5G技术应用创新与发展趋势

Writer： admin Time：2024-03-14 Browse：186

　　5G将全方位赋能超高清产业。5G将在视频采集回传、视频素材云端制作以及超高清视频节目播出三个环节助力超高清产业。4K/8K摄像机通过编码推流设备，将原始视频流转换成IP数据流，通过5GCPE或集成5G模组的编码推流设备将视频数据转发给5G基站。在大型活动举行期间，会产生数以万计的连接需求，大量的高清摄像头或者终端录屏的视频传输需求，5G网络超高网速、超低时延、超大连接三大特点可以较好承载需求。基于5G模组的编码推流设备和摄像机背包设备可以为各种视频设备提供稳定的实时传输，同时相比传统的线缆传输更加灵活，不受空间的限制，能满足更灵活的超高清视频回传需求。5G基站通过核心网，把视频数据传送到视频播放、存储及分发端，并通过多种方式发给频显示终端。在5G超高清视频直播的基础上，在超高清视频素材到达云端之后，在云端部署相应的视频制作软件，通过桌面应用、H5页面等方式对视频素材进行云端的制作，然后再通过5G网络进行内容分发，实现基于5G网络的超高清视频制播。

　　为了直观表示当前阶段5G各类应用的发展现状及前景，本白皮书将通过5G应用成熟度曲线G应用成熟度曲线基于发展现状对子业务成熟度进行判断，分为探索期、市场启动期、高速发展期和应用成熟期共四个阶段，并预测其市场前景，通过圆的大小表示市场空间的大小。

　　5G融合应用体系包括工业互联网、医疗健康、智能电网、智慧金融、智慧城市等X类创新型应用。一是5G应用与各个领域融合都将产生新的应用场景，包括支持5G远程工业控制、质量监测、环境监测等业务，渗透到输电线路巡检、变电设备及环境监测、用电信息采集等电力各个环节，支持远程手术、移动查房、应急救援等医疗应用，优化和创新现有的金融服务模式及体验，实现精细化城市管理和移动安防巡检、生态环境监测等。二是5G将与其他新一代信息技术深度融合，创造并发挥巨大的价值，由于5G大带宽和低时延特性，很多业务场景将由本地转向云端，数据采集量急剧增长，基于大数据分析和机器学习，将促进人工智能加速发展，给新产品、新业务、新模式带来无限想象空间。

　　5G融合应用体系包括产业数字化、智慧化生活、数字化治理三大方向。一是智慧化生活方面，5G不仅支持4K/8K超高清视频、VR/AR、云游戏等文体娱乐业务，提供“不卡不顿不转圈”的观影体验和“身临其境”的沉浸式体验，还带来智能家居、云桌面等新的生活工作方式；二是在数字化治理方面，5G通过给城市管理、照明、抄表、停车、公共安全与应急处置等行业带来新型智慧应用，提升社会治理能力和效率；三是在产业数字化方面，5G与工业、医疗、交通、金融、教育等行业融合发展，融入到研发、生产、管理、服务等环节，可满足人、物、机器等各要素之间全连接，实现泛在深度互联和个性化定制，通过重塑传统产业发展模式，使行业变得更加数字化、网络化、智能化。

　　2019年，我国5G创新应用层出不穷，各行各业都在寻找与5G的结合点，5G应用广度和深度相比2018年都有显著增加。与此同时，也存在5G应用产业各方对5G应用理解不统一，对未来发展路径不明确，缺乏一致的工具来评判具体实践的问题。本白皮书通过建立5G应用评估指标体系，助力5G应用相关企业了解自身应用水平，发现存在的问题，更好的推进5G应用发展。5G应用评估体系（CMM模型）通过5G能力要求（Capability）、成熟度（Maturity）、市场前景

　　二是5G应用能够有效带动产业发展。5G与云计算、大数据、人工智能等技术深度融合，将支撑传统产业研发设计、生产制造、管理服务等生产流程的全面深刻变革，助力传统产业优化结构、提质增效。通过产业间的关联效应和波及效应，将放大5G对经济社会发展的贡献，带动国民经济各行业、各领域实现高质量发展。预计2020-2025年期间，我国5G商用间接拉动的经济总产出约24.8万亿元，间接带动的经济增加值达8.4万亿元。

　　（Market）三个方面对具体应用进行评估，一方面分析不同应用的5G相关性，另一方面评价发展进度和判断未来发展空间。

　　根据5G应用评估体系（CMM模型），本白皮书筛选出5G十大先锋应用领域：VR/AR、超高清视频、无人机、车联网、工业互联网、智能电网、智慧医疗、智慧教育、智慧金融、智慧城市。针对每个领域，将从5G对行业服务促进作用、5G的应用现状、面临的挑战、未来的发展节奏等四个方面进行描述。

　　此外，各地纷纷成立5G有关产业联盟和研究机构，为5G发展搭建合作平台和创新平台，截至2019年9月底，我国共成立省市级5G联盟累计50余个。我国电信运营企业在重点城市、典型领域开展应用示范。中国移动成立了5G联合创新中心，汇聚400余家成员单位，其“5G”计划提出面向工业、农业等14个重点行业进行5G应用开发，面向大众重点开发5G超高清视频、5G快游戏等应用；中国联通网络研究院设立了5G创新中心，下设新媒体、智能制造、智能网联、智慧医疗、智慧教育、智慧城市等10个行业中心，并编制六大行业5G工作指引。

　　全球5G应用整体处于初期阶段。根据中国信息通信研究院监测，截至9月30日，全球135家运营商共进行或即将进行的应用试验达到391项。AR/VR、超高清视频传输（4K或8K）、固定无线接入是试验最多的三类应用。在行业应用中，车联网、物联网、工业互联网受到广泛关注。整体来看，全球5G应用整体处于初期阶段，主要应用场景是增强型移动宽带业务，行业融合应用仍在验证和示范中。美国家庭宽带成为最受关注的5G应用之一。美国四大移动运营商全部商用5G，在若干个重点城市推出服务，覆盖城市重合度高，相继推出5G固定无线接入的服务；在工业互联网方面，AT&T正在探索基于4K视频的安全监测、AR/VR员工培训及定位服务；与此同时，美国也在尝试5G与VR/AR用于医疗领域，帮助临终患者减少慢性疼痛和焦虑等。FCC通过采取一些举措促进5G技术向精准农业、远程医疗、智能交通等方面的创新步伐，如设立204亿美元的“乡村数字机遇基金”等。韩国出台5G战略，引领5G用户发展。韩国“5G”战略选定五项核心服务和十大“5G”战略产业，其中五项核心服务是：沉浸式内容、智慧工厂、无人驾驶汽车、智慧城市、数字健康。在商用进展方面，韩国运营商针对VR、AR、游戏推出基于5G的内容和平台活动。截至2019Q3，韩国5G用户数超过300万，占据全球5G商用大部分市场份额。韩国用户发展速度快主要得益于运营商加速建网，手机高额补贴，内容应用丰富，提速不提价。

　　5G融合应用体系包括4K/8K超高清视频、VR/AR、无人机/车/船、机器人四大类通用应用。在能力增强方面，5G可支持未来视频图像分辨率向4K/8K演进，推动视频采编传播等多环节变革；5G云VR/AR借助云端渲染能力，在降低对终端硬件要求的同时提升沉浸体验；5G为网联无人机/车/船赋予实时超高清图传、远程低时延控制、永远在线等重要能力，提升运行效率；5G＋机器人云端大脑通过共享计算、存储、数据和智能，可降低成本，助力机器人规模化部署。从应用范围来看，该四类应用正逐步成为各个行业应用的重要组件，如4K/8K超高清视频广泛应用于赛事直播、工业检测、远程医疗会诊、安防等领域，VR/AR支持游戏、教育、培训、影视、金融、医疗等领域创新型应用，无人机/车/船、机器人扩大了工业、交通、医疗、环保、安防、物流等行业的服务范围，提高了智能化水平。

　　2019年6月21日，在工业和信息化部指导下，中国信息通信研究院牵头成立了5G应用产业方阵，立足于搭建5G应用的融合创新平台，解决共性技术产业问题，形成5G应用产业链协同，实现5G应用的孵化与推广，促进5G应用蓬勃发展。全国各省市纷纷布局5G，5G应用成为关注重点。北京、浙江、重庆、江西等地方政府积极出台5G指导文件，强化政策保障。据统计，截至2019年9月底，我国各省市共出台5G政策文件累计40余个。包括发展规划、行动计划、实施方案、基站规划建设支持政策等，积极推进5G网络建设、应用示范和产业发展。相比于2018年5G政策侧重产业发展和网络建设，2019年出台的政策将5G应用发展作为重点。

　　2018年5G的R15版本标准已经冻结，奠定了面向以超高清视频为主的eMBB业务的5G网络商用基础。在美国，Verizon发布5G内容运营策略，成为电视及视频内容聚合方，为用户提供YouTube和Apple TV 4K服务。韩国SKT、KT等运营商基于在平昌冬奥会上的5G试商用，在2018年底正式为用户提供5G视频类应用，包括同步观看、交互时间片段、360度虚拟现实直播、全方位视觉等服务。超高清视频已成为全球主流电信运营商5G网络商用后的首批目标业务。

　　三是5G应用将拓展创新创业新空间。5G促进应用场景从个人消费领域拓展至行业生产服务领域，除带动信息产业就业机会以外，还将创造大量具有高知识含量的就业机会，比如，5G将催生工业数据分析、智能算法开发、行业应用解决方案等新型信息服务岗位，并培育基于在线平台的灵活就业模式。据测算，到2025年，5G将直接创造就业岗位超过300万个。

　　5G融合应用体系包括3大应用方向、4大通用应用和X类行业应用。随着商用进程全面开启和网络建设加速推进，5G与垂直行业的融合应用成为未来发展的关键所在。2019年我国5G应用在广度、深度、技术的创新性等方面都有一定的进步。各地方各行业5G创新应用百花齐放，一些应用逐渐从单一化业务探索、试点示范阶段进入体系化应用场景、复制推广阶段。从应用方向上看，5G应用包括产业数字化、智慧化生活、数字化治理三大方向；5G通用应用（即未来可能应用于各行业各种5G场景的应用）包括4K/8K超高清视频、VR/AR、无人机/车/船、机器人四大类；5G应用到工业、医疗、教育、安防等领域，还将产生X类创新型行业应用。

　　中国电信积极开展5G云创新业务、5G行业应用和5G工业互联网三方面5G示范应用，包括智慧警务、智慧交通、智慧生态、智慧党建、媒体直播、智慧医疗等共10大行业。

　　<.3 5G融合应用为经济发展注入新活力

　　作为通用网络技术，5G将全面构筑经济社会数字化转型的关键基础设施，5G与垂直行业的融合应用将孕育新兴信息产品和服务，改变人们的生活方式，促进信息消费，并逐步渗透到经济社会各行业各领域，重塑传统产业发展模式，并拓展创新创业空间。

　　欧盟5G应用涵盖工业互联网及其他多种应用场景。欧盟于2018年4月成立工业互联与自动化5G联盟（5G-ACIA），旨在推动5G在工业生产领域的落地。欧盟5G应用试验涉及工业、农业、AR/VR、高清视频、智慧城市、港口等多场景。英国伍斯特郡5G工厂探索使用5G进行预防性维护、远程维修指导等应用；德国电信在汉堡港的船舶上安装了5G传感器以支持实时传输行驶轨迹和环境数据，还将交通灯接入5G网络，远程控制交通流量；俄罗斯运营商MegaFon旨在开发智能城市、物联网、VR/AR等5G应用试点项目。

　　4G技术无法支撑超高清视频传输。超高清视频分辨率要达到4K甚至8K，而且帧率要达到50帧以上，图像采样比特数提升到10比特，同时图像增加HDR标准，对带宽的需求在几十兆到上百兆，而多屏同传等创新应用的带宽需求再增加数倍，当前4G网络的平均用户体验速率仅为20-30Mbps，已无法满足要求。在4G通信时期，超高清视频、VR全景视频等大数据量视频主要以硬件存储本地播放的形式存在，传播不便捷，用户数量较少，难以形成大规模产业。5G的大带宽、低时延特性解决了超高清视频等大带宽业务传播的技术问题，推动了行业的发展。超高清视频应用正成为现阶段运营商及5G商用相关方探索的最大亮点，有望成为5G前期部署的主要应用场景和业务拉动的重要驱动力。

　　一是5G应用能够显著促进信息消费。5G将实现人与人、人与物、物与物的广泛连接，不仅直接推动5G手机、智能家居、可穿戴设备等产品消费，还可培育诸如超高清视频、下一代社交网络、VR/AR浸入式游戏等新型服务消费。根据中国信息通信研究院测算，预计2020到2025年，带动新型信息产品和服务消费超过8万亿元。