5G行业应用及实践

发布时间:2018-09-03  作者:黄明(中兴通讯)  阅读量:

5G行业应用

凭借高带宽、高可靠低时延、海量连接等能力特性,5G应用范围远远超出了传统的通信和移动互联网,全面向各个行业和领域扩展。5G典型应用场景包括自动驾驶、远程控制、VR/AR、智能制造、智能电网等,原来受限于网络能力而体验不佳或无法实现的应用,在5G时代将加速成熟并大规模普及。

自动驾驶


自动驾驶被认为是5G最典型的应用之一,对网络的带宽、可靠性及传输时延都提出了很高的要求。

自动驾驶需要通过高精度地图实现厘米级的定位。高精度地图除了道路标线、交通标志等矢量信息,也包含从激光点云、视频等数据提取的地物特征信息,由于数据量比较大,需要无人驾驶车辆实时下载导航规划路线上的高精度地图,对网络带宽和时延有一定的要求。同时车辆还会将传感器采集的数据实时上传到云端,用于高精度地图的修正以及多车协同,对上行带宽提出了一定需求。

自动驾驶需要V2X实现多车协同及云端决策,例如交通信号灯状态的提前通知、两辆无人驾驶车在交通路口的博弈等。车辆之间的直接通信(V2V),主要用于车辆间防碰撞等安全功能,对于时延和可靠性具有很高的要求。

远程控制


远程控制是指通过5G网络对远端的设备进行远程操作,包括工程机械远程遥控、远程医疗、网联无人机等。

远程控制类应用需要传输两类信号,上行方向,远端被控设备将摄像头采集的视频信号以及设备的状态信息上传到云端;下行方向,云端将控制和操作指令下发给远端设备。为了使远程操作人员体验到现场操作的感觉,需要尽量降低整个控制反馈环回的时延,一般要求在100ms以内,对控制信号的传输可靠性也有很高要求。

VR/AR


VR应用主要包括VR视频和VR游戏。为达到沉浸式全景视频体验,VR视频需要60PPD像素密度、120Hz屏幕刷新率,相应的压缩后视频传输带宽需求接近2Gbps,即使采用FOV视点传输等优化的显示传输方案,也至少需要百兆以上的带宽,对网络带宽和容量提出挑战。

VR游戏未来发展方向是云VR,由云端进行动画渲染等计算量较大的工作,客户端的头盔仅用于显示云端生成的视频画面及执行游戏指令。为防止VR游戏产生眩晕感,MTP(Motion To Photons,从头动到显示出相应画面的时间)需要小于20ms。在云VR场景下,要求通信网络的传输时延小于10ms。

AR可以广泛应用于工业设计、外科手术、生产线设备装配及检修等领域。AR眼镜通过对现场环境三维空间进行建模,将虚拟物品精确地叠加在现实环境中,并可以方便直观地观看物体的解剖视图。AR视频等信息的传输需要用到5G网络提供的高带宽和低时延特性。

智能制造


智能制造通过泛在的连接、全面的感知、实时的控制、智能化的数据分析,实现生产过程的柔性化、智能化,提高生产效率,让生产更贴近最终用户。5G主要应用于智能制造的如下几个场景:

● 实时控制:未来机器人将控制集中在云端实现云化机器人,对通信时延和可靠性要求极高,要求1~50ms的时延及99.999%的可靠性。
● 视频类应用:包括工业可穿戴设备、工业图像处理等,带宽在100Mbps~1Gbps,时延在100ms以内。
● 工业物联网:用于工业表计和传感器的数据采集上报。这类应用要求海量接入能力和极低的终端功耗。
● 移动设备的调度:包括AGV/移动机器人的实时调度控制,这类应用主要传输控制信号,时延在50ms~1s。

智能电网


智能电网涉及发电、输变电、配电、用电等电力生产和消费的各个环节,每个环节对于通信的需求各不相同。在输变电和智能配电环节的保护、控制功能对通信的实时性和可靠性要求较高,线路的视频监控等对通信带宽有较高要求,而用户端的远程抄表、数据采集等则要求广覆盖、大连接的能力。

5G网络切片可以通过同一个物理网络来满足智能电网各类不同应用对通信的特殊需求,例如用于配电控制数据和命令的电力控制切片、用于海量电表数据的采集和上传的电力监测切片、用于安全通话需求的电力通信切片等。

中兴通讯5G行业应用实践

目前5G在垂直行业的应用还处于试验和探索阶段,主要进行的是行业应用对5G需求的分析、应用场景的讨论、业务原型的演示等工作。我们认为,5G在垂直行业的应用不会一蹴而就,而是一个逐渐渗透和逐步成熟的过程,将随着5G商用进程的深化而逐步展开。在5G商用初期,面向个人终端用户的高速移动数据业务,以及面向商业用户的固定无线宽带业务仍然是主流应用场景,主要的业务将围绕eMBB应用展开,AR/VR以及高清/超清视频等带宽消耗类业务将随着5G的商用而成熟并迅速爆发,是5G商用初期的杀手级应用。在5G商用的发展期,面向垂直行业的应用逐步成熟,5G将广泛渗透到制造、交通、电力、医疗、教育等各个行业,加速这些行业的数字化转型。在5G商用的成熟期,随着行业应用的普及以及未来万物互联的发展趋势,海量物联网连接的需求将逐渐爆发。

中兴通讯不仅在5G网络技术方面大力投入并保持领先,在5G行业应用方面也积极探索,与运营商及行业合作伙伴进行广泛而深入的合作,为5G时代的到来做好准备。目前,我们已经与各大行业的龙头企业建立了合作关系(见图1),涉及自动驾驶/车联网、AR/VR、智能制造、电力、医疗等行业,初步建立起了5G行业应用生态联盟,并进行了一系列应用探索。



在智能驾驶方面,中兴通讯与百度联合申报了国家重大科技专项《5G支持ICT融合自动驾驶的关键技术研发与验证》,并于今年3月在雄安新区进行了业内首次基于5G网络的无人驾驶外场测试。我们还与奥迪中国进行了网联汽车的技术合作。在制造业,我们与国内领先的机器人龙头企业新松机器人公司共同合作探索5G在智能制造领域的应用。在电力行业,我们与国家电网合作,就uRLLC及网络切片在智能配电网的应用进行技术验证。在医疗行业,我们与华大基因合作进行基于5G的远程超声诊断的试验。

未来随着5G商用进程的加快,我们还将进一步扩大和深入与行业伙伴的合作,助力5G腾飞。

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