《來了 5G大會》20210801

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文/小

來源:鮮棗課堂(ID:xzclasscom)

2021年上半年,國內5G推進取得了不錯的進展。

根據工信部最新的數據統計,截止6月底,國內5G基站數量達到96.1萬,即將突破百萬大關。而國內5G終端連接數,也相比年初猛增83.4%,達到了驚人的3.65億,佔全球總數的80%以上。

就在5G一路高歌猛進的同時,國家對5G的發展戰略做出了新的調整。

2021年7月,工信部等十部門聯合發佈了《5G應用“揚帆”行動計劃》。根據這份計劃,國家將大力推動5G行業應用的落地,深入推進5G應用新產品、新業態、新模式,爲經濟社會各領域的數字化轉型、智能升級、融合創新提供有力支撐。

這意味着,5G在垂直行業領域,開始了真正的爬坡期。爬坡的成敗,直接影響到數字化轉型這場重要戰役的進程和走向。

R16——5G真正的核心能力

衆所周知,5G分爲三大應用場景,分別是eMBB(增強型移動寬帶)、uRLLC(低時延高可靠通信)、mMTC(海量物聯網通信)。

eMBB是4G時代MBB(移動寬帶)的升級,主要側重於網絡速率、帶寬容量、頻譜效率等指標。目前我們使用的5G手機通信,就屬於eMBB場景。

而uRLLC和mMTC,前者側重可靠性和時延,後者側重連接數和能耗。兩者都是主要服務於行業互聯網,包括工業、能源、物流、教育、金融等垂直行業領域。

作爲5G標準的制定者,3GPP將上述三大應用場景安排在兩個階段予以實現,也就是大家所熟知的R15和R16階段。

R15主要針對eMBB場景,標準凍結於2019年3月。R16,則是針對uRLLC和mMTC場景,標準凍結於2020年7月。

相比於爲消費互聯網服務的R15,R16關注的是垂直行業的需求實現,以及5G整體系統的性能提升。R16的主要功能包括面向智慧交通(遠程駕駛、自動駕駛)領域的5G V2X,面向工業互聯網領域的uRLLC增強以及TSN時間敏感網絡。此外,還包括LAA、非授權頻譜(NR-U)、定位增強、MIMO增強、功耗改進等。

R16的凍結,意味着5G標準的真正完成,也標誌着5G面向垂直行業應用的探索,正式啓動。

如今,整整一年過去了,我們欣喜地看到,5G在工業製造、交通港口、煤礦油田、醫療健康等行業,孵化了大量燈塔項目,樹立了衆多示範標杆。5G不僅推動了各個行業的數字化轉型,還激發了整個社會的融合創新,加速了“數字中國”的建設進程。

近日,紫光展銳聯合中國聯通,成功完成了全球首個基於3GPP R16標準的eMBB+uRLLC+IIoT的端到端業務驗證,意義更是非比尋常。

在驗證過程中,R16基於工業互聯場景,展示了1微秒高精度授時、1毫秒空口時延、5毫秒以內端到端時延、99.999%可靠性等多項特性,完美實現了差動保護、高精度機器協作以及工業局域網等實例。

接下來,我們詳細看看R16增強特性究竟意味着什麼,會給產業帶來怎樣的改變。

R16的關鍵特性分析

首先我們看時延。

1毫秒空口時延、5毫秒以內端到端時延,意味着什麼呢?

我們傳統的4G LTE網絡,時延一般在幾十毫秒。雖然看似已經很低,但是對於工業製造、智能電網來說,依舊不夠。在“控制論”裏,時延是非常關鍵的參數。網絡的時延更高,意味着系統的反應速度更慢,控制精度更低,效率下降。

例如,工業製造裏面的機器人單點焊接或油漆噴塗場景。

首先,我們需要用一個攝像頭去監測、定位,找到需要焊接的焊點,或者需要噴漆的位置。攝像頭獲得數據後,上傳到雲端進行處理,然後雲端下達指令給機械臂,完成焊接或噴漆操作。

如果網絡時延太高,將導致整個操作時間的增加,效率下降。甚至有可能提升次品率,進而增加企業的成本。

對於車聯網來說,時延更是敏感指標。時速120公里的汽車,每多出10毫秒的時延,就意味着多出了33.3釐米的剎車距離,這可能就決定了人的生命安危。

時延除了追求極低值之外,還要保證其穩定性。也就是說,時延的抖動值,必須控制在一個穩定的範圍之內。否則,也會造成一系列的效率、質量和安全性問題。

5G將可靠性從99.9%提升到99.999%,主要是基於信道冗餘傳輸等設計。可靠性的提升,意味着5G可以應用於更多的場景。

第三點,高精度授時。

高精度授時是一個很容易被忽視的5G特性。很多人不明白,爲什麼要授時,授時精度達到微秒(μs)級,有什麼意義。

其實,授時的作用很簡單,就是服務於不同物體之間的協同合作。通過高精度授時,機械臂和機械臂之間,AGV(無人小車)和AGV之間,纔可以完美同步,實現無縫銜接。

另一個高精度授時的經典場景,是智能電網。

我們都知道,電網使用的是交流電,電流方向是隨時間變化的。當不同的電網設備進行併網時,如果時間不一致,你波峯波谷就不一致,輕則帶來多餘的能量損耗,重則直接短路,毀壞設備,癱瘓電網,造成大規模停電事故。

此外,針對電網的繼電保護裝置、自動化裝置、能量管理系統等,高精度授時可以更好地滿足事件順序記錄、故障錄波、實時數據採集時間一致性要求,確保線路故障測距、相量和功角動態監測、機組和電網參數校驗的準確。

最後,我們再來看看5G LAN。

5G LAN實際上屬於5G專網技術,相當於將公網部署的方式下沉。在園區內,通過5G協議,構建一個“局域網(LAN)”場景,讓不同的設備很方便地互相通信。

這一技術不僅大幅降低了網絡部署成本,縮短了建網週期,還可以滿足很多企業用戶“數據不出廠”的需求,增強安全性和私密性。結合邊緣計算技術,5G LAN可以給用戶提供一個低時延、高可靠性的私密網絡,保證智能製造的穩步推進。

5G爬坡,真正的關鍵在於芯片

R16標準帶來的增強特性,爲5G賦能百行千業奠定了堅實的基礎,也爲催生數字產業生態創造了良好的條件。

然而,真正想要做好垂直行業的5G應用落地,挖掘R16的全部潛能,並不是一件容易的事情。

紫光展銳和中國聯通爲什麼要做端到端的業務驗證?正是因爲端到端的全面能力提升,才能消除木桶效應,展現真正的5G。

全面能力,按聯通的說法,包括“端、網、雲、邊、業”這五個核心要素。其中,最基礎的就是“端(終端)”。

終端,是物聯網的神經末梢。它肩負着將傳感器數據送入網絡及雲中心的重任。雲中心的控制指令,也需要通過它傳達給設備,實現控制意圖。

5G的到來,不僅考驗網絡,更加考驗終端。5G R16大帶寬、低時延、高可靠性的特點,要求終端必須大幅提升自身性能,完全匹配R16的特性要求。

終端的性能由誰決定呢?沒錯,繞來繞去,我們終於找到了問題的關鍵,那就是——芯片。

想要實現“萬物互聯”,必須先實現“萬物有芯”。相比於“網”和“雲”,我們在“芯”這個領域,面對更加嚴峻的形勢。

因爲衆所周知的原因,目前全球公開市場擁有5G能力的基帶芯片玩家只剩下4家公司,即高通、三星、聯發科、展銳。展銳,是唯一的中國大陸本土企業。

近年來,國家不斷加大對芯片半導體產業的重視和投入,國內的產業生態已經有了明顯的改觀。但是,芯片領域的競爭是一場持久戰。想要獲得最後的勝利,我們還有很長的路要走。

總之,5G的成敗在於產業,產業的基礎在於終端,終端的命脈在於芯片。只有芯片企業崛起,才能增加在全球數字化產業革命中的硬實力,確保數字經濟的穩步發展,數字化轉型的最終成功。芯路漫長而曲折,國人當奮進而求索!

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