5G网络应用场景和业务特征分析

 

 

1 5G满足的业务能力

3GPP 5G标准由R15和R16组成。第一个商用版本R15已于2018年6月冻结,第二阶段版本R16将于2019年底冻结。5G R15版本标准主要面向5G eMBB(enhanced Mobile BroadBand,增强移动宽带)业务场景，提供大带宽的无线接入能力，并完成5G核心网革命性的关键技术和新架构的设计。中国移动2020年商用的5G即是R15版本,R15版本5G可提供10Gbps的超大带宽能力和端到端时延10ms的低时延能力。受制于2.6GHz同频组网空口帧结构，2.6GHz NR空口时延将增加2ms至6ms。

 

如图1 5G满足的网络能力所示。

 

按照IMT-2020和3GPP S1工作组对5G 技术能力和需求的定义，5G技术提供的网络能力将满足三大极限业务场景业务需求，5G R16版本将满足全部业务需求。5G eMBB(enhancement Mobile Broadband,增强移动宽带)提供最高可达10Gbit/s的高速率、高带宽业务能力，可支持超高清3D视频、VR、AR等业务。5G MMTC(Massive Machine Type Communication,大规模机器通信)提供低功耗、高达1000,000/km2的连接密度能力，可支持监控、传感器、智慧城市等应用。URLLC（Ultra-reliable and low latency communications,）提供可达1ms的超低时延、高可靠性通信能力，可支持自动驾驶、远程医疗、智慧工厂、人工智能等应用。因此5G技术应用领域广泛，可促进各行各业的智能化和自动化通信需求。5G提供的技术能力融入各行各业，将改变社会生活和生产方式，带动智慧化社会的发展。

 

 

2 5G 第一阶段R15应用场景和业务特征分析

2.1 从应用示范看垂直行业需求

在工信部组织的5G示范应用项目中，对7个领域11个应用面向垂直行业进行应用需求和5G网络能力对接，根据对各类应用的业务特性分析， 总结出5G 初期的典型业务特征如下：

 

（1）5G主要用于提供高清视频类业务，如4K高清视频/VR/AR/MR监控、直播、培训、交互式通信、游戏娱乐，可应用于各个行业；

 

（2）5G可用于远程操控无人机或机器人，无人机和机器人作为高清视频的载体，完成设备巡检、监控、远程医疗等的视频回传。

 

（3）5G可用于低速（如低至20km/h）的远程驾驶、固定路线或封闭道路的自动架驶业务。

 

以现阶段最火热的VR和无人机的业务指标要求为例说明，

 

5G R15的网络能力来看，无法满足时延低于8-10ms的应用，且无法满足高可靠的专网业务需求，但可满足大带宽的应用场景，为用户提供更高速率和更好的业务体验。对比4G网络无法提供的业务，5G可提供包括360 度视频、4K/8K高清视频的直播娱乐节目和体育赛事；高速或中低速移动的交通工具上的信息服务；虚拟现实（VR）、混合现实（MR）、增强现实（AR）应用。为支持语音会话过程中的交互任务完成，5G系统将支持交互式会话服务的低延迟语音编码(100ms，单向口对耳)。涉及场景包括密集城区、重要体育、娱乐场馆、会议中心等。网络可为用户提供的单用户体验速率。

 

 

注：吞吐量=全量用户密度*体验速率*激活比

 

       5G R15可满足端到端时延大于10ms 的低时延业务需求，可满足部分工业制造、智慧园区、监控专网等的应用需求。应用场景涉及工业制造和园区中的流程自动化控制，端到端时延要求50ms，如炼油厂的流程控制等；监控专网中的配电网络和智能交通系统,端到端时延要求10-25ms。其中工业和园区应用场景只需局部无线覆盖，配电网络和智能交通系统需要广域无线覆盖。而对于工业制造中的运动控制，如对机械臂的操控，端到端时延要求在1ms左右，R15网络无法满足业务需求。低时延场景业务需求如表4所示。

 

 

2.2 5G第一阶段应用场景总结

从行业需求的角度看，网联无人机应用渗透到多个行业，高清视频应用成为各个行业的工具，工业机器厂应用于智慧工厂和园区。

 

综上所述，在面临4G到5G网络革新和演进的技术替代中，用户增加、终端改进、资费下降、应用和内容更加丰富、技术进步多因素将驱动数据流量增长。同时5G关键技术面向垂直行业连接和控制需求，将有效推动社会生活和工业生产的智能化进步。本文基于前期研究，提出5G技术第一阶段主要面向的应用场景

5G网络的定位将是满足热点区域大带宽需求和面向垂直行业的数字化、智能化的连接需求。

 

3 总结

本文结合5G网络部署需求及5G应用示范业务场景分析，提出5G第一阶段部署业务的特征和网络能力需求，进而提出5G部署场景的预判。5G业务应用场景总结如下：

 

（1）eMBB大带宽典型业务：

 

    ? 360 度视频、4K/8K高清视频业务

 

    ? 虚拟现实（VR）、混合现实（MR）、增强现实（AR）

 

（2）eMBB低时延典型业务：

 

    ? 无人机指挥控制

 

    ? 工业机器人远程控制

 

    ? 低速远程驾驶

 

（3）eMBB主要应用行业和场景：

 

    ? 娱乐节目、会议和赛事直播

 

    ? 政府、交通、工业能源等行业的巡检、监控、维修等视频回传

 

    ? 政府、教育、医疗、交通、工业能源、娱乐等互动交互