5G赋能广泛物联,产业协同助力商用成功

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自5G商用以来,我国5G在网络、终端、用户和应用生态方面均同步快速发展,成功实现了5G第一阶段规模商用,取得了全球领先地位。那接下来整个产业还需在哪些方面进一步努力?2020年8月15日,在中国电子信息博览会中国(深圳)5G峰会上,华为无线营销副总裁朱慧敏在演讲中做了精彩分享。
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TDD与FDD协同破除上行短板,推动5G稳健发展
 
自2019年4月韩国5G全球首商用以来,截至2020年7月,全球已有92个国家商用了5G网络。在第一波5G商用中,全球大多数运营商采用了TDD中频段大带宽与Massive MIMO技术来部署5G网络,实现了下行平均速率比4G最高提升10倍,兑现了5G eMBB极致体验。但随着5G网络和应用不断发展,对网络上行提出了进一步的要求。
 
由于5G TDD中频段比FDD 低频段频率更高,信号覆盖范围更小,墙体穿损更大,尽管下行可通过增大发射功率的方式来增强覆盖,但因手机发射功率受限等原因,上行覆盖是短板。5G要实现广覆盖和深度覆盖,需充分利用FDD低频段的上行覆盖能力。
 
FDD低频段可以用来补充5G TDD中频段上行覆盖短板,提升5G上行覆盖能力。华为在上海金桥外场测试中,通过3.5GHz TDD中频段与1.8GHz FDD SUL结合,可将上行覆盖提升7到8dB,边缘上行体验提升3到4倍。
 
提升5G上行覆盖能力是一方面,让行业操碎了心的还有丰富的5G应用对上行带宽提出了更高的要求。
 
以5G智慧港口为例,基于5G网络对龙门吊或轮胎吊进行远程操控时,每个龙门吊需实时回传12至18路视频,每路视频上传速率要求3Mbps(480p~1080p),按每个小区内部署6个龙门吊计算,要求小区容量大于300Mbps。若通过5G网络对运动赛事进行8K直播,单路摄像机网络上传速率要求80至100Mbps,一个球场部署8台摄像机,就要求小区上行容量大于640Mbps。
 
然而,5G TDD上下行时隙配比典型采用7:3或8:2,大部分资源用于下行,存在上行资源不足的问题,难以满足大量toB应用对5G上行带宽提出的更高的要求。
 
与此同时,我们常说移动网络就像高速公路,路(带宽)越宽,车(应用)开得越快,但随着上路的车(应用)越来越多,车流的速度也会越来越慢。面向更长远一点,随着高清直播、2K直播,甚至云VR直播等应用越来越普及,在上行带宽资源有限的情况下,单用户平均上行速率必将越来越低,从而制约5G业务发展。据预测,未来5年,随着消费者高清视频类应用持续发展,上行边缘体验将不断下降与业务需求形成10倍剪刀差。
 
因此,行业还需通过SUL上行增强(超级上行)技术来提升上行吞吐率,充分释放5G应用潜力。超级上行技术可实现TDD中频与FDD低频之间最优协同,充分利用频谱资源来提升上行带宽。华为商用实测显示,通过超级上行技术,TDD 100MHz与FDD 20MHz协同可将上行体验提升最高4倍。未来随着更多的频谱释放,还可以采用更宽的频段做SUL上行增强,进一步提升上行体验,比如当上行补充频宽达到100MHz,可实现Gbps的上行极致体验。
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不只是上行,通过灵活下行CA(载波聚合)还可以将FDD下行频段与TDD频段灵活的结合起来,比如TDD 3.5GHz与FDD 2.1GHz之间的带外CA,或者3.5GHz与3.5GHz之间的带内CA,从而实现上行和下行体验双双提升。华为联合深圳电信在5G City智慧之城项目上验证了超级上行与CA并发场景,实测显示,下行平均速率达2.4Gbps,上行平均速率达470Mbps。
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朱慧敏表示,FDD频段和TDD频段协同发展可以解决5G上行需求,SUL上行增强+灵活下行CA可以实现上行最高Gbps和下行速率的进一步突破。
 
5GtoB应用逐步商用,持续创新驱动多样化IoT发展
 
5G的使命是改变社会,重头戏在toB市场。在5GtoB探索实践上,华为与运营商、各行各业合作,从去年到现在已完成约4000多个行业应用落地。那在这个过程中,华为总结出了哪些经验呢?
 
5GtoB应用逐步商用,首先应统一行业标准,聚焦易于批量复制的应用场景。5G远程医疗、5G远程教育、5G智慧园区、5G商文旅等应用场景目前具备规模复制潜力,可率先开展规模应用。基于华为5G室内数字系统组网方案,目前已有超过300家医院实现了5G智慧医疗,有10多家学校实现了5G远程教育。预计到2020年底,将有超过3万家医院,50万所学校,30万个园区,1万商场和10万酒店将部署5G网络,落地5G应用。
 
为实现这些5G行业应用快速规模复制,华为与各行各业正积极推动将5G端到端需求纳入到各行各业的标准体系,并打造“样板房”。比如,在卫健委牵头下华为与中日友好医院携手将5G端到端系统纳入到医疗标准体系里;华为与中国建筑设计研究院正起草将5G需求纳入建筑设计标准里,让建筑行业从设计开始就为5G部署预留足够的空间、承重能力和供电条件等;与舟山港、振华重工等头部企业正推动5G标准进入港口自动化作业系统。
 
二是要识别刚需场景。比如在智慧港口中的远程桥吊/轮胎吊操作应用中,轮胎吊在堆场里来回移动装卸货物,如果采用光纤连接,挖沟铺缆非常麻烦,且带着有线尾巴非常不方便,而5G无线更具灵活性,可以快速实现港口数字化升级。
 
通过一年多来的探索实践,5GtoB在部分产业正率先开展规模应用。面向未来,5GtoB应用要进一步繁荣发展,还需全行业合力,使能5GtoB驱动多样化IoT发展,提供更广泛的互联能力。
 
每个行业都是由不同场景、业务流组成,每个行业都可能会涵盖不同的连接属性,使用不同的终端类型,多样化的IoT类型在能力特征上各有不同,譬如传感器要求带宽不过几百Kbps,而超高清视频回传要求上百Mbps,不同终端的成本、功耗等也相差较大,譬如有些终端部署后10年不更换,要求功耗极低,而有些终端更换较频繁,这种多样化的IoT联接特征对5G模组终端提出了差异化的需求,带宽从200kbps-Gbps, 时间从几毫秒到100ms左右,连接量级也从百万到百亿,千亿。
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Massive IoT:需要超广覆盖,低功耗终端,一般基于公网部署;典型业务有水,电,气等表类物联业务;
 
Broadband IoT:除了广覆盖外,还需要网络提供上行/下行大带宽能力,一般基于公网或专网部署;典型业务有高清直播,云AR/AR等业务;
 
Industry IoT:需要联接具备超低时延和高可靠性能力,通常覆盖特定区域,基于专网部署,使能生产制造类业务;典型业务有智慧港口,智慧矿山及智能制造等业务;
 
Vehicle IoT:不仅需要低时延、高可靠满足自动驾驶需求,也需要大带宽能力满足车载视频、车载娱乐交互的业务,基于专网部署。
 
多样化IOT连接类型上,从标准技术的角度看,基于已经冻结的R15,16标准,部分已经得到满足,部分还需要面向R17及以后的标准,持续创新与增强。
 
从终端生态的角度看,一种终端类型难以兼顾能力、成本和功耗,朱慧敏呼吁产业上下协同,形成合力从而带来规模效应,助力商业成功。
 
优化网络能耗,实现5G可持续发展
 
5G能耗已成为网络热点,但人们在关注5G能耗的时候往往只是关注整站能耗,少有人谈及能效。2/3/4/5G设备叠加,整站能耗肯定会提升。抛开能力,单谈能耗,意义不大。网速越高,传输和处理的数据量越大,能耗肯定越高,但5G网速是4G的10倍以上,单机能耗与4G差不多持平,这意味着5G比特能效远远高于4G。
 
朱慧敏表示,持续降低网络能耗是设备商责无旁贷的使命,华为将持续优化网络能耗,实现5G可持续发展。一是通过高效功放、信道关断、高效算法、载波关断、仿生散热、符号关断等持续的软硬件技术创新,实现比4G能效提升高达50倍;二是基于AI的4/5G协同,实现精准智能节能;三是建议推动2/3G减频退网来降低网络整体能耗。
 
在演讲最后,朱慧敏表示,深圳5G智慧之城部署经验值得行业借鉴。首先,深圳市政府针对5G部署出台了一系列政策扶持,比如对建设5G SA基站进行资金补贴,专门设置绿色通道解决5G供电问题等;其次,深圳有包含设备商、芯片商、手机生产商等在内的强大的5G生态链;再则,深圳在5G应用生态上也非常丰富。相信深圳5G智慧之城在未来会更加闪耀发光。
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