5G技术发展与商机
5G技术发展与商机
图、IMT-2020详细时程表与进程5G发展正如火如土的展开。5G技术标准征集可望于2017底陆续确定，2019年到2020年可看到全球营运商将陆续推出5G商业服务试营，包括：物联网、车联网、智慧医疗、VR/AR、工业4.0等关键应用，将驱动新产业生态链。国际电信联盟IMT-2020也是负责监督5G技术标准制定，日前阐述了5G新技术的优势所在。该机构表示，即将推出的通用规范将支持每平方公里100万个互联网设备、1毫秒延迟以及数据包从一点到另一个点的时间量、更高的能效和频谱效率，以及高达每秒20吉比特（gigabit, GB）的峰值数据下载速度。以自动驾驶汽车为例，车辆间能以0.001秒的速度交换数据。5G标准化将分两个阶段完成：第一阶段是希望2017年底能完成5G标准化的中期里程碑（非独立模式的标准），3GPP计划在今年12月前能把非独立（Non-Standalone）的标准冻结。第二阶段，3GPP希望在2018年年中左右实现第二个里程碑，即完成独立（Standalone）模式的标准化。非独立模式是指5G迭加于LTE之上，将LTE作为锚点并于此基础上布建5G新空口；而独立5G模式是指仅使用5G并无LTE在下面做铺垫。5G国际标准敲定后，相关设备的开发预计需要约1年，因此，各家企业计划最早2019年度启动设备投资，同时将各基地台的零部件、服务器和专用系统等升级至支持5G。美国方面，电信运营商Verizon Communications计划2018年初以自主标准实现5G实用化。目前，高通在全球将大举展开5G测试工作，合作伙伴涵盖主要地区的主流营运商，所开发的原型系统可以针对6GHz以下频段和毫米波频段互操作性进行测试，目前，中国和欧洲对在6GHz以下频谱布建5G较感兴趣，而日本、韩国和美国则对毫米波技术较有兴趣。韩国方面，韩国电信（KT）将于2018年试运行相当于5G的通讯模式。中国三大电信商未来7年投资5G 达1800亿美元中国最大移动运营商中国移动计划2020年实现5G商用化，将在年集中进行投资。据《南华早报》于2017年6月报导，Jefferies证券分析师指出，中国三大电信商（中国移动、中国联通、中国电信）预估在7年内于5G 基础建设上投入1800亿美元，远高于年它们在4G网络1170亿美元的投入。中兴和华为科技等设备制造商将成为主要的受益者。中兴通讯（ZTE）宣布追加投资5G研发投入较去年（2016）翻倍，每年约3亿美元，目前有3000名员工正在从事5G的研发工作，以推动中国在2020年推出5G网络。目前，中兴通讯携5G全系列产品，全面参与中国5G国家试验第二阶段测试，将联合是德科技、罗德施瓦茨等多家主流测试仪表厂家全面进行技术方案验证测试，包括：4大技术：低频、高频、mMTC、uRLLC7大场景：连续广覆盖场景、低时延高可靠场景、低功耗大连接场景、热点高容量（低频）场景、热点高容量（高频）场景、高低频混合场景与其他混合场景。中国5G试验测试项目，分为关键技术验证、技术方案验证、系统方案验证三个阶段。今年(2017)项目进入技术方案验证阶段，该阶段需要参与厂家在前期关键技术验证的基础上研制开发全系列5G NR（新空口）原型产品，并针对典型的5G应用场景进行功能和性能验证，为未来5G商用建网做好准备。日本在2023年实现5G全国覆盖日本至2023年的5G 设备支出预估达460亿美元。日本全国各基地台的零部件、服务器和专用系统等升级至支持5G。日本到2023年将5G的商业利用范围扩大至全国。为配合2020年东京奥运会和残奥委会的举办，日本3大移动运营商NTT DoCoMo、KDDI和软银将于2020年先在一部分地区启动5G服务，预计DoCoMo将在3年左右之后将服务范围扩大至日本全国。3家运营商的总投资额被认为将达到5万亿日元规模。因此，这或将加快自动驾驶汽车和物联网在日本的普及，以及虚拟现实（VR）技术的远程手术等医疗应用领域.关于我们：网站内容更精彩！物联之家（）一个有态度的物联网科技新媒体。我们关注物联网领域的价值发现和趋势，关注该领域的大小公司和大小人物，这里有跟物联网相关的深度观点、测评和剖析。物联网改变世界，我们将参与和忠实的记录改变的过程，见证物联网带给人类的丰硕成果。
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3秒自动关闭窗口英特尔：5G将释放云的潜力，为垂直行业带来巨大商机
北京日电 /美通社/ -- 6月28日至7月1日，2017年世界移动大会（MWCS 2017）在上海举行。在此次大会上，英特尔数据中心事业部副总裁兼5G网络基础设施部门总经理林怡颜分享了她对于5G的观点，解读了网络转型和MEC在通往5G之路上扮演的不可或缺的重要作用，并认为5G的实现将释放云的整体潜力，并为垂直行业带来前所未有的商机。
英特尔数据中心事业部副总裁兼5G网络基础设施部门总经理 林怡颜
海量数据及多样化应用驱动网络加速转型，为 5G 发展铺平道路
5G时代是要把在2G、3G、4G时代以人为核心的、以运营商为基础的通信网络，向更广泛的以物为中心，即时响应、智能互联的网络演进。海量数据的处理需求和更为复杂多样的应用场景驱动网络加速转型。在5G时代，电信运营商不但会迎来移动互联网的新一轮爆发，也将有机会参与诸如物联网、车联网等新型应用和商业模式的构建。因此，运营商迫切希望加速网络转型，希望通过更加先进、易用和灵活的云计算技术，构建更加开放、灵活和智能的网络。
英特尔看到网络的转型已经开始，计算开始和通信相互融合，网络将集通信、计算和存储“三位一体”。NFV（网络功能虚拟化）和SDN（软件定义网络）是满足各行业灵活多变的业务需求的关键技术，实际上就是用计算解决通信的问题。
MEC 是网络转型的中坚力量，将成为 5G 时代的必选项
MEC正成为网络转型的驱动力，通过将网络核心功能下沉到网络边缘，在靠近移动用户端，提供IT的服务、环境和云计算能力，从而满足5G时代低延时、高带宽的业务需求。面向应用层面，MEC可向垂直行业提供定制化、差异化服务，提升网络利用效率和价值。
MEC将网络和云进行了无缝连接，将成为5G时代的必选项。在5G时代，MEC的应用将伸展至交通运输系统、智能驾驶、实时触觉控制、增强现实等多个领域。同时，由于架构及平台的开放性，MEC亦可在现阶段部署于LTE网络，为移动运营商提供增值服务。
通用化和 IT 化是构建 5G 平台的基石
5G平台首先必须是一个通用的平台，以实现资源虚拟化、功能可重构等。这样对于运营商和其它用户而言，才能有充分的自由度，在上层根据新的业务需求构建新的应用。
此外，5G还需要实现平台的IT化。如今，运营商既有从事通信基础架构构建的部门，也有业务部门。前者就只负责分配频段和带宽，而后者则更关心商业模式和利润最大化。因此，英特尔时常在两者之间扮演着“翻译”的角色，让两个部门之间建立充分的信任，使得这个平台既能符合3GPP的要求，也能满足IT化的需求。
深耕 5G 需要给物联网一个云平台
在英特尔看来，物联网将是5G时代最先爆发的领域之一。与现有的通信系统不同，物联网的生态系统更为复杂。如果直接采用通信系统，则会变得非常挑战。但是，假如赋予物联网一个云平台的话，由于大多数的物联网系统均采用x86平台，这样从一个x86平台转移至另一个x86平台，只不过是变更无线接入点，迁移的难度将会大幅度降低。
从云的角度来说，英特尔正在将云提供的服务类型和客户需求匹配起来，包括速率、时延和带宽等，都要刚好合适，不多不少。因此，最高的一层有云，然后要把云尽量地向终端用户推近，确保建立的网络一定是软性且灵活机动的，这样对于不同类型的云服务有一个很好的适应性，才能将云的潜力完全地发掘出来。未来，网络将会根据不同应用的需求（有的需要高带宽，有的需要低延迟）被划分成不同的部分。只有每个领域使用的网络是量身定制的，才能够更好地利用资源。而要实现这样的目的，就必须给物联网一个云平台，最大限度地赋予其充分的灵活性。
智能终端设备将变成无数流动的、云网融合的数据中心
我们对未来5G网络的愿景，是打造一个标准的网络。未来，我们每个人身边都跟着一个数据中心，每个终端将是明天的网络节点，而这个网络节点的形态是数据中心，而且是个云化的、云网融合的数据中心。
以无人驾驶为例。无人驾驶将产生海量数据，这要求无人驾驶汽车必须以前所未有的速度收集数据，并在云中对海量数据进行分析处理。通过提供无与伦比的高带宽和低延时，5G能够支持“汽车至一切”（V2X，Vehicle to X）的应用，例如汽车可使用基于云的人工智能和数据，以及通过无线更新提供的关键安全特性（即时解决网络安全威胁），并且与路汽车和包括路灯在内的其它交通基础设施进行“沟通”。未来，我们的车或许就会像如今的手机一样，变成一个带轮子的数据中心。
英特尔认为，5G 是一个全新起点，是一场整合无线连接、计算和云的产业革命，将满足我们对整个产业升级的期待。5G将会把云端的商机带给电信运营商和各大垂直行业，释放云的整体潜力，并带来“通信X计算X垂直行业”的乘法效应。英特尔正在与各方携手，探索网络转型，推进MEC商用部署，加速通向5G之路。
在本次世界移动大会上，英特尔与中国联通、诺基亚贝尔、腾讯共同演示了首次面向5G网络的MEC（Multi-Access Edge Computing，多接入边缘计算）智能场馆商用部署解决方案；与中国移动和中兴通讯联合展示了基于容器技术支持NFV应用微服务化的最新研究成果，共同构建 Cloud Native 时代，探索运营商网络转型之路。
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5G使能智能制造到底是什么概念？
5G时代的到来，引爆了人们对未来变化的遐想。5G应用已经成了热门话题，如5G AR/VR、5G车联网、还有重量级热点5G智能制造。那么5G智能制造是什么概念，5G对于智能制造有什么样的意义?
制造业在国家层面乃至整个人类社会扮演着至关重要的角色，智能制造已然成为全球化课题和国家级战略课题，很多国家都在智能制造领域进行了规划和部署，如中国“中国制造2025”、德国“工业4.0平台”、美国“工业互联网计划”等。其中信息通信系统升级是智能制造中很重要的一环，5G在使能智能工厂多样化需求方面，有着绝对的优势。
华为Wireless X Labs通过典型的智能制造应用场景和Use case，对智能制造对5G网络的多样化需求进行研究。X Labs是一个新的研究平台，将运营商，垂直行业合作伙伴和行业领导者聚集在一起，共同探索移动应用的未来用例，推动企业和技术创新，促进开放的行业生态系统。如下为华为和德电针对5G端到端低时延网络在智能制造领域的联合展示。
既然各个国家都这么重视，那么什么是智能制造
广义上智能制造是具有信息感知获取、智能判断决策、自动执行等功能的先进制造过程及系统与模式的总称。具体来看智能制造体现在制造过程的各个环节与信息技术的融合，如大数据、云计算、人工智能、物联等技术。简而言之，智能制造具有以下特征：以智能工厂为载体，以关键制造环节的智能化为核心，以端到端数据流为基础，以通信网络为基础支撑。通过自组织的柔性制造系统，实现高效的个性化生产的目标。
以汽车生产线为例，智能制造柔性生产过程中，定制化车辆通过云化的智能信息物理系统的调度在动态生产线上自主移动，完成生产步骤。动态产线可按需组合以满足不同车型和配置的需要，实现车辆定制化的生产，并且产线智能生产将大大缩短定制化周期，同时也极大减少了汽车厂商的库存以及资金占用，降低了生产成本。而传统顺序生产的汽车产线在灵活度上很难满足高度定制化的需求，并且定制化生产周期更长。
智能制造对网络有哪些需求，5G在智能制造中有哪些典型应用
智能制造为什么需要无线通信
了解什么是智能制造后，显而易见智能制造过程中云平台和工厂生产设施的实时通信、以及海量传感器和人工智能平台的信息交互，和人机界面的高效交互，对通信网络有多样化的需求以及极为苛刻的性能要求，并且需要引入高可靠的无线通信技术。
高可靠无线通信技术在工厂的应用来看，一方面，生产制造设备无线化使得工厂模块化生产和柔性制造成为可能。另一方面，因为无线网络可以使工厂和生产线的建设、改造施工更加便捷，并且通过无线化可减少大量的维护工作降低成本。
无线通信网络在智能制造应用面临哪些挑战
在智能制造自动化控制系统中，低时延的应用尤为广泛，比如对环境敏感高精度的生产制造环节、化学危险品生产环节等。智能制造闭环控制系统中传感器(如压力、温度等)获取到的信息需要通过极低时延的网络进行传递，最终数据需要传递到系统的执行器件(如：机械臂、电子阀门、加热器等)完成高精度生产作业的控制，并且在整个过程需要网络极高可靠性，来确保生产过程的安全高效。
此外，工厂中自动化控制系统和传感系统的工作范围可以是或者几百平方公里到几万平方公里，甚至可能是分布式部署。根据生产场景的不同，制造工厂的生产区域内可能有数以万计传感器和执行器，需要通信网络的海量连接能力作为支撑。
5G网络具备的能力
华为在北京怀柔率先完成了由IMT-2020(5G)推进组组织的中国5G技术研发试验无线技术第二阶段测试。在C-Band 的测试环节中，利用200MHz带宽，通过5G新空口及大规模多入多出等技术进行测试，小区峰值超过20Gbps，空口时延在0.5ms以内，单小区大于1000万连接。
和传统的移动通信技术相比，5G将进一步提升用户体验：在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面，单用户典型数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps(相当于4G网络速率的100倍);端到端时延缩短5倍;在可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100倍;在可靠性和能耗方面：每比特能源消耗应降至千分之一，低功率电池续航时间增加10倍。
面对智能制造对无线通讯网络的挑战，让我们从一些典型应用场景来看为什么5G才可以使能智能制造
5G 使能工业AR应用
在未来智能工厂生产过程中，人将发挥更重要的作用。 然而由于未来工厂具有高度的灵活性和多功能性，这将对工厂车间工作人员有更高的要求。为快速满足新任务和生产活动的需求，增强现实AR将发挥很关键作用，在智能制造过程中可用于如下场景：如：监控流程和生产流程。生产任务分步指引，例如手动装配过程指导;远程专家业务支撑，例如远程维护。
在这些应用中，辅助AR设施需要最大程度具备灵活性和轻便性，以便维护工作高效开展。因此需要将设备信息处理功能上移到云端，AR设备仅仅具备连接和显示的功能，AR设备和云端通过无线网络连接。AR设备将通过网络实时获取必要的信息(例如，生产环境数据、生产设备数据、以及故障处理指导信息)。在这种场景下AR眼镜的显示内容必须与AR设备中摄像头的运动同步，以避免视觉范围失步现象。通常从视觉移动到AR图像反应时间低于20ms，则会有较好的同步性，所以要求从摄像头传送数据到云端到AR显示内容的云端回传需要小于20mms，除去屏幕刷新和云端处理的时延，则需无线网络的双向传输时延在10ms内才能满足实时性体验的需求。而该时延要求，LTE网络无法满足。
5G使能工厂无线自动化控制
在自动化控制中，倒立摆是典型的应用。倒立摆原理用于机器人各种姿态控制、航空飞船对接控制等姿态控制等工业应用。华为X Labs通过倒立摆验证5G对极低试验自动控制的价值，研究表明，当倒立摆运行在4G模式下时，4G的过高时延，使得倒立摆的控制指令不能得到快速执行，倒立摆起摆到稳态的时间过长，达到13.2秒。当运行在5G模式下时，5G的1ms超低时延，使倒立摆的控制指令快速执行，起摆到稳态只用4秒。通过对比，可以看到5G低时延网络在自动控制的巨大价值，网络端到端时延从4G的50ms减低至5G的1ms。
自动化控制是制造工厂中最基础的应用，核心是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续测量，测量数据传输给控制器以设定执行器。典型的闭环控制过程周期低至ms级别，所以系统通信的时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制，同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产过程中由于时延过长，或者控制信息在数据传送时发生错误可能导致生产停机，会造成巨大的财务损失。
此外，在规模生产的工厂中，大量生产环节都用到自动控制过程，所以将有高密度海量的控制器、传感器、执行器需要通过无线网络进行连接。
闭环控制系统不同应用中传感器数量、控制周期的时延要求、带宽要求都有差异，典型来看，周期时间和通信带宽大小的一些典型值如下：
5G切片网络可提供极低时延长、高可靠，海量连接的网络，使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。基于华为5G的实测能力：空口时延可到0.4ms,单小区下行速率达到20Gbps，小区最大可支持1000万+连接数。由此可见，移动通信网络中仅有5G网络可满足闭环控制对网络的要求。
云化机器人的通信需求
在智能制造生产场景中，需要机器人有自组织和协同的能力来满足柔性生产，这就带来了机器人对云化的需求。 和传统的机器人相比，云化机器人需要通过网络连接到云端的控制中心，基于超高计算能力的平台，并通过大数据和人工智能对生产制造过程进行实时运算控制。通过云技术机器人将大量运算功能和数据存储功能移到云端，这将大大降低机器人本身的硬件成本和功耗。并且为了满足柔性制造的需求，机器人需要满足可自由移动的要求。因此在机器人云化的过程中，需要无线通信网络具备极低时延和高可靠的特征。
5G网络是云化机器人理想的通信网络，是使能云化机器人的关键。5G切片网络能够为云化机器人应用提供端到端定制化的网络支撑。5G网络可以达到低至1ms的端到端通信时延，并且支持99.999%的连接可靠性，强大的网络能力能够极大满足云化机器人对时延和可靠性的挑战。
华为已与德国与制造企业开展智能制造领域的合作。如与Festo共同合作基于5G切片网络的云化机器人的项目,项目通过5G uRLLC(超高可靠和低时延通信)切片网络,针对云化机器人闭环控制系统的高可靠性和实时性的满足度进行测试。
机器人的轨迹信息和控制数据在制造云中处理有助于系统计算能力的扩展和机器人平台的节能。机器人生产服务与制造云的结合意味着将工业机器人的基本功能与高性能的计算系统进行实时协同，5G切片网络使能了这一应用场景。
机器人与协同设施间的通信需求
在智能制造柔性生产中，移动机器人是关键的使能者。在生产过程中要求多移动机器人之间的协同和无碰撞作业，所以移动机器人之间需要实时进行数据交换满足该需求。移动机器人和外围设备间也需要进行通信。例如，如起重机或其他制造设施。因此移动机器人需要和周边协同设施机进行实时数据交换。
随着智能制造场景的引入，制造对无线通信网络的需求已经显现，5G网络可为高度模块化和柔性的生产系统提供多样化高质量的通信保障。和传统无线网络相比，5G网络在低时延、工厂应用的高密度海量连接、可靠性、以及网络移动性管理等方面优势凸显,是智能制造的关键使能者。
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