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2017年中国5G行业发展现状分析及未来发展前景预测【图】

2017年11月20日 13:3410000人浏览字号:T|T

    5G 是 3G 后通信基础又一革命性突破,涵盖增强移动带宽、海量机器通信和超高可靠低时延通信 3 个应用场景。1) 增强移动带宽:5G 将进一步提高移动带宽,为用户提供超高清视频、下一代社交网络、浸入式游戏等更加身临其境的业务体验,促进人类交互方式再次升级;2) 海量机器通信: 5G 将支持海量的机器通信,以智慧城市、智能家居等为代表的典型应用场景与移动通信深度融合,预期千亿量级的设备将接入 5G 网络;3) 超高可靠低时延通信:最为重要的是 5G 将以其超高可靠性、超低时延的卓越性能,引爆如车联网、移动医疗、工业互联网等垂直行业应用。

5G 三大应用场景

数据来源:公开资料整理

    以摄像头等传感器为主的嵌入式 AI 存在缺陷,无法保证 100%精准判断。 单车传感器对环境感知, 由于受限于传感器视觉范围、环境影响等,无法做到对路况、汽车周边环境 100%精准判断。 2016 年 5 月,特斯拉公司 Model S 无人驾驶汽车在美国发生车祸并造成驾驶员死亡,成为自动驾驶首例致命车祸, Model S 在自动驾驶状态下,由于 Autopilot 系统判断错误,摄像头误以为前面卡车是路面的电子路牌,而车载雷达由于卡车底盘太高而漏判,车子在毫无减速的情况下钻进了一辆拖货卡车下方。

单车传感器解决方案,无法保证无人驾驶 100%精准判断

数据来源:公开资料整理

    无人驾驶 100%安全性保证, 必须依赖 V2X(车路协同技术),通过网络云端 AI 获取传统嵌入式 AI 视觉范围之外的信息。 单车传感器受制于视觉范围, 只能获取其视线范围内的信息,对于无人驾驶远远不够。 为了保证无人驾驶 100%安全性,需要接入车联网系统,在单车智能系统达到极限之后, 网络云端 AI 给汽车无人驾驶增加了一层保障,可以提前预判其他车辆的行驶地点和时间,获取视觉范围之外的信息, 达到 100%无人驾驶精准判断。随着无人驾驶商业化以及车联网的推进, 以单车传感器为主的嵌入式 AI 与网络云端 AI 相辅相成, 共同保障完全无人驾驶落地。

V2X 实时信息通信,为无人驾驶提供多渠道信息来源

数据来源:公开资料整理

V2X 车路协同,保障完全无人驾驶安全性要求

数据来源:公开资料整理

    用车路协同保障无人驾驶 100%安全性要求,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。1) 低时延: 端到端时延在 5ms 以内;2)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;3) 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;4)大数据容量: 传输数据包至少能承载 1600 字节的信息数据。

无人驾驶要求低时延、高可靠等特性网络支撑

数据来源:公开资料整理

    5G 网络满足无人驾驶网络技术要求,尤其是低时延和高可靠性, 将是完全自动驾驶落地的最后推手。 4G 阶段的 LTE-V 仅可以支撑部分自动驾驶,完全无人驾驶必须依赖超低时延、 高可靠的 5G 网络。 5G 网络技术特性满足智能驾驶网络技术要求,尤其是在低时延、高可靠性方面,无论是 DSRC 还是目前基于 4G 的 LTE-V,都无法与之比拟。

5G 毫秒级低时延,完全满足无人驾驶需求

数据来源:公开资料整理

完全无人驾驶必须依赖 5G 低时延、高可靠网络

数据来源:公开资料整理

    无人驾驶技术日渐成熟, 5G 商用将推动无人驾驶真正落地。 无人驾驶技术日渐成熟:车载视觉辅助系统硬件已经达到消费级水平,进入软件成熟期,激光雷达成本逐渐下降,加速无人驾驶普及;此外,高精度地图逐渐成熟。 5G 商用之后,将提供超低时延、超高速率通讯网络,为无人驾驶真正落地保驾护航。 谷歌已经表示, 2020 年将准备完全无人驾驶汽车投产,宝马、福特、通用汽车和大众等传统汽车厂商也都希望在 2020 年至 2021 年率先推出自动驾驶汽车。

    通信网络贯穿整个物联网产业链, 是感知层万物互联的基础设施, 同时为行业应用数据传输提供通道。 物联网包括感知层、网络层和应用层 3 层架构,感知层主要是各种传感器,包括二维码、 RFID 等; 网络层则是包括 Wi-Fi、蓝牙、 ZigBee、 NB-IoT、 eMTC、 LoRa 等在内的各种网络, 感知层万物互联依赖于网络层基础设施;应用层是物联网的智能应用,将物联网应用于具体行业, 实现包括智能水务、智慧城市、车联网等在内的物联网行业应用,通信基础设施为物联网实现行业应用提供数据信息传输通道。

物联网网络层高效数据传输,是实现应用层发展的重要基础设施

数据来源:公开资料整理

    网络技术方面,海量连接、 网络灵活性差等制约物联网大规模商用。1) 海量连接:物联网大规模商用要求网络连接数提升 10 倍以上。 3G/4G 网络时代,为了保障用户可以同时做业务并且保障时延, 每平方公里用户连接数控制在 10K 左右,平均每户连接数为 10 个左右,远远不能满足物联网海量连接需求。物联网大规模商用,单户连接数预计在 100 个以上,从而要求网络连接数在现有基础上提升 10 倍以上。

物联网大规模商用,要求网络连接数 10 倍以上提升

数据来源:公开资料整理

    2) 网络灵活性差: 物联网要求灵活的移动网络,应对不同应用场景。 3G/4G 时代,移动网络主要服务于移动手机,然而物联网时代,移动网络需要服务于不同应用场景。不同应用场景下,对速率、 时延、可靠性等网络特性各有不同的要求。例如大规模物联网连接场景, 具有小数据包、低功耗、海量连接特点,而不需要位置更新、时延等特性;另外在远程医疗等关键任务物联网场景下,对时延、移动性等要求较高。

物联网不同应用场景, 网络要求不同

数据来源:公开资料整理

    5G 网络连接密度 10 倍以上提升,满足物联网海量连接需求。 对于物联网大规模商用面临的海量连接问题, 5G 将通过微型基站密集组网、大规模天线阵列等技术,共同满足 5G 海量连接需求。 5G 时代,网络容量将实现 10 倍以上提升, 1 平方公里内可实现 100 万个以上设备连接,从而满足智慧城市、智能家居、智慧医疗等物联网海量连接需要。

5G 网络容量 10 倍以上提升,实现万物互联

数据来源:公开资料整理

    5G 将通过网络切片技术, 满足物联网应用多样化需求,实现终极万物互联。网络切片,本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,每一个虚拟网络根据不同的服务需求,比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分,以灵活的应对不同的网络应用场景。 5G将通过网络切片技术,同时满足海量物联网、任务关键性物联网等不同行业应用领域灵活应用。 目前的一些试验和验证证实了 5G 切片技术可应用于车联网、医疗、工业制造领域,未来将探索出更过的潜在应用。

5G 将应用网络切片技术,满足物联网应用多样化需求

数据来源:公开资料整理

    2020 年 5G 商用后,将迎来全球物联网增速拐点, 全球物联网设备将超过 350 亿。全球物联网设备的安装基数将从 2015 年的 154 亿增长到 2020 年的 307 亿, 2020 年在 5G 网络商用之后,物联网设备将迎来增速拐点,此后增速预计在 15%以上,到 2025 年,这一数字更将达到 754 亿。

5G 商用后,全球物联网将迎来增速拐点

数据来源:公开资料、智研咨询整理

    预计国内物联网市场规模 2020 年将达到 1.8 万亿,成为继互联网之后下一个万亿级市场。美国研究机构 Forrester 预测,物联网所带来的产业价值将比互联网大 30 倍,并将成为下一个万亿元级别的信息产业业务。 工信部数据显示,我国物联网产业规模在 2015 年达到7500 亿元,同比增长 29.3%,中国产业信息网预测,到 2020 年中国物联网产业市场规模将超过 1.8 万亿,移动互联网向万物互联拓展,从而打开信息产业下一个万亿级市场。

国内物联网市场规模预计将达到 1.8 万亿,成为继互联网之后下一个万亿级市场

数据来源:公开资料、智研咨询整理

    NB-IoT、 eMTC 窄带网技术相对成熟, 将广泛应用于“低速、 小包、 时延不敏感” 场景,从而带动“低频、 小包” 物联网应用场景率先爆发。 NB-IoT 和 eMTC 都属于窄带 LTE 技术,可以利用运营商现有基础设施和频谱, 相较于现有的 LTE 网络, NB-IoT 和 eMTC 在传输速率上都进行了大大的降低。 NB-IoT 采用 FDD 半双工,满足成本高效、时延不敏感、低数据量、深度覆盖应用的需求;而 eMTC 具有有限移动性到全移动性,能够支持 VoLTE,可以满足高可靠性、关键业务型和低时延应用需求。 NB-IoT 和 eMTC 技术相对成熟,且未来都可以平滑演进到 5G,从而带动以智能抄表为代表的“低频、小包”物联网场景率先爆发。

NB-IoT 应用于智能抄表

数据来源:公开资料整理

NB-IoT 应用于共享单车

数据来源:公开资料整理

    VR 通过计算机构造虚拟环境,人在虚拟环境中进行实时互动, 并基于不同的技术产生不同的应用形态。 虚拟现实(VR)被誉为“下一代计算机平台”,是利用计算机构造出虚拟环境,人在虚拟环境中进行实时互动。基于应用技术的不同, VR 衍生出不同应用形态: 在线点播和直播, VR 单机游戏、 VR 联网游戏、 VR 仿真环境等。

VR 衍生出众多应用形态

数据来源:公开资料整理

    VR 的三要素分别是: 立体空间、 交互与连接、实时性,对网络技术提出挑战。1、 立体空间,用户感知到的虚拟环境是立体的,从而蕴含海量的数据信息;2、 交互与连接,用户能够和虚拟环境中的空间数据以及其他用户信息进行互动,此外信息在用户之间也形成连接与互动;3、 实时性,用户在虚拟环境中的信息互动是实时的,要求信息连接的实时性。根据 VR 的三要素,无论是哪一种 VR 应用,在实现网络在线应用时都涉及海量信息的实时连接和流动,从而对网络技术提出新的挑战。

VR 三大要素, 对网络技术提出挑战

数据来源:公开资料整理

    低带宽是限制 AR/VR 全面落地主要因素。 VR 实时海量信息交互,对带宽提出很高要求。低带宽,无法满足 VR 视频流畅播放需求: VR 视频是绝对的“大象流”,极致体验的 VR 内容需要几个 G 带宽,此外 VR 视频是个人独自观看,相比于大屏视频需要消耗的带宽还可能继续翻倍。 实现 VR 终极体验需要 1Gbps 以上带宽,而现行 4G 网络远远无法达到 VR 极致体验带宽需求。

    5G 网络峰值速率达到 10Gbps, 完全满足终极 VR 体验 1Gbps 带宽需求。 5G 将通过增加频谱利用率、全频谱接入、以及网络切片等技术,实现网络带宽 10 倍以上提升。未来虚拟现实实时数据传输,可以通过将数据运算放在云端,移动端只负责输出画面,从而手机配置不高也能享受 VR 极致体验。此外 5G 时延在 5ms 左右,完全满足 VR 极致体验数据传输时延要求。综上, 5G 在数据传输性能上的大幅度提升,将为 VR 应用提供极致体验。

5G 网络峰值速率将达到 10Gbps,完全满足终极 VR 体验需求

数据来源:公开资料整理

    VR 软硬件、内容生态逐渐成熟, 5G 网络将推动 VR 终极体验落地,打开 VR 应用超百亿市场。 5G 将实现 VR 极致体验,由此克服 VR 企业级应用面临体验较差的困境,从而带来VR 企业级应用终极落地;此外,消费级市场上 VR 体验也是限制市场进一步高速增长的主要因素,未来随着体验的提升,将带来更多消费级应用,从而打开消费级更为广阔的市场空间。艾瑞咨询预计, 2021 年 VR 企业级应用市场规模将达到 88 亿,消费级应用市场将达到 28 亿元, 整个 VR 应用市场规模接超过 100 亿。

5G 将推动 VR 终极体验落地,打开 VR 应用超百亿市场

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2017-2023年中国5G行业分析与投资决策咨询报告

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