第4章 5GtoB基礎(chǔ)業(yè)務(wù)能力與應(yīng)用

第四章5GtoB基礎(chǔ)業(yè)務(wù)能力與應(yīng)用客戶或者合作伙伴的標(biāo)志放在右上角.配色參考方案：建議同一頁面內(nèi)不超過四種顏色，以下是13組配色方案，同一頁面內(nèi)只選擇一組使用。（僅供參考）隨著5G建網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，5G在行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用探索逐漸成熟，5G作為社會向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)能力，千行百業(yè)對5G的需求也是千差萬別，但不同行業(yè)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)是趨同的，基于業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求也是趨同的。本章節(jié)將會對不同行業(yè)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)場景，以及各業(yè)務(wù)場景對網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能力要求進(jìn)行介紹學(xué)習(xí)完本章節(jié)后,將會對如下知識點(diǎn)有不同程度的掌握。了解5G基礎(chǔ)業(yè)務(wù)能力掌握5G基礎(chǔ)應(yīng)用了解5G的網(wǎng)絡(luò)能力5GtoB產(chǎn)業(yè)需求理解5GtoB基礎(chǔ)業(yè)務(wù)能力介紹5G基礎(chǔ)業(yè)務(wù)應(yīng)用介紹本章小結(jié)課后練習(xí)4.15GtoB產(chǎn)業(yè)需求理解在移動通信的發(fā)展歷程中，也從沒有人能準(zhǔn)確預(yù)測出下一代通信技術(shù)的“殺手應(yīng)用”，在個人市場可能會出現(xiàn)5G“殺手級”的應(yīng)用，但在5G+行業(yè)方面可能不會出現(xiàn)這樣的應(yīng)用。在5G行業(yè)應(yīng)用的推進(jìn)中，只有具備規(guī)模復(fù)制的能力，5G在行業(yè)應(yīng)用商業(yè)上才能閉環(huán)。為了使5G的應(yīng)用具備可復(fù)制性，需要對各行各業(yè)的應(yīng)用和場景進(jìn)行細(xì)分，將不同行業(yè)的應(yīng)用場景打開，抽象出可以被復(fù)制的場景化應(yīng)用，再基于場景化應(yīng)用抽離出網(wǎng)絡(luò)的要求，即網(wǎng)絡(luò)原子能力。4.15GtoB產(chǎn)業(yè)需求理解華為基于大量5G行業(yè)實(shí)踐進(jìn)行提煉，提煉出的5G行業(yè)水平應(yīng)用包括了視頻監(jiān)控、機(jī)器視覺、室內(nèi)定位、數(shù)據(jù)采集、集群調(diào)度、控制器到控制器的控制、遠(yuǎn)程控制等?；谒綉?yīng)用需求抽象出來的網(wǎng)絡(luò)原子能力包括了大帶寬、低時延、高可靠性、高精度授時、網(wǎng)絡(luò)定位、極簡運(yùn)維等。有了網(wǎng)絡(luò)原子能力和場景化應(yīng)用，才能使5G的產(chǎn)品解決方案復(fù)制性更強(qiáng)，推廣性更強(qiáng)，未來5G相關(guān)應(yīng)用將會融入企業(yè)中，成為企業(yè)業(yè)務(wù)流中的一部分。端到端時延同行業(yè)的不同場景對時延的要求千差萬別，自動駕駛、VR、智能制造、無人機(jī)等典型的業(yè)務(wù)場景對網(wǎng)絡(luò)時延的要求都是毫秒級高精度定位基于位置的服務(wù)（LocationBasedService，LBS）的室內(nèi)應(yīng)用，已經(jīng)深入到ToB各個行業(yè)，比如制造業(yè)使用的自動牽導(dǎo)引運(yùn)輸車、車聯(lián)網(wǎng)中的自動駕駛高可靠性隨著5G行業(yè)的應(yīng)用的推進(jìn)，5G使能的場景越來越豐富，行業(yè)對5G網(wǎng)絡(luò)的需求已經(jīng)不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)帶寬，更體現(xiàn)在5G網(wǎng)絡(luò)性能的高可靠端到端大帶寬在5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，無線網(wǎng)絡(luò)的能力一定程度上代表了網(wǎng)絡(luò)的綜合能力，3GPP規(guī)范要求5G上行速率可達(dá)10Gbps高精度授時5G授時是指通過5G無線基站向終端發(fā)送同步時間的技術(shù)，精準(zhǔn)的授時是很多高精度科技技術(shù)應(yīng)用的前置條件4.25GtoB基礎(chǔ)業(yè)務(wù)能力介紹極簡運(yùn)維從運(yùn)營商角度來看，當(dāng)前5GtoB場景下面臨售前、售中及售后等各個階段的挑戰(zhàn)較多；此外，運(yùn)營商和企業(yè)需要對5GtoB業(yè)務(wù)從需求匹配到開通再到運(yùn)維的可視可管點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本超級上行示意如下圖所示，上下行在3.5GHz按TDD時隙配比進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，當(dāng)3.5GHz進(jìn)行下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，上行在1.8GHz頻譜也可以并行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)上行數(shù)據(jù)在全時隙都可以發(fā)送。4.2.1端到端大帶寬根據(jù)3GPP協(xié)議規(guī)范，5G的上行速率可達(dá)10Gbps，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，5G引入一些關(guān)鍵技術(shù)，如超級上行、上下行解耦、載波聚合等。超級上行（SuperUL）圖4-1超級上行示意點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.1端到端大帶寬上行覆蓋受限一直是移動通信的瓶頸，上下行解耦技術(shù)定義了新的頻譜配對方式，如圖4-2所示。下行數(shù)據(jù)在高頻段進(jìn)行傳輸，當(dāng)上行信號質(zhì)量較好時，終端在高頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，例如上行使用3.5GHz傳輸；當(dāng)上行信號較差時，終端在較低的頻段中進(jìn)行發(fā)送，例如上行使用1.8GHz傳輸。上下行解耦圖4-2上下行解耦點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.1端到端大帶寬載波聚合技術(shù)，通過將多個連續(xù)或非連續(xù)的載波聚合成更大的帶寬，使終端可以占用的頻譜資源更多，從而提升終端的上下行速率，如圖下所示。終端聚合了3.5GHz和1.8GHz頻譜進(jìn)行傳輸。載波聚合圖4-45G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潼c(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.2端到端時延場景應(yīng)用端到端時延自動駕駛隊(duì)列控制＜3ms遠(yuǎn)程駕駛10～30ms虛擬現(xiàn)實(shí)VR協(xié)同游戲10～20ms智能制造遠(yuǎn)程控制50ms無人機(jī)遠(yuǎn)程操作無人機(jī)10～30ms虛擬現(xiàn)實(shí)VR協(xié)同游戲10～20ms典型業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的時延要求從5G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪砜矗瑫r延主要來自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的處理時延和在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中的傳輸時延，如下圖所示，從應(yīng)用服務(wù)器到終端端到端的時延需要從架構(gòu)、空口、設(shè)備、業(yè)務(wù)四方面進(jìn)行考慮，其中架構(gòu)和空口是關(guān)鍵。圖4-45G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潼c(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.2端到端時延1.免授權(quán)調(diào)度傳統(tǒng)調(diào)度與免授權(quán)調(diào)度如圖4-5所示。在傳統(tǒng)移動通信的調(diào)度流程中，終端有業(yè)務(wù)需求時，需要先發(fā)送調(diào)度請求，基站再分配資源，然后終端再基于基站調(diào)度發(fā)送數(shù)據(jù)。從資源申請到發(fā)送數(shù)據(jù)，會引入一定的時延。而5G引入了免授權(quán)調(diào)度，基站提前預(yù)留資源，當(dāng)終端有數(shù)據(jù)傳輸需求時可以直接使用，無須申請，從而節(jié)省數(shù)據(jù)發(fā)送時延。如圖所示?？湛诘蜁r延技術(shù)圖4-5傳統(tǒng)調(diào)度與免授權(quán)調(diào)度點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.2端到端時延2.符號級調(diào)度傳統(tǒng)調(diào)度的周期以時隙為單位進(jìn)行調(diào)度，1個時隙通常有14個符號組成，在5G子載波間隔為30kHz時，1個時隙時間長度為0.5ms，5G引入了符號級別調(diào)度，從而降低調(diào)度周期，節(jié)省空口傳輸時延，如圖所示?？湛诘蜁r延技術(shù)圖4-6符號級調(diào)度點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本空口低時延技術(shù)4.2.2端到端時延3.侵入式空口調(diào)度（EmbedAirInterface）在某個調(diào)度周期內(nèi)，當(dāng)eMBB業(yè)務(wù)已經(jīng)把空口資源分配殆盡，此時又有了URLL業(yè)務(wù)需求，基站可以將eMBB的空口一部分資源進(jìn)行“打孔”給URLLC，也可以看作是URLLC業(yè)務(wù)搶占了eMBB資源，這種方式使得URLLC的業(yè)務(wù)可以盡快得到滿足，從而降低URLLC業(yè)務(wù)的時延，如圖所示。圖4-7侵入式空口調(diào)度點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本承載網(wǎng)低時延技術(shù)4.2.2端到端時延與無線網(wǎng)絡(luò)降低時延的方式類似，承載網(wǎng)也有對于優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)，也有“插隊(duì)”機(jī)制，除此以外，5G承載網(wǎng)還引入一些關(guān)鍵技術(shù)來降低時延。1.直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)（Cut-through）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是端口在獲得一個完整數(shù)據(jù)包后才進(jìn)行校驗(yàn)和轉(zhuǎn)發(fā)，所以會引入部分時延，直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備獲取到數(shù)據(jù)包目的地址，就開始向目的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包，相對于傳統(tǒng)方案，直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)具有速率快、延時少的特點(diǎn)。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.2端到端時延2.靈活以太網(wǎng)技術(shù)（FlexE）：傳統(tǒng)模式中，各業(yè)務(wù)共享MAC層的帶寬，一旦出現(xiàn)擁塞就會導(dǎo)致業(yè)務(wù)時延增加。FlexE技術(shù)實(shí)現(xiàn)了子MAC間的業(yè)務(wù)隔離，通過獨(dú)立的帶寬保障，降低因擁塞導(dǎo)致的時延，從而保障低時延業(yè)務(wù)感知，如圖所示。承載網(wǎng)低時延技術(shù)圖4-8靈活以太網(wǎng)（FlexE）點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.2端到端時延3．網(wǎng)絡(luò)處理（NetworkProcessing，NP）感知優(yōu)先級傳統(tǒng)的處理器在轉(zhuǎn)發(fā)時不感知業(yè)務(wù)優(yōu)先級，引入專用低時延NP后，等同于為低時延業(yè)務(wù)開辟專用處理通道，減少低時延數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理時間從而減少整體時延，如圖所示。承載網(wǎng)低時延技術(shù)圖4-9NP內(nèi)感知業(yè)務(wù)優(yōu)先級點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.2端到端時延核心網(wǎng)降低網(wǎng)絡(luò)時延的方案主要是用戶面網(wǎng)關(guān)下沉，下沉的位置可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行部署，如圖所示，如果業(yè)務(wù)對時延要求不高，可以將業(yè)務(wù)對應(yīng)的用戶面網(wǎng)關(guān)部署到核心數(shù)據(jù)中心，如果業(yè)務(wù)對時延要求較高，可以將業(yè)務(wù)對應(yīng)的用戶面網(wǎng)關(guān)下沉到邊緣數(shù)據(jù)中心。核心網(wǎng)低時延技術(shù)圖4-10核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)部署位置點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.3高精度授時5G授時是指通過5G無線基站向終端發(fā)送同步時間的技術(shù)，精準(zhǔn)的授時是很多高精度科技技術(shù)應(yīng)用的前置條件，精準(zhǔn)時鐘可以用來測距、測高、同步、測速等，5G網(wǎng)絡(luò)在協(xié)議設(shè)計(jì)之初就引入了網(wǎng)絡(luò)授時，以下位機(jī)（PLC/單片機(jī)之類的設(shè)備）獲取5G基站授時為例，整體流程分為3個步驟，第一步基站先接收衛(wèi)星信號，第二步基站周期下發(fā)時間消息給CPE設(shè)備，第三步CPE下發(fā)時間信息到下位機(jī)。圖4-115G網(wǎng)絡(luò)授時系統(tǒng)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.3高精度授時基站下發(fā)的時間信息是以周期性系統(tǒng)消息的方式廣播給CPE設(shè)備，攜帶參考時間的系統(tǒng)消息為系統(tǒng)消息9。CPE接收系統(tǒng)消息并解析，結(jié)合基站下發(fā)的時間提前量信息，生成IRIG-B時間編碼，IRIG-B時間編碼是InterRangeInstrumentationGroup-B的縮寫，是目前應(yīng)用比較廣泛的時間信息傳輸形式。CPE以固定頻次和周期向下位機(jī)下發(fā)IRIG-B信息，下位機(jī)保持與網(wǎng)絡(luò)的時間同步，具體流程如圖所示。圖4-125G基站授時流程點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本衛(wèi)星時鐘方案4.2.3高精度授時全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）為基站提供時鐘信號,在每一顆GNSS衛(wèi)星上都配備有原子鐘，這就使得發(fā)送的衛(wèi)星信號中包含有精確的時間數(shù)據(jù)，基站通過GNSS授時模組接受衛(wèi)星時間，將自身設(shè)備與衛(wèi)星原子鐘進(jìn)行時間同步來獲取時鐘，如圖所示。圖4-13衛(wèi)星時鐘方案點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本網(wǎng)絡(luò)時鐘方案4.2.3高精度授時在GPS信號獲取困難的場景（比如室內(nèi)場景），IEEE1588v2同步技術(shù)可以作為基站時鐘源的補(bǔ)充或者替換，IEEE1588v2屬于網(wǎng)絡(luò)時鐘方案之一，該方案的基本構(gòu)思是由時鐘服務(wù)器提供時鐘信號，將時鐘信號通過承載網(wǎng)發(fā)送給基站，如右圖所示。5G授時系統(tǒng)時鐘源采取GPS／北斗雙星備份，衛(wèi)星+IEEE1588v2雙系統(tǒng)備份，極大地提高了系統(tǒng)的安全性和精準(zhǔn)性，并且依托5G蜂窩網(wǎng)的廣域覆蓋特性和全網(wǎng)時間的同步特性，可以支持的場景越來越豐富。圖4-14網(wǎng)絡(luò)時鐘方案點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.4

高精度定位基于位置的服務(wù)（LocationBasedService，LBS）的室內(nèi)應(yīng)用，已經(jīng)深入到ToB各個行業(yè)，比如制造業(yè)使用的自動牽導(dǎo)引運(yùn)輸車、車聯(lián)網(wǎng)中的自動駕駛。如下圖所示，5G定位標(biāo)準(zhǔn)分為NSA和SA兩個版本，NSA架構(gòu)的定位技術(shù)還是使用原LTE的定位規(guī)范，SA架構(gòu)中使用NR的定位規(guī)范?；赟A的NR定位標(biāo)準(zhǔn)第一個協(xié)議版本在2020年的Rel-16協(xié)議發(fā)布。3GPP協(xié)議組織還將會在后續(xù)的協(xié)議版本中不斷更新NR的定位規(guī)范與技術(shù)。圖4-15NR的定位規(guī)范與技術(shù)路標(biāo)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.4高精度定位3GPP協(xié)議規(guī)范中對5G網(wǎng)絡(luò)的定位等級、定位精度、定位可靠性、定位時延進(jìn)行了詳細(xì)的定義。定位等級

定位精度可靠性

定位時延

水平精度／m垂直精度／m110395%1s23399%1s31299%1s41299.9%15ms50.3299%1s60.3299.9%10ms70.20.299%1s點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本TOA測量4.2.4高精度定位通過測量信號的傳播到達(dá)時間來測量距離，如左圖所示，A、B、C是位置已知的節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)P為終端位置，根據(jù)點(diǎn)P發(fā)送到A、B、C三點(diǎn)的時間差可以計(jì)算P到A、B、C三點(diǎn)的距離R1、R2、R3，然后以A、B、C三個節(jié)點(diǎn)為圓心，以R1、R2、R3為半徑畫圓，三個圓的相交點(diǎn)即是點(diǎn)P的位置，該定位辦法是建立在需要測量節(jié)點(diǎn)位置已知，UE接收到的信號必須是直線傳播的基礎(chǔ)上的。而現(xiàn)實(shí)中UE檢測到的信號很可能是經(jīng)過多徑反射過來的，導(dǎo)致這種方式測量的誤差比較大。圖4-16TOA定位法點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.4高精度定位AOA技術(shù)是一種利用到達(dá)角的方向射線進(jìn)行交匯定位的技術(shù)。該技術(shù)在兩個以上的位置點(diǎn)設(shè)置方向性天線或陣列天線，獲取終端發(fā)射的無線電信號的角度信息，然后將各陣列天線估計(jì)的終端的方向射線交匯，求得的交點(diǎn)即為估計(jì)的終端的位置，如圖所示。AOA測量圖4-17AOA定位法點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本場強(qiáng)測量定位（指紋庫定位）4.2.4高精度定位場強(qiáng)測量的定位方法，主要利用不同位置的場強(qiáng)作為指紋特征值，如無線信號強(qiáng)度、地磁強(qiáng)度等。指紋定位一般分兩大步驟，一是指紋采集離線訓(xùn)練，二是在線定位指紋匹配。建立指紋特征庫需要大量的采集測量，且對場強(qiáng)的測量精度、穩(wěn)定性有很高的要求，同時數(shù)據(jù)庫也需要快速更新，當(dāng)需要確定某個用戶的位置時，首選獲取用戶所在位置的場強(qiáng)信息，然后反向查找指紋庫匹配用戶的位置，如右圖所示。把某個區(qū)域劃分為12網(wǎng)格，對每個網(wǎng)格進(jìn)行編號，對每個網(wǎng)格的信號特征進(jìn)行測試并入庫，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個用戶所在的位置信號符合4號網(wǎng)格時，說明用戶處于4號網(wǎng)格。由于場強(qiáng)測量定位法的定位精度和指紋庫的數(shù)據(jù)精度強(qiáng)相關(guān)，因此需要前期進(jìn)行大量的測試，而且一旦環(huán)境發(fā)生變化，要及時更新指紋庫，此方法適合用于室內(nèi)微站的定位。圖4-18

場強(qiáng)定位點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.5高可靠性隨著5G行業(yè)的應(yīng)用的推進(jìn)，5G使能的場景越來越豐富，行業(yè)對5G網(wǎng)絡(luò)的需求已經(jīng)不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)帶寬，更體現(xiàn)在5G網(wǎng)絡(luò)性能的高可靠。5G時代典型的應(yīng)用場景對可靠性的要求見表4-3?？煽啃灾傅氖蔷W(wǎng)絡(luò)設(shè)備可用性和數(shù)據(jù)連接可靠性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可用性指的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可用比例，以99.999%（5個9）為例，每天86400s為周期，86400×（1-99.999%）＝0.86（s），可以得出是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障的時間每天不能超過0.86s（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可用性），應(yīng)用可靠性車輛協(xié)同控制99.9999%遠(yuǎn)程駕駛99.9999%VR遠(yuǎn)程購物99.9%增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)99.9%高壓電網(wǎng)通信99.9999%工業(yè)實(shí)時動作控制99.9999%監(jiān)控99.9%遠(yuǎn)程手術(shù)99.9999%數(shù)據(jù)連接可靠性指的是發(fā)送到目的地的數(shù)據(jù)包的成功率為99.999%，也就是說10萬個數(shù)據(jù)包在規(guī)定時間內(nèi)只允許1個數(shù)據(jù)包丟包。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.5高可靠性網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可用性的提高主要是要消除設(shè)備單點(diǎn)故障帶來的影響，主備模式是連接可靠性最有效的方案，5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括了CPE終端、無線基站、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)，端側(cè)CPE可以使用工業(yè)級設(shè)備并且主備相互備份，基站可以采用雙基站備份，基站硬件基帶單板、主控單板也可進(jìn)行備份。無線覆蓋可以使用雙載波進(jìn)行覆蓋，承載網(wǎng)多鏈路相互備份，核心網(wǎng)可以組成資源池模式，企業(yè)園區(qū)也可以引入輕量級核心網(wǎng)與公網(wǎng)相互備份，如下圖所示。圖4-19主備模式點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.5高可靠性數(shù)據(jù)連接可靠性主要是縮短故障的影響時間和范圍，雙發(fā)選收技術(shù)可以有效提升數(shù)據(jù)連接的可靠性，當(dāng)發(fā)送端通過主鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)時，將報(bào)文同時復(fù)制到其他鏈路發(fā)送出去，接收端對兩個鏈路的數(shù)據(jù)包重新組合，即使某條鏈路中斷，其復(fù)制的鏈路報(bào)文仍然可以發(fā)送到對端，防止出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷或者鏈路傳輸質(zhì)量差導(dǎo)致的丟包問題。為了提升無線網(wǎng)絡(luò)鏈路的可靠性，5G在無線網(wǎng)絡(luò)引入了提升數(shù)據(jù)收發(fā)靠性的技術(shù)，比如重復(fù)發(fā)送機(jī)制，通過時域、空域、頻域的重復(fù)發(fā)送，增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ａ硗馔ㄟ^窄波束降低小區(qū)間用戶與用戶的干擾，如圖4-20所示。在調(diào)制編碼方面，5G也引入了多張調(diào)制和編碼表（ModulationAndCodingScheme，MCS）以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求和復(fù)雜的無線環(huán)境。圖4-20無線網(wǎng)絡(luò)鏈路的可靠性提升技術(shù)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.5高可靠性5G行業(yè)應(yīng)用中，還有一些移動性場景，比如，自動駕駛、無人機(jī)巡檢等，這些移動性場景對因切換帶來的業(yè)務(wù)中斷問題比較敏感，因此5G在3GPPRel-16協(xié)議版本引入了切換零中斷技術(shù)雙激活協(xié)議棧的切換（DualActiveProtocolStack，DAPS），如下圖所示。UE與原有的切換流程是“先斷后連”,切換過程中終端先與目標(biāo)基站建立連接，保持一段時間并進(jìn)行傳輸，再釋放與源基站的連接。源基站切換命令下發(fā)后原數(shù)據(jù)傳輸不中斷，UE向目標(biāo)側(cè)發(fā)起接入，原數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)站，UE同步到目標(biāo)站后，目標(biāo)側(cè)才開始數(shù)據(jù)發(fā)送。。圖4-21切換零中斷技術(shù)雙激活協(xié)議棧的切換點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.2.6極簡運(yùn)維從運(yùn)營商角度來看，當(dāng)前5GtoB場景下面臨的挑戰(zhàn)較多，比如在售前階段分析客戶需求和網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)，如何結(jié)合服務(wù)級別協(xié)議（ServiceLevelAgreement，SLA）規(guī)范給出建議的網(wǎng)絡(luò)方案。售中階段面臨著業(yè)務(wù)開通慢，規(guī)劃不集中，能力復(fù)用低的問題。售后階段如何實(shí)現(xiàn)用戶SLA管理，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障或者網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，如何快速發(fā)現(xiàn)問題、定界定位。除此以外，運(yùn)營商和企業(yè)需要對5GtoB業(yè)務(wù)從需求匹配到開通再到運(yùn)維的可視可管，華為網(wǎng)絡(luò)編排引擎系統(tǒng)（NetworkOperationEngine，NOE）是面向5GtoB網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和運(yùn)維使能平臺，用于5GtoB云網(wǎng)/專線/園區(qū)等多場景的業(yè)務(wù)開通、SLA保障、能力開放，沉淀網(wǎng)絡(luò)模型，支持新場景的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)快速生成，系統(tǒng)主要包括了如下模塊：NOE.C+（切片通信服務(wù)管理），NOE.N+（網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營使能平臺），NOE.M+（園區(qū)網(wǎng)絡(luò)自管理系統(tǒng)）。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本NOE.C+4.2.6極簡運(yùn)維NOE.C+提供一站式服務(wù)，包括切片的訂購／計(jì)費(fèi)、資源評估、訂單提交以及查詢訂單狀態(tài)等，相關(guān)功能模塊如下圖所示。NOE.N+支持運(yùn)營商一站式開通業(yè)務(wù)，租戶級SLA管理，相關(guān)功能模塊如下圖所示。圖4-225G切片通信服務(wù)管理系統(tǒng)圖4-23網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營使能平臺點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本NOE.M+4.2.6極簡運(yùn)維NOE.M+：針對5GtoB園區(qū)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)自管理需求，5GtoB專網(wǎng)園區(qū)自管理系統(tǒng)（NOE.M+）面向運(yùn)營商和企業(yè)園區(qū)5G專網(wǎng)，輕量化自管理平臺，相關(guān)功能模塊如右圖所示。5GtoB專網(wǎng)園區(qū)自管理系統(tǒng)具備如下特性：（1）切片資源可視：切片質(zhì)量等級、告警分布可視，關(guān)鍵SLA簽約值和當(dāng)前值可視。（2）終端信息可視：可查看終端連接狀態(tài)、終端基本信息、終端接入信息，實(shí)時感知園區(qū)終端、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)問題。圖4-23網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營使能平臺點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3

5G基礎(chǔ)業(yè)務(wù)應(yīng)用介紹5G已經(jīng)廣泛應(yīng)用在礦山、港口、鋼鐵、物流、電力、公安、媒體等垂直行業(yè)，然而各行各業(yè)的應(yīng)用類型差異較大，為了便于提煉垂直行業(yè)對于5G的需求并對應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)的建模和映射，將行業(yè)主流應(yīng)用歸類為三類共性應(yīng)用：行業(yè)生產(chǎn)寬帶類業(yè)務(wù)（IndustrialeMBB）、云化視覺（CloudVision）、無線工業(yè)自動化業(yè)務(wù)（WirelessAutomation），如圖4-25所示。另外5G在行業(yè)應(yīng)用成熟度以及未來的市場規(guī)模，都與5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)解決方案有強(qiáng)相關(guān)性。在5G定義的三大應(yīng)用場景中，大帶寬和大連接技術(shù)在3GPP協(xié)議已經(jīng)明確，低時延相關(guān)的技術(shù)協(xié)議還在完善中。從實(shí)現(xiàn)難度來看，三類共性應(yīng)用中，行業(yè)生產(chǎn)寬帶類業(yè)務(wù)和云化視覺的技術(shù)較為成熟，應(yīng)用也比較豐富。而無線工業(yè)自動化業(yè)務(wù)對時延和網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求較高，在技術(shù)方案上難度也是最大的，接下來將對以上三類應(yīng)用的部分應(yīng)用場景進(jìn)行介紹。圖4-25行業(yè)主流應(yīng)用類型點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.1視頻監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用智能化的視頻監(jiān)控除了可以呈現(xiàn)視頻外，還可以利用AI對視頻內(nèi)容進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)行為分析、異常偵測，識別檢測和統(tǒng)計(jì)等功能。視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的需求主要體現(xiàn)在上行帶寬方面，上行的帶寬速率需求取決于視頻的碼率、視頻編碼格式、分辨率等，以1080P的分辨率為例，上行的速率要求見下表。中國網(wǎng)絡(luò)攝像頭年發(fā)貨已經(jīng)超過1億臺，其中政府、公用事業(yè)、能源、制造業(yè)占比約40%，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控行業(yè)痛點(diǎn)包括了布線難、視頻監(jiān)控地理位置分散、成本高。移動監(jiān)控場景比如警車、警用無人機(jī)等場景無法使用有線。除此以外臨時應(yīng)急布控場景，比如大型集會，演唱會，體育賽事等臨時需要布控的場景，如果使用有線，網(wǎng)絡(luò)部署起來慢且容易造成資源浪費(fèi)。隨著業(yè)務(wù)場景的豐富，視頻監(jiān)控行業(yè)也在正在向著高清化、智能化的方向發(fā)展。分辨率典型碼率條件

1080P3.5Mbps1.4倍碼率1.7倍碼率1.9倍碼率點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.1視頻監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用由于5G無線網(wǎng)絡(luò)大帶寬、廣覆蓋、大連接的特征，可以更好地匹配視頻監(jiān)控的需求，基于5G的視頻監(jiān)控應(yīng)用越來越廣泛。5G的典型視頻監(jiān)控典型組網(wǎng)場景如圖4-26所示，帶有5G模組的攝像頭可以直接和5G基站進(jìn)行連接，沒有5G模組的攝像頭可以經(jīng)路由器和5GCPE進(jìn)行連接，再通過CPE和5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。視頻監(jiān)控平臺可以基于企業(yè)需求靈活部署在企業(yè)園區(qū)MEC，分流到園區(qū)視頻平臺。也可以按需部署在企業(yè)園區(qū)外。圖4-265G視頻監(jiān)控架構(gòu)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.1視頻監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用在企業(yè)園區(qū)視頻監(jiān)控應(yīng)用中，基于5G的園區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)如右圖所示。5G能夠?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控的靈活接入，可以隨需部署視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，包括無人機(jī)、園區(qū)機(jī)器人監(jiān)控等。支撐高清視頻、更精細(xì)視覺識別等應(yīng)用。圖4-275G園區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.2遠(yuǎn)程控制技術(shù)及應(yīng)用在工業(yè)制造環(huán)境中，通常存在環(huán)境惡劣或工作環(huán)境危險(xiǎn)的場景，例如，有毒有害、易燃易爆的危險(xiǎn)場所，存在地質(zhì)災(zāi)害的工作場所。如挖礦、煉鋼或者過于狹小的作業(yè)空間，施工難度大，且對操作人員的人身安全構(gòu)成威脅。此外，工程施工安全事故頻發(fā)也在不斷困擾著施工方。對于這樣的痛點(diǎn)，越來越多的企業(yè)開始考慮通過遠(yuǎn)程操控作業(yè)。遠(yuǎn)程控制的處理流程主要有兩類角色，控制者和受控者，如右圖所示。受控者需通過通信網(wǎng)絡(luò)向控制者發(fā)送狀態(tài)信息，控制者根據(jù)收到的狀態(tài)信息（比如位置、聲音、環(huán)境、溫度、濕度等）進(jìn)行分析判斷并做出決策，然后再通過網(wǎng)絡(luò)向受控者發(fā)送相應(yīng)的動作指令，受控者根據(jù)收到的動作指令執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成遠(yuǎn)程控制。圖4-28遠(yuǎn)程控制處理流程點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.3機(jī)器視覺技術(shù)及應(yīng)用5G機(jī)器視覺應(yīng)用較為廣泛，比如在道路橋梁巡檢中，傳統(tǒng)道路橋梁巡檢主要是通過人工進(jìn)行巡檢，巡檢效率低且人工成本高?；?G的道路橋梁視覺識別系統(tǒng)中，通過對視頻的識別可以快速精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)道橋路面病害的實(shí)時識別。道橋監(jiān)控車通過5G不間斷將4K視頻實(shí)時回傳到視覺識別平臺，平臺自動識別沉陷、坑槽、裂縫、網(wǎng)裂、破損、擁包等8種路面病害，能夠做到7×24小時的實(shí)時巡檢，智能精準(zhǔn)分析問題路段，自動派遣維修、驗(yàn)收的閉環(huán)管理，如右圖所示。圖4-31基于5G+機(jī)器視覺的道橋智能檢測系統(tǒng)點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.4

室內(nèi)定位技術(shù)及應(yīng)用室外定位通常借助于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但無法滿足室內(nèi)位置業(yè)務(wù)服務(wù)需求(例如實(shí)時跟蹤在制品狀況、資產(chǎn)定位，人財(cái)物數(shù)字化管理等)。常用的室內(nèi)定位技術(shù)包括Wi-Fi、藍(lán)牙、超寬帶定位技術(shù)（UltraWideBand，UWB），視覺定位技術(shù)、光學(xué)定位技術(shù)、激光定位技術(shù)、電磁定位技術(shù)等，當(dāng)前室內(nèi)定位市場碎片化，專有定位方案成本高，成為限制應(yīng)用主要因素。依托5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)收編室內(nèi)專有定位，一張網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用和一專多能，將室內(nèi)定位技術(shù)集成到5G大產(chǎn)業(yè)上，成為推動定位業(yè)務(wù)廣泛應(yīng)用重要舉措。5G和其他定位技術(shù)的組合方案以及優(yōu)劣勢對比和應(yīng)用場景見表。5G混合式定位方法對于滿足隨時隨地實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度定位非常重要。融合定位方案優(yōu)勢劣勢應(yīng)用場景5G+UWB/藍(lán)牙定位精度高，可以實(shí)現(xiàn)分米級別定位成本較高高精度定位需求的領(lǐng)域，比如制造業(yè)5G+藍(lán)牙成本低，定位精度米級定位精度一般醫(yī)院、商場、停車場5G+Wi-Fi成本低，定位精度米級定位精度一般商場、交通樞紐5G+激光/視覺定位成本高，定位精度厘米級技術(shù)不成熟智能制造、自動駕駛點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.4室內(nèi)定位技術(shù)及應(yīng)用基于5G的AGV視覺導(dǎo)航方案如圖4-32所示，集成5G模組和深目相機(jī)對周圍環(huán)境進(jìn)行掃描，然后數(shù)據(jù)經(jīng)過5G網(wǎng)絡(luò)傳遞到部署在MEC上的機(jī)器視覺識別系統(tǒng)進(jìn)行輸出位置信息，然后將位置信息傳遞到AGV的調(diào)度中心。5G云化AGV相對于傳統(tǒng)AGV有如下優(yōu)勢，利用5G大連接、低時延的能力提升支持AGV控制上移，增加AGV的統(tǒng)一調(diào)度協(xié)同能力，集中控制也可以降低單臺AGV的成本。圖4-325G云化AGV點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.5

其他技術(shù)及應(yīng)用數(shù)采／加載技術(shù)及應(yīng)用隨著企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，企業(yè)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)的加載提出了新的挑戰(zhàn)。原來平臺的數(shù)據(jù)輸出和人工錄入能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了企業(yè)在數(shù)字化下的運(yùn)作需求。企業(yè)需要構(gòu)建數(shù)據(jù)感知能力，采用現(xiàn)代化手段采集和獲取數(shù)據(jù)，減少人工錄入。以工業(yè)為例，數(shù)據(jù)源主要來自各種元器件，數(shù)據(jù)類型包括了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。而且數(shù)據(jù)在傳輸時是海量、實(shí)時的，數(shù)據(jù)經(jīng)過AI處理后，系統(tǒng)下發(fā)的決策也是實(shí)時的。5G+云計(jì)算+大數(shù)據(jù)+人工智能的組合是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的技術(shù)基礎(chǔ)。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本4.3.5

其他技術(shù)及應(yīng)用集群調(diào)度技術(shù)及應(yīng)用集群調(diào)度規(guī)模應(yīng)用主要集中在公安、安防等行業(yè)，以警務(wù)集群業(yè)務(wù)為例，警務(wù)集群業(yè)務(wù)主要包括集群指揮調(diào)度、警用無人機(jī)、車輛調(diào)度、視頻監(jiān)控、接出警業(yè)務(wù)調(diào)度等。在應(yīng)急處置時，需要同時調(diào)度語音，查看現(xiàn)場視頻，召開視頻會議，查詢關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)等，如果數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)聯(lián)動程度較低的話，將會導(dǎo)致應(yīng)急處置效率低下，延誤時機(jī)。5G是一張空天立體覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，基于5G的集群調(diào)度系統(tǒng)除了可以指揮地面大規(guī)模的調(diào)度以外，還能支持空中無人機(jī)的調(diào)度，增加各業(yè)務(wù)流的協(xié)同，打通數(shù)據(jù)間的互聯(lián)互通。