高产品检测准确率,达到了生产效率提升的目的。未来,远程控制、设备预测性维护等场景预计将会产生较高的商业价值。 以钢铁行业为例,5G技术赋能钢铁制造,实现钢铁行业智能化生产、智慧化运营及绿色发展。在智能化生产方面,5G网络低时延特性可实现远程实时控制机械设备,提高运维效率的同时,促进厂区无人化转型;借助5G+AR眼镜,专家可在后台对传回的AR图像进行文字、图片等多种形式的标注,实现对现场运维人员实时指导,提高运维效率;5G+大数据,可对钢铁生产过程的数据进行采集,实现钢铁制造主要工艺参数在线监控、在线自动质量判定,实现生产工艺质量的实时掌控。在智慧化运营方面,5G+超高清视频可实现钢铁生产流程及人员生产行为的智能监管,及时判断生产环境及人员操作是否存在异常,提高生产安全性。在绿色发展方面,5G大连接特性采集钢铁各生产环节的能源消耗和污染物排放数据,可协助钢铁企业找出问题严重的环节并进行工艺优化和设备升级,降低能耗成本和环保成本,实现清洁低碳的绿色化生产。 5G在工业领域丰富的融合应用场景将为工业体系变革带来极大潜力,使能工业智能化、绿色化发展。“5G+工业互联网”512工程实施以来,行业应用水平不断提升,从生产外围环节逐步延伸至研发设计、生产制造、质量检测、故障运维、物流运输、安全管理等核心环节,在电子设备制造、装备制造、钢铁、采矿、电力等5个行业率先发展,培育形成协同研发设计、远程设备操控、设备协同作业、柔性生产制造、现场辅助装配、机器视觉质检、设备故障诊断、厂区智能物流、无人智能巡检、生产现场监测等10大典型应用场景,助力企业降本提质和安全生产。

    车联网与自动驾驶

    5G车联网助力汽车、交通应用服务的智能化升级。5G网络的大带宽、低时延等特性,支持实现车载VR视频通话、实景导航等实时业务。借助于车联网C-V2X(包含直连通信和5G网络通信)的低时延、高可靠和广播传输特性,车辆可实时对外广播自身定位、运行状态等基本安全消息,交通灯或电子标志标识等可广播交通管理与指示信息,支持实现路口碰撞预警、红绿灯诱导通行等应用,显著提升车辆行驶安全和出行效率,后续还将支持实现更高等级、复杂场景的自动驾驶服务,如远程遥控驾驶、车辆编队行驶等。5G网络可支持港口岸桥区的自动远程控制、装卸区的自动码货以及港区的车辆无人驾驶应用,显著降低自动导引运输车控制信号的时延以保障无线通讯质量与作业可靠性,可使智能理货数据传输系统实现全天候全流程的实时在线监控。

    能源领域

    在电力领域,能源电力生产包括发电、输电、变电、配电、用电五个环节,5G在电力领域的应用主要面向输电、变电、配电、用电四个环节开展,应用场景主要涵盖了采集监控类业务及实时控制类业务,包括:输电线无人机巡检、变电站机器人巡检、电能质量监测、配电自动化、配网差动保护、分布式能源控制、高级计量、精准负荷控制、电力充电桩等。当前,基于5G大带宽特性的移动巡检业务较为成熟,可实现应用复制推广,通过无人机巡检、机器人巡检等新型运维业务的应用,促进监控、作业、安防向智能化、可视化、高清化升级,大幅提升输电线路与变电站的巡检效率;配网差动保护、配电自动化等控制类业务现处于探索验证阶段,未来随着网络安全架构、终端模组等问题的逐渐成熟,控制类业务将会进入高速发展期,提升配电环节故障定位精准度和处理效率。 在煤矿领域,5G应用涉及井下生产与安全保障两大部分,应用场景主要包括:作业场所视频监控、环境信息采集、设备数据传输、移动巡检、作业设备远程控制等。当前,煤矿利用5G技术实现地面操作中心对井下综采面采煤机、液压支架、掘进机等设备的远程控制,大幅减少了原有线缆维护量及井下作业人员;在井下机电硐室等场景部署5G智能巡检机器人,实现机房硐室自动巡检,极大提高检修效率;在井下关键场所部署5G超高清摄像头,实现环境与人员的精准实时管控。煤矿利用5G技术的智能化改造能够有效减少井下作业人员,降低井下事故发生率,遏制重特大事故,实现煤矿的安全生产。当前取得的应用实践经验已逐步开始规模推广。

    2021年12月14日,中国工程院发布“2021年度全球十大工程成就”,第五代移动通信技术入选。

  2. 新华三拥有计算、存储、网络、5G、安全、终端等全方位的数字化基础设施整体能力,提供云计算、大数据、人工智能、工业互联网、信息安全、智能联接、边缘计算等在内的一站式数字化解决方案,以及端到端的技术服务。

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