「海外白皮书(上)」2021,全球5G与物联网的数字世界比特币购买教程

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#白皮书导语#

2020年注定是不平凡的一年,在这一年中,全球许多运营商在政府的推动下,展开了竞争更加激烈的5G网络大规模商业部署以及垂直行业应用试点。一场蔓延全球的COVID-19疫情,不仅延缓了5G网络与物联网的快速发展进程,也对全球消费者的使用习惯产生了深远的影响。根据Informa Tech和Omdia的一项新调查让我们有更多的时间,从另外的角度对未来5G和物联网的数字世界进行更深层的思考。

以下为白皮书(上)正文:

5G 网络升级催化新一代应用场景

就像几百年前的“大航海”一样,新世界的发现吸引并鼓励人们离开固有的思维框架,去探索世界,连接世界各地并创造财富。随着社会进入由 5G 推动的新互联世界,新的想法,新的应用和新的商业价值必将随之产生。

在2G 和 3G 时代,即使移动网络仅支持文本和图像传输,消费者仍对其带来的价值而感到惊讶。进入 4G 时代以来,已经在 4G 技术的基础上探索了巨大的商业价值,为线上内容供应商和用户打开了一扇新世界的大门。基于系列你懂得视频、游戏的应用程序充满着人们生活的每个角落,一款流行短系列你懂得视频 APP 的日活跃用户即可超 4 亿,各知名线上系列你懂得视频平台也收获了 2 亿左右的日活用户,成为了中国乃至全球互联网经济的重要驱动力量,在短短数年中取得了难以置信的成功。电视,台式 PC 等固定设备的娱乐属性迅速淡化,移动设备成为了人们获取娱乐内容的重要入口。

同样,5G 将带来信息时代的更深层的变革,尽管展望 5G 的未来应用相当考验想象力,但可以肯定的是,即将到来的革命将与几年前的 4G 一样惊人。更需要转变固有的思维方式,认识到 5G 将如何改变用户与数字化世界的交互方式,以及对垂直行业的模式影响。

与4G 相比,5G 网络所具备最显著的特征是它的网络管理技术,即“网络切片”,可以使运营商基于单个 5G 网络的物理层构造多张虚拟网络,以应对增强移动宽带、海量机器通信、超可靠低时延通信这三种场景的需求。无论是高带宽的 AR/ VR,在线超高清系列你懂得视频,广覆盖的智慧城市项目,还是低延迟的工业机器/移动性,5G 网络提供了最为关键的应用灵活性,而且费用可以按要求进行调整,还可以根据需要来重新利用切片,下图简单阐述了三类场景切片的特色基础应用:

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▼图2中显示了三大场景中的一些典型应用初步落地—普及—重度使用的时间线预测。除了已经初步普及的手机等应用外,从 2020 年起,将有更多的消费多媒体类与企业商用领域应用进入实践,并在 2023 年前后形成成熟的应用模式。又以消费类多媒体、工业/企业/市政以及汽车应用为代表。

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▲图表2 网络三大场景中典型应用的发展时间线

消费领域主要包括 5G 手机终端上的应用,固定无线宽带和 AR/VR 的应用,主要属于 eMBB 增强移动带宽的应用场景。我们预计这个应用场景会率先落地部署。

工业/企业/市政领域范围比较广,海量机器广泛覆盖的应用场景主要包括资产管理,智慧城市,能源和市政设施远程监控,超可靠低时延应用场景主要包括工业自动化,工业机器人和无人机的应用。

在车联网和无人驾驶领域,随着法律法规的完善,车联网标准和 5G 超可靠低时延标准的落地,无人驾驶汽车技术的成熟,无人驾驶领域市场潜力巨大。

从中长期角度而言,随着切片技术与商业模式的进一步成熟,这三类领域中将增加更多有趣的应用场景,比如远程工程机械、远程实时手术、虚拟旅游体验、自动驾驶公交等等。从下图不难发现,无人化、远程化、规模化将成为未来物联网络的关键词:

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▲图表3 无人化、远程化、规模化将成为未来物联世界关键

4.2.消费市场应用场景

消费电子市场包括了游戏、系列你懂得视频、电视等应用,也涵盖大量 2B 行业场景:体育、医疗保健、远程监控、教育、零售等等,以多媒体相关为主要应用。Omdia 估计,到 2023 年,整个消费多媒体市场总额将从 2018 年的 6490 亿美元增长到 9000 亿美元以上。消费者和 B2B 娱乐和媒体收入将占主导地位,占市场总额的 90%。此类应用对移动网络提出了苛刻的高带宽、低时延需求。对于在线云游戏、VR/AR、超高清系列你懂得视频直播、实时远程医疗等新兴应用,带宽与时延成为了限制进一步发展的瓶颈与痛点。由 5G 网络提供的增强移动宽带(eMBB)体验将在解决这些瓶颈的同时,为这一目前最大的 5G 用例市场中创造出前所未有的体验与新商业模式。

无论是电子游戏、高清直播还是线上购物,消费应用升级的关键在于人机交互的方式,即人机之间通过触觉(例如按动按钮),听觉(例如语音识别),视觉(例如图形 UI,手势,面部表情识别)等进行沟通和交互。未来更高水平的人机交互将涉及海量信息流的交换,并且通过 AI 技术深刻理解和分析用户的行为或思想。例如,眼球跟踪,手势跟踪,脑电波或微表情阅读可以帮助用户从控制终端设备中解放双手。此类高级交互的基础不仅需要强大的硬件指标,而且还包括复杂的算法,包括实时感测/图像处理和复杂并行计算能力。

对于实时性要求较高的应用,如多人在线云游戏、VR/AR 沉浸式体验等,实现 20ms 以下的低时延是解决瓶颈的关键因素。4G 等移动通信技术(50-100ms)尚不能满足这类需求,在云游戏中难以实现多人协作的完美契合;VR/AR 应用中容易由于系列你懂得视频延迟而严重影响体验,需要 5-10ms 级别的时延才能实现高互动性的高阶 VR 体验。在实现了超低时延的前提下,大带宽实现的高清高帧率的系列你懂得视频流进一步完善了体验。

在一些要求轻量化办公或极致算力的图形渲染应用中,通信时延的缩短使云电脑具备实用的意义,既可以解决大企业 IT 安全管理集中化的难题,也可以在图像系列你懂得视频处理、渲染以及建模等高算力应用中突破以往个人终端算力的瓶颈,借助云端算力完成给定的要求任务。在这样的场景下,个人面前的只是一台装有 I/O 接口、网卡与显示器的终端,作为用户与云端的交互界面。时延的降低使交互体验与本地无异,且配置灵活性与安全性大大增强。

当痛点逐一被 5G 网络的高带宽低时延解决之后,远程、高清、实时、多人的移动应用将迎来发展契机,以及商业模式的改变。以体育或娱乐直播为例,基于 eMBB 的超高清信号传输通道与高清终端设备的结合触发了新的收益模式。主办方从运营商获取专有网络通道,将网络入口以门票的方式发售给场外的远程观众,使他们在手机、电视、VR 眼镜等 5G 高清终端上获得近乎现场的视听体验。

并且,直播方可以提供基于无人机等拍摄手段的全方位直播角度,场外观众可以自由选择视角或回放,感受场内观众所难以获得的体验。在这种商业形式下,消费者获得了前所未有的娱乐体验,运营商、主办方、终端商都可以获得新的盈利渠道。仅以体育行业为例,这一场景的实现预计每年将带来数十亿美元的额外营收。

4.3.工业/企业/市政应用场景

2G 时代开始,蜂窝通信模组已经在工业/企业/市政市场中大量应用,随着政府对 2G/3G 迁移转网的推动,4G 模组迅速替代原本 2G/3G 模组的业务场景,但却不能完全满足一些对高可靠性、低时延以及一体化网络的苛刻要求。传统的 3G/4G 公用网络管道也无法为工业行业的需求提供差异化的通信服务,采用昂贵的光纤专网或 LTE 专网限制了更广泛的使用。

Omdia 在2020年 6 月就工业领域对 5G 技术的具体期望征求了全球超过 100 家工业企业的意见,可以看作是工业企业市场对于 5G 最基本的兴趣点。其中,期望 5G 网络能够增强商业的灵活性和创造新的业务流排在第一二位并遥遥领先。这一现象反映企业用户对 5G 的观点已经超越了传统的物联网络本身,即不仅仅是作为生产经营的辅助手段,而是产业转型升级的关键工具。

在市政,石油,能源,电力和流程制造业中,各种通信模组已经广泛安装在各类设备,仪器和仪表上,这些工业物联网的应用场景往往同时拥有数以万计的联网设备,这些通信模组将各类传感器收集到的信息上传到远程数据中心和云端服务器。受到工业 4.0 等技术概念以及制造业升级政策的推动,搭载通信模组设备的数量将迎来飞速的增长。

Omdia 估计,2024 年互联设备的出货量约为 60 亿,到 2030 年将迅速增长至 350 亿,而其中 50%的需求来自亚太市场。根据调查,全球数十家已经部署 5G 的运营商都将未来的盈利重心放在企业、市政,工业物联网等场景上,进一步表明了对这一市场的信心。

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▲图表4 工业领域对 5G 的期望与全球 5G IoT 模组出货预计

5G 网络的海量机器通信(mMTC)切片的海量高密度接入与可靠性在这些场景中起到了至关重要的作用。并且经过改良的 5G 低功耗特性,可以在授权和未授权的频段操作,提供更灵活的网络覆盖,使大型物联网络的成本大大降低,从而推动更多垂直行业进入大规模物联网的应用。随着 NB IoT 正式成为 5G 标准, 凭借 “大连接、广覆盖、低功耗、高安全”的特点,得到全球主流运营商、设备商、芯片厂商的支持,众多工业/企业/市政垂直行业将加快技术研发和产业化。

在电子制造,自动化配电,汽车制造、等工业场景中,大量的生产数据和产品数据也需要进行实时监测与上传汇总,工业机器人和加工设备或对于通信有微秒级的低时延要求,工业物联网还要求通信基础设施有极高的可靠性与可扩展性,与此同时,企业主对网络的安全性也有很高的要求,并且网络部署与运营成本可控。使用 5G 网络的 uRLLC 切片可以满足需要高度精准度与低时延的自动化控制要求。

除了海量机器以及超低时延场景之外,工业物联网中也有大量需要高清图像与系列你懂得视频处理的移动场景。例如基于 AGV,移动机器人,无人机的室内和室外电力线巡检、野外施工作业,油气勘探等。除 5G 辅助高精度室内外定位之外,要求移动设备远程上传高清晰度的图像或系列你懂得视频,在云端进行处理。既要求地理上的移动性和覆盖范围,也要求通信模块有更高的能效,最重要的是 Gbit/s 级别的高带宽。此类对数据吞吐量要求极高的应用则将依赖于 5G 网络的增强移动宽带(eMBB)切片技术。

4.4.汽车市场应用场景

汽车应用场景中最耀眼的技术趋势是车联网和无人驾驶。车联网和无人驾驶借助新一代信息和通信技术,以“云–管–边–端”为主体,实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接,将“人、车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起,提升汽车智能化水平和自动驾驶能力,构建汽车和交通服务新业态,从而提高交通效率,改善驾乘感受。促进自动驾驶技术创新和应用,还有利于构建一个智慧的汽车交通场景。

车联网的通信方式

车际网络实现智能网联汽车之间、智能网联汽车与路基设施的通信。智能网联汽车通过蜂窝网络 2G/3G/4G/5G、卫星通信等与车联网服务平台通信,传输车辆数据,接受服务平台下达指令。直连模式的车际网络通过 LTE-V2X、IEEE 802.11p 和射频通信(RFID)等技术与附近车辆和路基设施进行信息传递。

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▲图表5 基于云的车联网通信技术与应用

在智能汽车内部,智能网联汽车通过 Wi-Fi、蓝牙或蜂窝移动通信技术与用户的移动智能终端进行信息传递。智能网联汽车内部电子器件之间通过现场 CAN 总线、 LIN 总线等方式进行信息交互,以及 Wi-Fi、RFID、蓝牙、红外线、NFC 等无线通信方式。

5G 对车联网和无人驾驶的推动

随5G 商用和自动驾驶技术的成熟,车联网将产生质变。通信是数据传输的基础,当前 4G 网络 50ms 左右时延远远无法满足无人驾驶的需求。无人驾驶需要低时延、高可靠、支持高移动性以及大数据容量的移动通信网络支撑:

· 低时延:端到端时延在 5ms 以内;

· 高可靠:误包率在 0.001%以下,而且能在车辆发生拥塞,大量节点共享有限频谱资源时,仍能够保证传输的可靠性;

· 支持高速移动:考虑到汽车之间的相对移动,最高相对时速可达 500km/h;

· 大数据容量:传输数据包至少能承载 1600 字节的信息数据。

5G 网络将催生更丰富的车联网应用场景,包括高速车内数据娱乐、超高清系列你懂得视频和语音通话,智能座舱,移动热点/办公室/家庭、动态数字地图更新,自动驾驶、远程驾驶、远程监控,车辆编队等。

智能网联车上的通信模组

智能车中控、智能后视镜,智能驾驶舱还是智能语音交互模块,都需要强大的车载网络通信技术做基础支撑;T-BOX、OBD 及 OTA 等也逐渐成为每辆汽车的标配,车载导航、车载终端对话、车车通信以及空中升级等功能的应用和配置需求近年来也正大幅增加,推动核心车载网络数据通信模块的市场需求持续增长。

通信模组在车联网的应用市场主要分为前装市场和后装市场,目前前装市场比较大,但随着智能车网联生态逐渐成熟,地方法规不断明确,对现存车辆智能化升级改造和监控的需求也在上升,比如重型柴油车发动机污染物排放的远程监控,OBD 监测和诊断数据上传到国家或者运营平台,OTA 远程升级等,所以通信模组的后装市场潜力巨大。

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▲图表6 互联汽车内部的通信总线与模块

车载诊断接口 OBD(On-Board Diagnostic)是外接设备与车内总线进行通信的入口,通过 OBD 接口,可以通过统一诊断服务 UDS(Unified Diagnostic Services)向ECU 发直接送送送送读写指令;T-BOX 作为车内与外界进行信息交换的网关,可以发直接送送送送远程控制指令到云端服务器,云端服务器再将车主的控制指令发直接送送送送给智能网联汽车,实现对汽车的远程控制等功能,例如远程开启空调、车辆预热等;车载综合信息系统(In-Vehicle Infotainment ,IVI)可以提供实时路况、导航、信息娱乐、故障检测和辅助驾驶等功能,为乘客带来新的驾乘体验。

OTA(Over-The-Air)指通过云端升级技术,为具有连网功能的设备以按需、易扩展的方式获取系统升级包,并通过 OTA 进行云端升级,完成系统修复和优化的功能。远程升级有助于整车厂商快速修复安全漏洞和软件故障,成为车联网必备功能。ECU 相当于汽车各个系统的大脑,控制着如发动机、变速箱、车灯等部件的运行,通过与车内总线相连,各 ECU 之间进行信息传递。

智能网联车上的通信芯片

无论是当前快速普及应用的 OTA 功能、T-Box 或 OBD,还是当下政府和企业大力推进的宏观车联网应用,比如智能控制、V2X 通讯、路况侦测、车载娱乐及辅助/自动驾驶等,这些都需要汽车在现有通信设施基础上依靠大量的蜂窝通信模组来实现。

目前车联网 V2X 通信技术有 DSRC 与 LTE-V2X 两大路线:DSRC 发展较早技术较成熟,缺点是路边设施投入大,技术演进不明;LTE-V2X 信道宽,同步性好。在全球范围内,随着各国 5G 部署及商用的加速,越来越多的国际主流汽车 OEM 们也都逐渐从传统 DSRC 方案倾向 LTE-V2X,尤其是中国这一全球最大的汽车市场,政府已决定强制 C-ITS 和相关安全服务使用 LTE-V2X。

国产导航芯片已掌握核心技术自主知识产权,部分产品通过车规级可靠性认证,兼容多模导航系统。高通成为车联网通信芯片技术的龙头。中国的紫光展锐、华为、大唐等企业通过参与 LTE-V2X 标准制定积极布局汽车通信芯片。

国际标准组织 3GPP 宣布 R16 标准冻结,标志 5G 第一个演进版本标准完成,这也是第一个 5G-V2X 标准(NR V2X 标准),NR-V2X 是从 LTE-V2X 到 5G V2X 的平滑演进。3GPP 早在 R14 版本就引入了 LTE V2X,随后在 R15 对 LTE V2X 进行了功能增强。进入 5G 时代,3GPP R16 版本通过 5G NR 更低的时延、更高的可靠性、更高的容量来提供更高级的 V2X 服务,强大的 3GPP 生态系统和连续完善的蜂窝网络覆盖。

R16 版本的 NR V2X 与 LTE V2X 互补和互通,NR-V2X 可以直接利用现有蜂窝网基础设施,从而大幅降低未来自动驾驶和车联网部署成本,让汽车更加智能安全。

R16 定义支持 25 个 V2X 高级用例,其中主要包括四大领域:

· 车辆组队行驶,其中领头的车辆向队列中的其他车辆共享信息,从而允许车队保持较小的车距行驶;

· 通过扩展的传感器的协作通信,车辆、行人、基础设施单元和 V2X 应用服务器之间可交换传感器数据和实时系列你懂得视频,从而增强 UE 对周围环境的感知;

· 通过交换传感器数据和驾驶意图来实现自动驾驶或半自动驾驶;

· 支持远程驾驶,可帮助处于危险环境中的车辆进行远程驾驶。

#Omdia#

Omdia由Informa Tech的研究部门(Ovum、Heavy Reading和Tractica)与收购的IHS Markit | Technology合并而成,是一家全球领先的技术研究机构,汇集了超过400名分析师的专业积累,覆盖全球150个市场,每年发布3000多份研究报告,服务于14000多家订阅用户,遍及数千家科技、传媒和通信企业。

如需下载白皮书,请联系何女士:13512782632

5G China5G车联网大会及展览推荐

2021年9月1日,第三届5G全球大会(中国站)暨5G+C-V2X蜂窝车联网技术大会(深圳)将与ELEXCON电子展同期举行,围绕“5G+C-V2X 赋能智慧湾区”主题展开:

主办单位:中国通信学会车联网委员会

承办单位:

中国通信学会通信设备委员会

中国高科技产业化研究会信息化工作委员会

博闻创意会展(深圳)有限公司

无线移动通信国家重点实验室(中国信科)

会议内容及热点主题:

· 汽车电子与整车制造

· 单车智能技术及发展

· 蜂窝车联网(C-V2X)赋能智能网联

· 智慧交通技术及发展

· 自动驾驶

· 车联网投融资

大会同期现场,ELEXCON电子展还将打造『 5G技术与车联网专区 』,汇聚国内外行业龙头展示5G关键技术、5G核心元器件、5G商用终端及解决方案、V2X车联网、自动驾驶、雷达等技术新品及方案。

联系我们: (86)755-88311535

▼往届5G行业参与企业

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▼往届车联网行业参与企业

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IoT World China全球巡回物联网大会推荐

Internet of Things World 是Informa 主办的全球系列物联网技术博览会暨研讨会:自2014 年起,跨越四大洲,每年在硅谷、伦敦、南非和新加坡等地巡回举办,是全球针对物联网领域富有影响力的专业盛会。

IoT World中国站将会在2021年ELEXCON电子展上同期亮相,将会有过百位行业专家和演讲嘉宾分享全球物联网应用案例,并以中国物联网生态为背景,共同探讨中国乃至全球物联网行业发展的机遇与挑战。

2021年大会主题:

· 全物联(市场与趋势)

· 消费物联网(智能家居、智能楼宇、智慧园区、智慧社区)

· 全物联(产品与技术)

· 产业物联网(工业互联网、智慧物流)

大会同期现场,ELEXCON电子展还将打造『 物联网技术与解决方案专区 』『 MEMS与传感器专区 』,汇聚全球行业内领先企业展示物联网解决方案、IoT核心芯片及元件、无线通信技术、传感器与MEMS器件、创客科技成果等技术新品及方案。

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现大会赞助商、展商和演讲人火热召集中!欲了解详情,请联系主办方: (86)755-88311535

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