2.1 5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能-愿景與需求課件講解

第五代移動(dòng)通信技術(shù)講師亢建華CONTENTS

5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能5G愿景與需求

5G三大應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能

5G典型應(yīng)用5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)規(guī)模5G移動(dòng)通信技術(shù)第二章5G應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵性能1.

5G愿景與需求2核桃AI

5G將滲透到未來(lái)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，以用戶(hù)為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。5G將使信息突破時(shí)空限制，提供極佳的交互體驗(yàn)，為用戶(hù)帶來(lái)身臨其境的信息盛宴；5G將拉近萬(wàn)物的距離，通過(guò)無(wú)縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬(wàn)物的智能互聯(lián)；5G將為用戶(hù)提供光纖般的接入速率，“零”時(shí)延的使用體驗(yàn)，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動(dòng)性等多場(chǎng)景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶(hù)感知的智能優(yōu)化，同時(shí)將為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，最終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至，萬(wàn)物觸手及”的總體愿景。2.1.15G愿景核桃AI2.1.2驅(qū)動(dòng)力和市場(chǎng)需求1.5G主要驅(qū)動(dòng)力

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的兩大主要驅(qū)動(dòng)力，將為5G提供廣闊的前景。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)顛覆了傳統(tǒng)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)模式，為用戶(hù)提供前所未有的使用體驗(yàn)，深刻影響著人們工作生活的方方面面。面向未來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)信息交互方式的進(jìn)一步升級(jí)，為用戶(hù)提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清（3D）視頻、移動(dòng)云等更加身臨其境的極致業(yè)務(wù)體驗(yàn)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展將帶來(lái)未來(lái)移動(dòng)流量超千倍增長(zhǎng)，推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的新一輪變革。物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展了移動(dòng)通信的服務(wù)范圍，從人與人通信延伸到物與物、人與物智能互聯(lián)，使移動(dòng)通信技術(shù)滲透至更加廣闊的行業(yè)和領(lǐng)域。面向未來(lái)，移動(dòng)醫(yī)療、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等將會(huì)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)以千億的設(shè)備將接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正的“萬(wàn)物互聯(lián)”，并締造出規(guī)模空前的新興產(chǎn)業(yè)，為移動(dòng)通信帶來(lái)無(wú)限生機(jī)。同時(shí)，海量的設(shè)備連接和多樣化的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)也會(huì)給移動(dòng)通信帶來(lái)新的技術(shù)挑戰(zhàn)。2.1.2驅(qū)動(dòng)力和市場(chǎng)需求2.5G發(fā)展的其他驅(qū)動(dòng)力：1）業(yè)務(wù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)需求差異大，需要網(wǎng)絡(luò)針對(duì)不同業(yè)務(wù)提供專(zhuān)有的通信途徑；業(yè)務(wù)需求變化快，需要網(wǎng)絡(luò)針對(duì)不同的通信需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)靈活的配置；業(yè)務(wù)需求個(gè)性化，需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)能夠更貼近用戶(hù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，讓用戶(hù)能夠直接向運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)表達(dá)個(gè)性需求，并且由網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這些自定義功能；適應(yīng)未知業(yè)務(wù)，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠通過(guò)調(diào)整自身配置以適應(yīng)新業(yè)務(wù)的部署需求，即網(wǎng)絡(luò)需要具備前向兼容性。2）技術(shù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)在目前階段，融合了新技術(shù)、新理念、新趨勢(shì)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條逐步服務(wù)于新涌現(xiàn)的業(yè)務(wù)需求。在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、社交化、移動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)下，不僅催生出了新的解決方案和產(chǎn)品，也對(duì)現(xiàn)存的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式/產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)起了沖擊。3）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)正在受到猛烈沖擊，尤其是OTT(OverTheTop，開(kāi)放互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用)企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的擠壓非常明顯，這些業(yè)務(wù)使得運(yùn)營(yíng)商原來(lái)的短信、話(huà)音甚至包括國(guó)際電話(huà)業(yè)務(wù)都受到了很大挑戰(zhàn)。比如騰訊微信、QQ占用運(yùn)營(yíng)商信令資源非常大，原來(lái)的一些機(jī)制不太適合傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。同時(shí)運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)也趨于白熱化。可以發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商為了應(yīng)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)及各方面的挑戰(zhàn)，都提出了相應(yīng)的戰(zhàn)略、策略和戰(zhàn)術(shù)并加以執(zhí)行。3.市場(chǎng)需求

面向2020年及未來(lái)，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2010年到2020年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)將超過(guò)200倍，2010年到2030年將增長(zhǎng)近2萬(wàn)倍；中國(guó)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增速高于全球平均水平，預(yù)計(jì)2010年到2020年將增長(zhǎng)300倍以上，2010年到2030年將增長(zhǎng)超4萬(wàn)倍。發(fā)達(dá)城市及熱點(diǎn)地區(qū)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增速更快，2010年到2020年上海的增長(zhǎng)率可達(dá)600倍，北京熱點(diǎn)區(qū)域的增長(zhǎng)率可達(dá)1000倍。未來(lái)全球移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備總量將達(dá)到千億規(guī)模。預(yù)計(jì)到2020年，全球移動(dòng)終端（不含物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）數(shù)量將超過(guò)100億，其中中國(guó)將超過(guò)20億。全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)也將快速增長(zhǎng)，2020年將接近全球人口規(guī)模達(dá)到70億，其中中國(guó)將接近15億。到2030年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)將接近1千億，其中中國(guó)超過(guò)200億。在各類(lèi)終端中，智能手機(jī)對(duì)流量貢獻(xiàn)最大，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量雖大但流量占比較低。1.業(yè)務(wù)和用戶(hù)需求移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)主要面向以人為主體的通信，注重提供更好的用戶(hù)體驗(yàn)。面向2020年及未來(lái)，超高清、3D和浸入式視頻的流行將會(huì)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)速率大幅提升，例如8K(3D)視頻經(jīng)過(guò)百倍壓縮之后傳輸速率仍需要大約1Gbps，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云桌面、在線(xiàn)游戲等業(yè)務(wù)，不僅對(duì)上下行數(shù)據(jù)傳輸速率提出挑戰(zhàn)，同時(shí)也對(duì)時(shí)延提出了“無(wú)感知”的苛刻要求。1）支持高速率業(yè)務(wù)無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的發(fā)展瞬息萬(wàn)變，僅從目前階段可以預(yù)見(jiàn)的業(yè)務(wù)看，移動(dòng)場(chǎng)景下大多數(shù)用戶(hù)為支持全高清視頻業(yè)務(wù)，需要達(dá)到10Mbit/s的速率保證；對(duì)于支持特殊業(yè)務(wù)的用戶(hù)，例如支持超高清視頻，要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供100Mbit/s的速率體驗(yàn)；在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)景下，用戶(hù)要求達(dá)到10Gbit/s的無(wú)線(xiàn)傳輸速率，例如：短距離瞬間下載、交互類(lèi)3D全息業(yè)務(wù)等。2.1.3業(yè)務(wù)、場(chǎng)景和性能挑戰(zhàn)2）業(yè)務(wù)特性穩(wěn)定無(wú)所不在的覆蓋、穩(wěn)定的通信質(zhì)量是對(duì)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的基本要求。由于無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境復(fù)雜多樣，仍存在很多場(chǎng)景覆蓋性能不夠穩(wěn)定的情況，例如地鐵、隧道、室內(nèi)深覆蓋等。通信的可靠性指標(biāo)可以定義為對(duì)于特定業(yè)務(wù)的時(shí)延要求下成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包比例，5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)要求在典型業(yè)務(wù)下，可靠性指標(biāo)應(yīng)能達(dá)到99%甚至更高；對(duì)于例如MTC(Machine-Type

Communication，機(jī)器類(lèi)型通信)等非時(shí)延敏感性業(yè)務(wù)，可靠性指標(biāo)要求可以適當(dāng)降低。3）用戶(hù)定位能力高對(duì)于實(shí)時(shí)性的、個(gè)性化的業(yè)務(wù)而言，用戶(hù)定位是一項(xiàng)潛在且重要的背景信息，在5G網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于用戶(hù)的三維定位精度要求應(yīng)提出較高要求，例如對(duì)于80%的場(chǎng)景(比如室內(nèi)場(chǎng)景)精度從10m提高到1m以?xún)?nèi)。4）對(duì)業(yè)務(wù)的安全保障安全性是運(yùn)營(yíng)商提供給用戶(hù)的基本功能之一，從基于人與人的通信到基于機(jī)器與機(jī)器的通信，5G網(wǎng)絡(luò)將支持各種不同的應(yīng)用和環(huán)境，所以5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)能夠應(yīng)對(duì)通信敏感數(shù)據(jù)有未經(jīng)授權(quán)的訪(fǎng)問(wèn)、使用、毀壞、修改、審查、攻擊等問(wèn)題。2.應(yīng)用場(chǎng)景及性能挑戰(zhàn)5G典型場(chǎng)景涉及未來(lái)人們居住、工作、休閑和交通等各種區(qū)域，特別是密集住宅區(qū)、辦公室、體育場(chǎng)、露天集會(huì)、地鐵、快速路、高鐵和廣域覆蓋等場(chǎng)景。這些場(chǎng)景具有超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動(dòng)性等特征，可能對(duì)5G系統(tǒng)形成挑戰(zhàn)。在這些場(chǎng)景中，考慮增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清視頻云存儲(chǔ)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能家居、OTT消息等5G典型業(yè)務(wù)，并結(jié)合各場(chǎng)景未來(lái)可能的用戶(hù)分布、各類(lèi)業(yè)務(wù)占比以及對(duì)速率、時(shí)延等的要求，可以得到各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下的5G性能需求。5G關(guān)鍵性能指標(biāo)主要包括用戶(hù)體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時(shí)延、流量密度、移動(dòng)性和用戶(hù)峰值速率.名

稱(chēng)定

義用戶(hù)體驗(yàn)速率/(b/s)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶(hù)可獲得的最低傳輸速率連接數(shù)密度/(km2)單位面積上支持的在線(xiàn)設(shè)備總和端到端時(shí)延/ms數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)開(kāi)始傳輸?shù)奖荒康墓?jié)點(diǎn)正確接收的時(shí)間移動(dòng)性/(km/h)滿(mǎn)足一定性能要求時(shí)，收發(fā)雙方間的最大相對(duì)移動(dòng)速度流量密度/((b/s)/km2)單位面積區(qū)域內(nèi)的總流量用戶(hù)峰值速率/(b/s)單用戶(hù)可獲得的最高傳輸速率1.可持續(xù)發(fā)展

在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和部署方面，5G需要提供更高網(wǎng)絡(luò)容量和更好覆蓋，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)部署、尤其是超密集網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜度和成本；5G需要具備靈活可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以適應(yīng)用戶(hù)和業(yè)務(wù)的多樣化需求；5G需要靈活高效地利用各類(lèi)頻譜，包括對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)頻段、重用頻譜和新頻譜、低頻段和高頻段、授權(quán)和非授權(quán)頻段等；另外，5G需要具備更強(qiáng)的設(shè)備連接能力來(lái)應(yīng)對(duì)海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的接入。在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面，5G需要改善網(wǎng)絡(luò)能效和比特運(yùn)維成本，以應(yīng)對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)迅猛增長(zhǎng)和各類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用的多樣化需求；5G需要降低多制式共存、網(wǎng)絡(luò)升級(jí)以及新功能引入等帶來(lái)的復(fù)雜度，以提升用戶(hù)體驗(yàn)；5G需要支持網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶(hù)行為和業(yè)務(wù)內(nèi)容的智能感知并作出智能優(yōu)化；同時(shí)，5G需要能提供多樣化的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，以滿(mǎn)足各類(lèi)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及業(yè)務(wù)的需求。2.1.4可持續(xù)發(fā)展及效率需求2.效率需求頻譜利用、能耗和成本是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展的三個(gè)關(guān)鍵因素。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，5G系統(tǒng)相比4G系統(tǒng)在頻譜效率、能源效