2020年中国5G在物联网行业应用概览.pdf

5G（5th-generation mobile networks）是第五代移动通信技术，也是对现有的2G、3G、4G、WiFi等无线接入技术的延伸。作为最新一代移动通信技术，5G依托全新的网络架构，具备高速率、低延时、高可靠性、大带宽等优势，不仅将满足“人与人”之间的多元化通信需求，还将逐步渗透至物联网、工业自动化、无人驾驶等领域，解决“人与物”、“物与物”的通信连接问题。终端设备数量不断增长是物联网行业发展的重要特点，而5G技术可实现100万个设备/km2连接密度，相比4G技术提升10倍，为物联网发展提供核心技术支撑。本报告将主要分析5G在物联网行业应用最突出的5大应用场景。工业互联网5G网络具备高速率、低时延、高可靠、海量链接、产业链条长等特点，满足工厂内外的网络需求，促进工业互联网中的控制类、采集类、交互类等业务场景的发展。泛在电力物联网5G技术在传输速率、延时、连接密度、可靠性等方面远高于4G通信技术，与电力网络发展需求契合度高，5G技术应用是泛在电力物联网建设主线任务之一。视频监控5G技术可满足超高清、高帧率、宽动态视频监控的数据传输速率要求，能进一步推动人工智能技术在视频监控领域加深赋能，推动视频监控智能化。企业推荐：云智软通、千通科技、智能云科概览摘要52020 LeadL名词解释-065G在物联网行业应用背景-075G技术定义及特征-075G赋能物联网-08中国5G物联网市场规模-105G在物联网行业的典型应用场景-11车联网-11工业互联网-13泛在电力物联网-14智能表计-15视频监控-165G在物联网行业应用主要挑战-175G在物联网行业应用相关政策法规分析-185G在物联网行业应用发展趋势-19小基站应用推广步伐逐步加快-195G技术标准进一步优化-205G在物联网行业应用竞争格局-215G物联网投资企业推荐-22云智软通-22千通科技-24智能云科-26专家观点-28方法论-29法律声明-30目录62020 LeadL频谱效率：数字通信系统的链路频谱效率定义为净比特率（有用信息速率，不包括纠错码）或最大吞吐量除以通信信道或数据链路的带宽（单位：赫兹）。移动性：移动通信系统重要的性能指标，指在满足一定系统性能的前提下，通信双方最大相对移动速度。非独立组网模式（NSA）：使用现有的4G基础设施，进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输。独立组网模式（SA）：指新建5G网络，包括新基站、回程链路以及核心网。Massive MIMO：大量天线波束赋形，大量天线组成的阵列在同一时间和频率资源空间上分离多位用户的需求。分布式能源：分布在用户端的能源综合利用系统。NFV：Network Functions Virtualization，网络功能虚拟化，利用虚拟化技术，将网络节点阶层的功能，分割成几个功能区块，分别以软件方式实作，不再局限于硬件架构。LoRa：由Semtech公司研发的低功耗广域网无线通信技术。蜂窝通信技术：采用蜂窝无线组网方式，通过无线通道将终端和网络设备相连接，用户在活动中可相互通信。NB-IoT：Narrow Band Internet of Things，窄带物联网由通信行业标准化组织3GPP制定的构建于蜂窝网络的标准化物联网授权频谱通信技术。QoS保障：Quality of Service，服务质量，一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制。网络切片：一种按需组网的方式，可以让运营商在统一的基础设施上分离出多个虚拟的端到端网络，每个网络切片从无线接入网承载网再到核心网上进行逻辑隔离，以适配各种各样类型的应用。名词解释72020 LeadL5G在物联网行业的应用背景5G技术定义及特征5G具备高速率、低时延、高可靠性、大带宽等优势，不仅将满足“人与人”之间的多元化通信需求，还将解决“人与物”、“物与物”的通信连接问题5G技术定义5G（5th-generation mobile networks）是第五代移动通信技术，也是对现有的2G、3G、4G、WiFi等无线接入技术的延伸。作为最新一代移动通信技术，5G依托全新的网络架构，具备高速率、低延时、高可靠性、大带宽等优势，不仅将满足“人与人”之间的多元化通信需求，还将逐步渗透至物联网、工业自动化、无人驾驶等领域，解决“人与物”、“物与物”的通信连接问题。5G将与大数据、云计算、人工智能、物联网等新一代信息技术一同开启信息通信时代的黄金10年。能量效率：较4G提升百倍连接密度：100万个设备/km2低中高时延：1ms空间容量：10Mbit/s/m2用户体验数据速率：100Mbps-1Gpbs频率效率：较4G提升3倍峰值数据速率：10-20Gbps移动性：500km/h红色为eMBB、灰色为uRLLC、黄色为mMTC；从低到高代表应用场景对性能指标的需求程度5G三大应用场景的关键性能指标5G网络的三大应用场景国际标准化组织3GPP为5G应用场景定义了三大方向，包括增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）、海量机器通信（mMTC）:（1）增强型移动宽带（eMBB）：在现有移动宽带业务场景的基础上，eMBB通过提供更高体验速率和更大带宽的接入能力，优化人与人之间的通信体验。在此场景下，用户体验速率可达100Mbps至1Gbps（4G最高体验速率为10Mbps），峰值速度可达10至20Gbps。eMBB场景主要面向3D/4K/8K超高清视频、AR/VR、云工作/娱乐、5G移动终端等大流量移动宽带业务；（2）超高可靠低时延通信（uRLLC）：uRLLC应用场景提供低时延和高可靠的信息交互能力，支持互联物体间高度实时、精密及安全的业务协作。在此场景下，端到端时延为ms级别（如工业自动化控制时延约为10ms；无人驾驶传输时延低至1ms），可靠性接近100%。uRLLC场景主要面向工业自动化、车联网、无人驾驶、远程制造、远程医疗等业务；（3）海量机器类通信（mMTC）：mMTC应用场景主要是人与物之间的信息交互，通过提供高连接密度时优化的信令控制能力，支持大规模、低成本、低消耗IoT设备的高效接入和管理。在此场景下，连接设备密度为每平方公里100万台装置连接，中端电池使用寿命达15年。mMTC场景主要面向智慧城市、智能家居、智能制造等。来源：罗兰贝格，广发证券研究所，头豹研究院编辑整理82020 LeadL5G在物联网行业的应用背景5G技术赋能物联网（1/2）终端设备数量不断增长是物联网行业发展的重要特点，而5G技术可实现100万个设备/km2连接密度，相比4G技术提升10倍，为物联网发展提供核心技术支撑物联网定义物联网指通过RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）、感应器等信息传感设备及技术，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网是在互联网基础上进一步拓展而成，可实现物与物、人与物之间的通信、数据传输，形成物与物、人与物相连的互联网。物联网可分为四层组成架构，分别为感知层、传输层、平台层和应用层。物联网组成架构来源：头豹研究院编辑整理传感器RFID定位系统二维码有线传输无线传输连接管理平台设备管理平台应用开发平台广域网局域网授权频谱非授权频谱安防工业物流农业医疗采集和识别物理信息向平台层传输来自感知层的信息感知层应用层传输层平台层汇总、处理和分析来自感知层的数据将处理分析后的数据信息应用到具体领域5G技术赋能物联网无线传输技术是物联网传输层的主流网络通信技术，可分为广域网技术和局域网技术，而广域网技术还可分为授权频谱技术和非授权频谱技术，5G技术属于授权频谱技术。终端设备数量不断增长是物联网行业发展的重要特点，而5G技术可实现100万个设备/km2连接密度，相比4G技术提升10倍，为物联网发展提供核心技术支撑。在智慧水务、智慧燃气、智慧烟感等低功耗应用场景中，终端数量增长趋势尤为突出，5G技术在此类场景中的性能优势将愈发显现。5G技术具有低时延、高可靠优势，可有效满足车联网、工业互联网等物联网相关应用场景的网络通信要求。视频监控是智慧城市的重要组成部分，而高速率、高宽带的5G技术有力推动视频监控高清化、智能化，从而显著加快智慧城市建设步伐。92020 LeadL5G技术在物联网行业应用指以5G技术为物联网传输层的核心传输技术，将感知层采集的物体信息进一步传输与交换，以实现人与物、物与物互通互联。5G技术具有增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）、海量机器类通信（mMTC）三种网络切片类型，按5G网络切片功能应用程度的不同，5G技术在物联网领域的应用场景类型可分为以eMBB为主要功能的应用场景，以uRLLC为主要功能的应用场景，以mMTC为主要功能的应用场景，以及三种功能应用程度相近的应用场景。其中，以eMBB为主要功能的应用场景包括视频监控、无人机等，以uRLLC为主要功能的应用场景包括车联网、工业互联网等，以mMTC为主要功能的场景包括智能表计、智能家居等，三种功能应用程度相近的应用场景包括泛在电力物联网、智慧城市等。而从现阶段的发展情况分析，5G在物联网领域应用发展步伐较快的场景包括车联网、工业互联网、泛在电力物联网、智慧表计、视频监控等，本报告主要分析5G技术在此5大物联网场景的应用发展状况。以eMBB为主要功能：高速率、高宽带5G在物联网行业的应用背景5G技术赋能物联网（2/2）从现阶段的发展情况分析，5G在物联网领域应用发展步伐较快的场景包括车联网、工业互联网、泛在电力物联网、智慧表计、视频监控等增强型移动宽带（eMBB）超高可靠低时延通信（URLLC）海量机器类通信（mMTC）视频监控车联网工业互联网泛在电力物联网智能表计5G物联网主要应用场景对应5G网络切片功能情况5G技术在物联网行业的应用低中高以uRLLC为主要功能：低时延、高可靠以mMTC为主要功能：大连接量三种功能应用程度相近5G技术在物联网行业的应用场景类型来源：头豹研究院编辑整理5G技术优势：峰值数据速率达10-20Gbps，用户体验数据速率：100Mbps-1Gpbs代表场景：视频监控、无人机5G技术优势：时延达1ms，可靠性近100%代表场景：车联网、工业互联网5G技术优势：连接密度达100万个设备/km2代表场景：智能表计、智能家居三种网络切片功能在此类应用场景中的应用程度相近代表场景：泛在电力物联网、智慧城市102020 LeadL5G在物联网行业的应用背景中国5G物联网市场规模现阶段，5G在物联网行业的应用仍处于初步阶段，而伴随着5G技术赋能逐步加深，物联网应用场景将不断增多，5G物联网市场将迎来快速发展期2.16.510.414.819.505101520252020预测2021预测2022预测2023预测2024预测亿美元中国5G物联网市场规模年复合增长率2020-2024年预测74.6%中国5G物联网市场规模（按应用规模），2020-2024年预测来源：中国民生银行研究院，头豹研究院编辑整理中国5G网络部署情况中国通信运营商总体投资规模中国民生银行研究院数据显示，中国通信运营商5G投资规模将达1.23万亿元，相比4G投资规模增长68%，建设周期为3-5年，2019-2022年为资本投入高峰期，其中2019年投资规模约为500-1,000亿元，2020年投资规模约为2,000-3,000亿元。中国移动已建设：截至2020年1月底，中国移动已开通5G基站7.4万个，5G套餐用户数已经达到673.6万户。计划建设：力争2020年底5G基站数达到30万，确保2020年内在全国所有地级以上城市提供5G商用服务。中国联通、中国电信已建设：截至2020年2月底，中国联通已累计开通5G基站6.4万个，网络覆盖所有直辖市、主要省会城市。计划建设：中国联通与中国电信力争2020年上半年完成10万基站共建任务，三季度力争完成25万基站共建任务。中国5G物联网市场规模2019年10月31日，中国移动、中国联通、中国电信三大通信运营商公布5G商用套餐，并于11月1日上线5G商用套餐，中国正式进入5G商用时代。5G技术可实现海量物联终端设备相互连接，5G网络部署对物联网应用发展具有重要影响。中国民生银行研究院数据显示，中国通信运营商5G投资规模将达1.23万亿元，其中，2020年投资规模约为2,000-3,000亿元。从中国三大通信运营商的5G网络情况分析，中国移动计划2020年底完成30万5G基站建设任务，中国联通、中国电信力争2020年三季度完成10万5G基站共建任务，5G基站网络部署步伐日益加快，为物联网应用发展提供有力技术支撑。按5G技术在物联网行业应用场景（以eMBB为主要功能的应用场景，以uRLLC为主要功能的应用场景，以mMTC为主要功能的应用场景，以及三种功能应用程度相近的应用场景）的业务规模计算，中国5G物联网市场规模将从2020年的2.1亿美元增长至2024年的19.5亿美元，年复合增长率将达74.6%。现阶段，5G在物联网行业的应用仍处于初步阶段，而伴随着5G技术赋能逐步加深，物联网应用场景将不断增多，终端设备数量亦将进一步增长，5G物联网市场将迎来快速发展期。112020 LeadL5G在物联网行业的典型应用场景车联网（1/2）在车联网场景中，5G技术可充分发挥低时延、高可靠优势，为自动驾驶、编队行驶、远控驾驶等应用方案提供有力技术支撑车联网车联网指以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车与车、车与路、车与人及车与互联网进行无线通讯和信息交换的大系统网络。车联网可具体分为自动驾驶、编队行驶、远控驾驶三种应用方式。实时性移动性QoS保障数据流量单位区域连接数自动驾驶通信网络指标实时性移动性QoS保障数据流量单位区域连接数编队行驶通信网络指标远控驾驶通信网络指标实时性移动性QoS保障数据流量单位区域连接数5G在自动驾驶场景应用5G在编队行驶场景应用5G在远控驾驶场景应用来源：华为，头豹研究院编辑整理自动驾驶：自动驾驶汽车指通过计算机系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶技术标准共有L0-L5六个等级。无人驾驶对应该L4和L5级别标准，是自动驾驶技术的高级形态。5G技术应用：5G技术主要应用于自动驾驶汽车的环境链路层，使汽车与外部各类终端设备连接，以达到车与环境全方位感知的目的。5G技术具有低时延、高可靠优势，可满足自动驾驶应用需求。编队行驶：编队行驶指由司机驾驶的领头车辆通过传感终端带领数量无人驾驶货车行驶的模式。编队行驶可缩短车辆之间的距离，减少燃油消耗，降低对人力的依赖性。5G技术应用：编队行驶对通信网络的实时性、移动性要求高，5G技术具有低时延优势，可实现1ms级时延，可应用于3辆以上车辆组成的编队行驶。远控驾驶：远控驾驶指车辆由远程控制中心的司机控制，而无需驾驶者在车内控制车辆。遥控驾驶适用于高级礼宾、出租车、汽车代驾等场景。5G技术应用：遥控驾驶要求通信网络时延低于10ms，使系统接收和执行指令的速度达到人感知的速度，而5G技术的低时延优势突出，可实现1ms低时延，为远控驾驶应用方案提供有力技术支持。低中高低中高低中高122020 LeadL5G在物联网行业的典型应用场景车联网（2/2）C-V2X将纳入5G新空口特性，为自动驾驶和先进用例（如高吞吐量传感器共享、意图共享和3D高清地图更新）提供高吞吐量、宽带载波支持、超低延迟和高可靠性 捕捉行人运动规律 预测行人运动轨迹车人协同 V2P 车物协同 V2I 影视娱乐系统 智能操作系统车载系统 识别远距离交通事故 自主规划高效率路线车网协同 V2N车车协同 V2V 远距识别信号灯变化 接收交通指示牌信息 紧急避让车辆 急行车辆识别5G车联网环境下V2X应用范围覆盖车联网及车载系统V2X将逐步向5G演进V2X（Vehicle to Everything）指车与外界信息交换、协同，包括车人协同（V2P）、车网协同（V2N）、车物协同（V2I）、车车协同（V2V）。V2X技术包含DSCR及C-V2X技术，其中，C-V2X（Cellular V2X）是由3GPP定义的基于蜂窝通信的V2X技术，具有清晰5G演进路径。C-V2X将纳入5G新空口特性，为自动驾驶和先进用例（如高吞吐量传感器共享、意图共享和3D高清地图更新）提供高吞吐量、宽带载波支持、超低延迟和高可靠性。在5G国际标准Rel-16中，高级驾驶、扩展传感器、远程驾驶等多项议题被纳入讨论项目中，C-V2X向5G演进步伐逐渐加快。来源：头豹研究院编辑整理5G标准Rel-16包含多项V2X议题V2X相关议题内容高级驾驶实现半自动或全自动驾驶，当车辆间距离较长，每辆车辆与其附近的车辆通过传感器获得距离信息，从而让车辆根据其轨迹进行协调扩展传感器扩展传感器可通过本地传感器采集的原始数据，包括车辆、RSU、行人设备、V2X应用服务器等，从而增强车辆对环境的感知远程驾驶远程驾驶可让远程驾驶员或V2X应用程序能为无法驾驶的乘客或位于危险环境中的远程车辆操作远程车辆编队行驶编队行驶中的所有车辆均接收来自领队车辆的定期数据，而车辆间的制动距离需严格控制在制定范围内，对网络时延要求极高车辆服务质量应用程序能在发生实际变化之间及时估计并通知服务质量变化情况，使3GPP系统能根据V2X应用程序的服务质量需求进行修改自动化水平自动驾驶可根据车载电脑系统在操控中代替人工的程度分为6个级别，3GPP系统提供所有自动化水平的预期性能132020 LeadL5G在物联网行业的典型应用场景工业互联网5G网络具备高速率、低时延、高可靠、海量链接、产业链条长等特点，满足工厂内外的网络需求，促进工业互联网加速发展工业互联网工业经济数字化、网络化、智能化是当前新一轮产业变革兴起和工业4.0时代的核心，而工业互联网为工业4.0的发展提供实现方式和支撑力。工业互联网是利用互联网及新一代信息技术（如通信网络技术、物联网、云计算等）与工业系统全方位深度融合所形成的新型产业和应用生态。工业互联网通过传感器、智能设备等感知终端采集海量工业数据，并结合互联网平台进行数据分析，实现生产链整体数据的联通和泛在连接，从而更有效地发挥智能机器设备的潜能，提高生产效率、生产管控质量及安全性。工厂外业务工厂外网络需求工厂外网络性能指标控制类业务低延时：端到端时延毫秒级，抖动微秒级高可靠性：99.999%的可靠性同步精度：百纳秒级交互类业务高传输速率：体验速率为Gbps级工厂内业务工厂内网络需求工厂内网络性能指标控制类业务采集类业务低延时：端到端时延毫秒级，抖动微秒级低功耗：终端寿命可达10年以上同步精度：百纳秒级大连接：百万终端/km2低功耗：终端寿命可达10年以上交互类业务高传输速率：体验速率为Gbps级单项传送类业务高传输速率：体验速率为Gbps级采集类业务大连接：百万终端/km2低功耗：终端寿命可达5年以上高移动速率：500km/hr5G时间敏感网络技术保障工业互联网业务实现端到端的低延时5G高频和多天线技术支持制造工厂的精准定位和高宽带通信，提升远程操控业务的操作精准度5G网络切片技术支持多业务场景、多服务质量、多用户和多行业的隔离和保护5G边缘计算加速工业IT与OT网络融合，支持及提升工厂边缘智能化5G为工业互联网提供重要支持满足工厂内外部不同的网络需求5G网络技术赋能工业互联网发展5G赋能工业互联网来源：电子发烧友，头豹研究院编辑整理5G凭借自身优势促进工业互联网中的控制类、采集类、交互类等业务场景的发展。（1）控制类业务：5G满足工厂远程操控、设备生产线控制等控制类业务的低时延（端到端毫秒级、抖动微秒级）和同步精准（百纳秒级）的需求，有助于提高远程操控的精准度，以及提高工人对生产线的控制能力；（2）采集类业务：基于5G网络，生产材料运输机器人等采集类业务能够获得100万个终端/km2的大连接量，促进企业生产效率的提升；（3）交互类业务：基于5G网络，人机交互、机机交互等交互类业务的传输速率可达Gbps级别，大幅降低交互延迟和提高数据信息传输的实时性。142020 LeadL5G在物联网行业的典型应用场景泛在电力物联网5G技术在传输速率、延时、连接密度、可靠性等方面远高于4G通信技术，与电力网络发展需求契合度高，5G技术应用是泛在电力物联网建设主线任务之一泛在电力物联网泛在电力物联网（UEIOT，Ubiquitous Electric Internet of Things），指通过移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，形成具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。2019年10月，国家电网公司发布泛在电力物联网白皮书2019，提出到2021年初步建成泛在电力物联网，到2024年建成泛在电力物联网。5G赋能泛在电力物联网第一阶段（2019-2021年）第二阶段（2022-2024年）建设目标初步建成泛在电力物联网建成泛在电力物联网对内业务基本实现业务协同和数据贯通，电网安全经济运行水平，公司经营绩效和服务质量显著提升实现全业务在线协同和全流程贯通，电网安全经济运行水平和公司经营绩效和服务质量达到国际领先对外业务初步形成能源互联网产业集群和生态圈，新兴业务协同发展，能源互联网生态初具规模建成公司级智慧能源综合服务平台，形成共建共治共赢的能源互联网生态圈基础支撑初步实现统一物联管理，初步建成统一标准、统一模型的数据中台，具备数据共享及运营能力；基本实现对电网业务和新兴业务的平台化支撑实现统一物联管理，建成统一标准、统一模型的数据中台，具备数据共享及运营能力；实现对电网业务与新兴业务的平台化支撑国家电网公司泛在电力物联网建设目标业务类别典型电力终端网络切片类型智能分布式配电自动化智能分布式配电终端、智能DTUuRLLC用电负荷需求侧响应负荷管理控制终端uRLLC分布式能源调控分布式采集、控制终端mMTC高级计量集中器、智能电表mMTC变电站巡检巡检机器人eMBB输电线路巡检无人机、高清摄像头、线路故障指示器eMBB配电房视频综合监控移动高清摄像头eMBB移动现场施工作业管控移动作业终端eMBB应急现场自组网综合应用无人机、智能头盔eMBB电网应用场景与5G切片类型匹配情况来源：国家电网公司，头豹研究院编辑整理电力网络面临诸多建设新需求，如分布式连接增多、时延要求更低、数据传输速率要求更高、设备连接数量不断提高等，而5G技术在传输速率、延时、连接密度、可靠性等方面远高于4G通信技术，与电力网络发展需求契合度高，5G技术应用是泛在电力物联网建设主线任务之一。5G技术有uRLLC、mMTC、eMBB三种网络切片类型，可满足配电智能分布式配电自动化、用电负荷需求侧响应等控制类业务以及分布式能源调控、高级计量等采集类业务需求。152020 LeadL5G在物联网行业的典型应用场景智能表计（1/2）自2017年NB-IoT进入商用阶段，华为、中国电信、中国联通、中国移动等企业联动NB-IoT产业链相关企业推动多个基于NB-IoT智能表计的智慧水务、智慧燃气项目快速落地NB-IoT激活智能表计应用智能表计包括智能水表、智能燃气表、智能燃气表等，主要利用NB-IoT、LoRa等无线传输技术传输各类计量信息，具有低功耗、远距传输、强覆盖、大连接量等特点，可有效改善传统表计高功耗、人工抄表费用高、效率低等问题。NB-IoT是一种新兴无线传输技术，属于广域网授权频谱技术。自2017年NB-IoT进入商用阶段，华为、中国电信、中国联通、中国移动等企业联动NB-IoT产业链相关企业推动多个基于NB-IoT智能表计的智慧水务、智慧燃气项目快速落地，显著加快智能表计应用推广步伐。来源：头豹研究院编辑整理政策利好NB-IoT相关产业发展2017年6月，工信部发布关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知，提出到2020年末，NB-IoT网络将实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖，基站规模达到150万个，总连接数超过6亿。政策从加强NB-IoT标准与技术研究、打造完整产业体系等方面推进NB-IoT相关产业的建设发展。核心终端设备服务内容解决问题典型案例案例合作厂商案例情况NB-IoT智能水表 智能抄表 官网监控 水泵站监控 水质监测 节水管理 提高数据传输安全性 扩大网络覆盖面 降低传输功耗 满足大量水表接入需求广东深圳智慧水务 深圳水务 中国电信 华为 宁波水表全球首个NB-IoT智能抄表商用项目，截至2017年10月份，已部署50,000只水表，2020年之前，将完成50万水表的部署NB-IoT智能燃气表 智能抄表 计费管理 充值管理 报警管理 阀控管理 及时发现燃气安全隐患 线上查账、充值，缴费便利 提升燃气企业管理水平 区域能源供需平衡广东深圳智慧燃气 深圳燃气 中国电信 金卡智能 华为按技术验证试点、推动行业标准化、推动规模复制三步骤进行合作NB-IoT智能表计应用发展情况NB-IoT逐步向5G技术体系演进NB-IoT具有低功耗、大连接量等突出特点，与5G的mMTC应用场景联系密切。此外，NB-IoT和5G技术同为授权频谱技术。2019年8月，3GPP正式向ITU-R（国际电信联盟）提交5G侯选技术标准提案，其中，窄带物联网NB-IoT被纳入5G候选技术集合，作为5G的组成部分与NR联合提交至ITU-R，NB-IoT向5G演进的步伐显著加快。伴随着NB-IoT逐步纳入5G技术体系，NB-IoT的大连接量优势将进一步扩大，从而为海量智能表计的互联互通奠定坚实技术基础。162020 LeadL5G在物联网行业的典型应用场景视频监控5G技术可满足超高清、高帧率、宽动态视频监控的数据传输速率要求，能进一步推动人工智能技术在视频监控领域加深赋能，推动视频监控智能化视频监控高清化趋势显著视频监控是为智慧城市重要应用组成部分，通过摄像头采集地理环境信息，并利用传输线路和监控平台实现视频监控信息互联互通。现阶段，市场中的监控摄像头以4M、6M、8M像素产品居多，4K分辨率监控摄像头将从2020年起加快推广。2019年2月，工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台印发超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年），提出要加快发展基于人工智能技术的超高清监控摄像机产品，推进超高清视频技术产品在智能感知安防区建设中的应用。政策推动视频监控往超高清化、智能化方向发展。超高清视频具有大数据量、高速率等突出特征，4K、8K视频传输速率需达12-40Mbps、48-160Mbps，而4G网络难以切实满足超高清视频网络流量、存储空间和回传时延等技术指标要求。除高清化趋势外，视频监控应用还逐渐显现出高帧率、宽动态等新特点，对数据传输速率的要求愈发提高。AI赋能的视频监控摄像头可实现人脸识别、车牌识别等功能，而此类功能均需在4K及以上分辨率摄像基础上实现，要求数据传输速率达60Mbps以上。5G可满足视频监控应用发展需求eMBB为5G技术三大业务场景之一，在现有移动宽带业务场景基础上，通过提供更高体验速率和更大带宽的接入能力，优化人与人之间的通信体验。在此场景下，用户体验速率可达100Mbps至1Gbps（4G最高体验速率为10Mbps），峰值速度可达10至20Gbps。5G技术可满足超高清、高帧率、宽动态视频监控的数据传输速率要求，能进一步推动人工智能技术在视频监控领域加深赋能，推动视频监控智能化。来源：三星官网，头豹研究院编辑整理5G赋能视频监控应用案例案例介绍：2018年年底，三星电子与日本电信运营商KDDI宣布双方使用28GHz频谱在日本东京一个火车月台完成4K UHD（超高清）监控视频传输测试，此次试验将5G技术用于提高对火车乘客的安全防护等级2.视频文件将被发送至基站，并在监控室的显示屏和VR眼镜上显示，帮助管理人员发现可疑人物或物品1.巡检的4K安全摄像头和安全机器人先收集视频文件，并通过支持5G的平板电脑发送信息172020 LeadL5G在物联网行业应用主要挑战技术端挑战：大规模基站部署有待优化；成本端挑战：前期投资成本高昂；应用端挑战：应用端技术有待提高；运营端挑战：应对网元业务动态变化5G通信天线主要采用Massive MIMO技术，而大规模天线波束赋形算法复杂，当连接数成倍增加时，硬件难以及时完成实时计算，易导致时延增加，进而影响对实时响应要求高的业务，无法满足用户快速移动的通信需求。此外，在5G基站部署中，皮基站或大规模MIMO系统基站均面临功耗大、设备尺寸大、重量大、部署成本高等问题。技术端挑战应用端挑战成本端挑战运营端挑战5G在物联网行业应用主要挑战相比4G网络，5G网络采用更高频段，因高频段信号衰弱速度较快，5G基站建设密度需达4G的1.5倍以上。5G基站建设成本约为20-25万元，约为4G基站的2倍。此外，5G基站的发射功率高，耗电量约为4G基站的4倍。5G基站建设密度大、建设成本高、耗电量高，整体投资建设成本约达1.23万亿，投资成本高。除网络建设基础外，应用端亦面临技术成熟度低、大规模应用场景少等挑战。现阶段，5G物联网相关应用技术成熟度仍需进一步提高，如在基于超高清视频的视频监控方面，4K技术仍处于初步发展阶段，8K技术仍处于研发阶段。此外，车联网方面的“V2X”技术成熟度亦有待提高。应用端技术成熟度低不利于物联网应用规模进一步扩展。5G的运营支撑系统包括传统网络的故障管理、配置管理、告警管理、性能管理以及NFV管理，运营端面临的挑战不可忽视。随着业务流变化，网元在路由器和变换机功能之间切换，动态性强。此外，网络切片亦具有强动态性。由此，5G网络需配以复杂的编排器来设计网元和业务组成，运营端挑战愈发突出。来源：头豹研究院编辑整理182020 LeadL5G在物联网行业应用相关政策法规分析中国政府发布的多部重要产业规划均对5G在物联网行业的应用提出相关发展要求及指引，逐步深化5G在物联网行业的应用层次政策名称颁布日期颁布主体主要内容及影响“5G+工业互联网”512工程推进方案2019-11工信部到2022年，突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术，“5G+工业互联网”的产业支撑能力显著提升；加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用，内网建设改造覆盖10个重点行业；打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、样板工程，形成至少20大典型工业应用场景扩大和升级信息消费三年行动计划（2018-2020年）2018-08工信部深入落实“宽带中国”战略，组织实施新一代信息基础设施建设工程，推进光纤宽带和第四代移动通信（4G）网络深度覆盖，加快第五代移动通信（5G）标准研究、技术试验，推进5G规模组网建设及应用示范工程关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见2017-11国务院在5G研究中开展面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进5G在工业企业的应用部署。开展工业互联网标识解析体系建设，建立完善各级标识解析节点国家信息化发展战略纲要2016-07中共中央国务院积极开展第五代移动通信（5G）技术的研发、标准和产业化布局，到2020年，固定宽带家庭普及率达到中等发达国家水平，第五代移动通信（5G）技术研发和标准取得突破性进展中国5G在物联网行业应用相关政策法规分析来源：头豹研究院编辑整理2019年11月，工信部发布“5G+工业互联网”512工程推进方案，提出到2022年，突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术，“5G+工业互联网”的产业支撑能力显著提升；加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用，内网建设改造覆盖10个重点行业；打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、样板工程，形成至少20个大典型工业应用场景。2018年8月，工信部出台扩大和升级信息消费三年行动计划（2018-2020年），提出要深入落实“宽带中国”战略，组织实施新一代信息基础设施建设工程，加快第五代移动通信（5G）标准研究、技术试验，推进5G规模组网建设及应用示范工程。192020 LeadL根据3GPP制定的规则，无线基站可按照功能不同划分为宏基站、微基站、皮基站和飞基站四类，微基站、皮基站、飞基站均属小基站。宏基站在5G技术应用方案中发挥关键作用，但在eMBB、mMTC等业务场景中，宏基站未能切实满足超高清视频监控、泛在电力物联网、车联网等物联网应用需求：（1）仅依靠sub-6GHz频段无法满足100Gbps的连接速率和1,000K/平方公里的连接数量；（2）5G频率相比4G进一步提升，而在遇到建筑物、树木等阻碍物时，5G信号衰减程度比4G更明显，导致大量弱覆盖区域出现，而提高宏基站建设密度将显著加大总体建设成本，难以提升5G通信系统建设效率。宏基站仍未能满足eMBB、mMTC场景应用需求5G在物联网行业应用发展趋势小基站应用推广步伐逐步加快小基站可在宏基站基础上进一步提升5G网络的传输速率、覆盖强度、连接数量，为eMBB、mMTC相关物联网应用提供更完善网络基础类型单载波发射功率（20MHz带宽）覆盖能力（覆盖半径）宏基站（Macro Site）10W以上200米以上微基站（Micro Site）500mW-10W50-200米皮基站（Pico Site）100mW-500mW20-50米飞基站（Femto Site）100mW以下10-20米无线基站类型小基站性能优势突出，与宏基站相辅相成来源：头豹研究院编辑整理相比宏基站，小基站具有部署灵活、体积小、建造成本低、效率高等特点，可在宏基站基础上进一步提升5G网络的传输速率、覆盖强度、连接数量，为eMBB、mMTC相关物联网应用提供更完善网络基础：（1）宏基站采用光纤回传，而小基站可通过网线、WiFi等进行回传，回传方式更加灵活；（2）宏基站天线数量多、尺寸大，而小基站结构简单、体积小、部署简单，可有效改善宏基站选址困难的问题。小基站应用推广步伐逐步加快小基站性能优势突出，华为、中兴、大唐移动、英特尔、爱立信、诺基亚等各类通信科技巨头陆续开展小基站产品研发。以华为为例，华为于2018年推出业界第一款同时支持5G和LTE的多频一体化室内小基站LampSite，该产品已应用于北京首都机场、郑州火车站和广州南站。此外，中国通信运营商亦在探索白盒化小基站产品，在MWC2019世界移动大会上，中国电信联合英特尔、新华三展示基于开放无线接入网（O-RAN）概念的5G白盒化室内小基站原型机。宏基站在5G网络中发挥主要作用，5G网络建设初期的建设重心仍在于宏基站，而在5G网络建设进程的中后期，小基站建设数量将大幅提升，为完善5G网络提供有力支持。202020 LeadL5G在物联网行业应用发展趋势5G技术标准进一步优化5G技术标准逐步优化，多项物联网相关议题纳入5G技术标准体系中，推动大规模物联网应用场景加快落地第一阶段：Rel-152018 年 6 月，3GPP 全会批准5G NR Rel-15独立组网标准正式冻结，5G步入商用化冲刺新阶段。Rel-15为第一版5G技术国际标准，聚焦个人业务和部分垂直行业应用需求。Rel还特别关注5G标准架构的搭建，覆盖低时延、高速率、广覆盖、高速移动、大连接场景，提出5G初级部署要求。第二阶段：Rel-163GPP计划在2020年3月完成制定Rel-16版本5G技术标准。Rel-16标准在增强型移动宽带（eMBB）能力和基础网络架构能力方面实现提升，并进一步强化5G赋能垂直产业应用的能力，涵盖载波聚合大频宽增强、提升多天线技术、终端节能、定位应用、增加服务化架构、5G车联网、5G CIoT(蜂窝物联网)安全、uRLLC安全等议题。3GPP已启动Rel-17的立项讨论，并于2019年12月正式批准一系列内容，预计在2021年6月完成Rel-17全部标准内容的制定。Rel-17将在现有功能基础上继续增强和完善，也会尝试引入新解决