《電子技術(shù)應用》
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我們?yōu)槭裁匆?G-A?

2023-12-11
來源:EETOP
關(guān)鍵詞: 5G 5G-Advanced

-以下文章來源于鮮棗課堂 ,作者小棗君-

最近這段時間,大家應該會發(fā)現(xiàn),圍繞5G-A的話題越來越多,關(guān)注度持續(xù)上升。
原因很簡單,2023年即將結(jié)束,我們馬上要邁入2024年,而2024年通信行業(yè)的一件大事,就是3GPP R18版本即將凍結(jié)。
以前我就和大家說過,5G其實分為兩個階段:R15-R17是第一階段,R18-R20是第二階段。
第二階段的技術(shù)相比第一階段有顯著的增強和改進,但又不算是6G,所以,被稱為5.5G階段。

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2021年4月,5.5G正式被3GPP官方命名為5G-Advanced,并啟動了相關(guān)的標準化工作。按既定規(guī)劃,即將凍結(jié)的R18,將是5G-A的第一個正式版本,也是5G-A的首次登臺亮相。所以,整個行業(yè)才會如此關(guān)注。

那么,5G-A即將登場,迎接它的會是鮮花和掌聲嗎?

坦率來說,并不全是。

眾所周知,國內(nèi)從2019年開始正式商用5G。經(jīng)過4年的建設,我們已經(jīng)建成5G基站321.5萬個,5G移動電話用戶超過7.54億戶。(數(shù)據(jù)截止2023.11)

在行業(yè)應用落地方面,成績也非常亮點。目前,國內(nèi)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項目超過8000個,5G工廠項目達1800余個,5G行業(yè)應用已融入67個國民經(jīng)濟大類,應用案例數(shù)超9.4萬個。

在工業(yè)、礦山、電力、港口等垂直行業(yè),5G應用不斷涌現(xiàn),幫助大量企業(yè)實現(xiàn)了提質(zhì)、降本、增效。

盡管如此,社會上對于5G的發(fā)展,仍然存在一些質(zhì)疑的聲音。不少人認為,5G建設投資巨大,但似乎沒有看到爆款應用,回報率不足。甚至也有人認為,4G完全夠用,并不需要5G。
在這樣的背景下,我們現(xiàn)在又要搞5G-A,更加不被理解。

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說實話,對于5G的技術(shù)研究意義以及商業(yè)價值,小棗君曾經(jīng)也有過疑問。

經(jīng)過長時間的思考、觀察與交流,我才逐漸認識到發(fā)展5G的必要性。

最近幾個月,我接連參加了“數(shù)字云南”等地方數(shù)字化建設的考察項目,接觸了大量的一線企業(yè),和很多用戶進行面對面溝通,堅定了我對5G的支持。

前兩天,我參加在鄭州舉辦的世界5G大會。在同期的5G-A媒體沙龍中,和萬華化學集團、海爾、長城精工、陜煤智引科技等行業(yè)企業(yè),三大運營商專家代表,以及鼎橋、廈門四信、勃傲自動化、臻像科技、坤銳電子、奧朗科技等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)進行面對面溝通,讓我對5G-A也有了新的認識。

接下來,我就和大家聊聊,為什么要發(fā)展5G-A。

【用戶需求的驅(qū)動】

需求,一直以來都是技術(shù)發(fā)展的主要推動力。沒有需求,就沒有應用。技術(shù)再先進,指標再高,也沒辦法成功。
人們常說5G沒有爆款應用,用戶對5G沒有需求。
其實,有這樣的觀點,主要是因為很多人看待5G時,沿用了3G/4G時代消費互聯(lián)網(wǎng)的思維。

消費互聯(lián)網(wǎng),其實就是生活數(shù)字化。4G的成功,是因為智能手機。手機網(wǎng)速提升之后,借助智能手機,人們可以聊天、網(wǎng)購、看視頻、玩游戲,享受數(shù)字生活帶來的便捷和快樂。

5G既服務于消費互聯(lián)網(wǎng),也服務于行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。消費互聯(lián)網(wǎng)這邊,確實沒有爆款需求,所以C端用戶感知不到5G的價值。加上早期的非理性炒作,期望越大,失望也越大,形成了負面情緒。

對于行業(yè)互聯(lián)網(wǎng),它的復雜度遠遠超過了消費互聯(lián)網(wǎng)。我們常說“千行百業(yè)”,每個行業(yè)還有自己的多樣化工作場景,不是單純賣一套硬件軟件,或者像消費互聯(lián)網(wǎng)一樣賣流量,就可以解決的。

B端的市場培育周期,遠遠超過C端。C端的現(xiàn)象級爆款,在B端極難出現(xiàn)。
企業(yè)要搞數(shù)字化,要做頂層設計,要改組織架構(gòu)、業(yè)務流程,還要進行場景定制,技術(shù)選型。這個過程極為漫長,用消費互聯(lián)網(wǎng)的標準去衡量,本身就不合適。

那么,企業(yè)客戶到底對5G和5G-A有需求嗎?

答案是:有。

過去四年,垂直行業(yè)進行了大量的5G落地,發(fā)現(xiàn)了一些問題,其中包括性能上的不足,以及場景的盲區(qū),從而驅(qū)動了5G-A的誕生。

今年以來,已經(jīng)有企業(yè)進行了5G-A的試點,并給出了對它的初步評價。

總部位于山東煙臺的萬華化學集團,上線了超過1000臺5G設備終端,落地實現(xiàn)了設備遠程監(jiān)測、無人化倉儲物流,以及人員定位、生產(chǎn)區(qū)安全監(jiān)控、無人駕駛等各個應用場景。

他們現(xiàn)在采用了基于RedCap的無線攝像頭,省去了傳統(tǒng)有線攝像頭所需的挖溝、放纜的工作(在化工園區(qū)施工有嚴格的要求,審批流程復雜),畫面流暢度和清晰度沒有任何損失,綜合成本降低了60%以上。

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在他們的生產(chǎn)區(qū)域、裝置區(qū),有大量的儀器儀表,需要進行各種數(shù)據(jù)采集和實時回傳。他們打算將RedCap與儀表相結(jié)合,完成這些工作。

RedCap相比傳統(tǒng)5G有明顯的輕量化優(yōu)勢,功耗和成本更低。根據(jù)媒體沙龍上鼎橋?qū)<姨峁┑臄?shù)據(jù),RedCap模組價格已經(jīng)大幅下降到200多元,比標準5G模組便宜100-200元。未來產(chǎn)業(yè)鏈更加成熟,出貨量增加,價格還將進一步下降。

功耗方面,已經(jīng)降到2W左右,恰好符合化工產(chǎn)品防爆終端的指標要求。

杭州奧朗是從事醫(yī)療信息化的企業(yè),他們也用了RedCap。他們和華為合作,采用RedCap技術(shù),對現(xiàn)有的醫(yī)院進行醫(yī)療專網(wǎng)建設,滿足數(shù)據(jù)采集,視頻回傳,護理以及后勤服務需求,節(jié)省了布線工作量和成本。

在浙江某地市,當?shù)匦l(wèi)健委統(tǒng)一建設了一個數(shù)據(jù)采集平臺,各醫(yī)院采集并上報信息。原本他們采用Wi-Fi,但組網(wǎng)過于復雜,且安全性不滿足要求。改用RedCap之后,組建的網(wǎng)絡就很順利,且成本和安全性滿足要求。

除了RedCap之外,我們再來看一個5G-A落地uRLLC場景的例子。

長城精工是隸屬于長城汽車的一個零部件全資子公司?;诩瘓F數(shù)字化的需求,他們開啟了“5G-A+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的試點驗證,聯(lián)合中國聯(lián)通、華為、勃敖,一起探索在工廠的生產(chǎn)控制核心層,引入5G通信,實現(xiàn)無線對有線的替代。

他們歷時兩年,在保定精工自動化建成了一條5G超可靠低時延柔性的車門焊裝線。傳統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)場是通過總線進行控制的。他們在行業(yè)首次實現(xiàn)了用5G來替換現(xiàn)在的Profinet網(wǎng)線。

改造之后,他們解決了多個痛點。

第一,工廠設備五花八門,來自不同廠家。不同廠家的協(xié)議,也不一樣。
工廠的網(wǎng)絡是金字塔型架構(gòu),數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制是獨立布線,總線標準的多樣化,導致容易出現(xiàn)信息孤島。

第二,現(xiàn)場的工業(yè)網(wǎng)絡層級比較多,線纜多,故障也多。尤其是生產(chǎn)中的移動應用環(huán)節(jié),比如車間的機械臂,包括滑臺和轉(zhuǎn)臺,就是和柔性生產(chǎn)相關(guān)的設備,長時間運行就會造成總線磨損、故障。

出現(xiàn)故障,就會導致停線,造成損失(每分鐘幾十萬到幾百萬)。

排查故障也很困難,因為不知道是設備還是總線的問題??偩€里面有幾根線斷了,會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包,很難處理。

第三,施工周期廠,成本高。

長城是車企,車型更新?lián)Q代非??臁C看胃?lián)Q代,會對生產(chǎn)線進行重組,或者是重建。這時,有線網(wǎng)絡需要重新布線,施工周期非常長,設備擺放也缺乏靈活性。

基于上面的痛點,他們才決定采用5G。

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根據(jù)他們的統(tǒng)計,單工廠能夠減少網(wǎng)絡故障,每年大概是60個小時。無線代替有線,節(jié)拍提升1到1.5秒,產(chǎn)能價值每年提升大概8億。新車型的導入,時間也能提前10到15天。

之所以采用5G而不是Wi-Fi,是因為5G在網(wǎng)絡硬切片、5G LAN等方面具有原生特性,可以更好地保障QoS,以及與工廠的數(shù)字化系統(tǒng)相結(jié)合。
再來看看5G-A超寬帶的需求和應用。
5G-A的下行達到萬兆(10Gbps),上行達到千兆(1Gbps)。這也是很多行業(yè)場景需要的指標。

陜煤智引科技,是一家專門做煤礦井下5G技術(shù)應用的企業(yè)。他們聯(lián)合中國電信和華為,在陜煤推出了5G-A的礦用基站,獲得了很好的效果,還獲得了工信部2023年中國5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會年度標桿示范案例的稱號。

他們的曹家班煤礦項目,一口氣使用了5G-A的三個特性。

首先是大上行和RedCap。

現(xiàn)在國家在推智慧礦山,礦井的無人化、減人化。這使得實際工作場景中部署的前端感知裝置大量增加。井下的5G基站,單基站需要連接的設備數(shù)量增加。

井下有大量的高清圖像需要采集和回傳,用到了RedCap。攝像頭數(shù)量多,有大上行的需求。上行能力越強,需要的基站數(shù)量越少,也有利于減少施工,以及降低成本投入。

值得一提的是,煤礦存在著大量的瓦斯,易燃易爆。以前傳統(tǒng)的基站下井,都是通過加上防爆殼的方式實現(xiàn),體積笨重且安裝復雜?,F(xiàn)在,他們研發(fā)的礦用本安基站,體積小巧,符合規(guī)范要求,安裝非常方便,有助于5G-A在煤礦場景中使用。

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第三個用到的5G-A特性是通感一體。

煤礦井下的粉塵較多,通過攝像頭很難識別物體。借助5G-A通感一體,道路識別率達到95%,能夠提升5G井下的安全。

5G通感一體現(xiàn)在是很熱門的研究方向,可以用于跟蹤定位、測距測速、成像識別。

現(xiàn)在很多城市(例如深圳)都在大量發(fā)展低空經(jīng)濟。通感一體對低空無人機的管理非常有效,可以為低空經(jīng)濟保駕護航。

最后我們再看看P-IoT(Passive IoT),也就是無源物聯(lián)網(wǎng)。

P-IoT的功能和RFID有點類似,但是基于5G技術(shù)體系,覆蓋范圍大大增加。傳統(tǒng)RFID最多覆蓋20米,如果覆蓋大區(qū)域,不僅增加成本,也會造成相互間的干擾。

P-IoT的覆蓋能力遠遠超過RFID,而且,它可以和大網(wǎng)進行互動,方便管理,提升效率。

海爾公司就在自己的原材料物流管理中引入了P-IoT。他們搭建了一個數(shù)字底座,關(guān)聯(lián)了上萬種的物料種類,基于P-IoT的標簽無源互聯(lián)能力,不僅實現(xiàn)了從崗位到倉儲、供應商的能力提升,也實現(xiàn)了信息流、實物流和價值流的三流合一。

他們真正做到了全節(jié)點信息可視化,將信息化能力發(fā)揮到了極致。

在媒體沙龍上,分享自己5G-A落地實踐的企業(yè)很多。限于篇幅,我就不一一介紹了。

從這些分享中,我們可以感受到,5G-A真正給他們提供了更加高效、更具性價比的解決方案。他們的背后,是千行百業(yè)強烈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求,是實實在在的渴望。

【科技競爭的必然】

剛才我們從用戶需求的角度,介紹了推動5G-A可以帶來的好處。

其實,站在宏觀層面,之所以要搞5G-A,也是科技自主研發(fā)和國家競爭力的需要。

未來是數(shù)字時代,以5G為代表的聯(lián)接力,與以AI、云計算為代表的算力,是國家核心競爭力。

在通信領(lǐng)域,我們花了幾十年的時間,一點點從落后走向領(lǐng)先,是來之不易的??萍佳邪l(fā),就像逆水行舟,不進則退。如果放棄5G和5G-A的研究,我們就會喪失這個競爭優(yōu)勢。等將來要爆發(fā)的時候,我們就又落后了。

算力那邊,我們在芯片上這么被動,就是明證。

5G、5G-A,以及未來的6G,是移動通信發(fā)展的必經(jīng)之路。移動通信網(wǎng),是一個大一統(tǒng)網(wǎng)絡,既要做技術(shù)上的包容(5G eMBB、RedCap、NB-IoT等),也要做空間上的擴展,還要做功能的延伸。

在這條線上做到全球領(lǐng)先,并保持住優(yōu)勢,有極為重要的意義。

從另一個角度來說,我們利用通信技術(shù)上的優(yōu)勢,還可以反向滲透到各個行業(yè)領(lǐng)域,幫助打破傳統(tǒng)行業(yè)的國外壟斷。

總而言之,牢牢把握5G技術(shù)優(yōu)勢,就可以讓我們在未來競爭中占據(jù)有利地位。這種戰(zhàn)略價值,值得我們把眼光放長遠。

【關(guān)于5G-A的誤區(qū)】

發(fā)展5G-A,我們還要澄清幾個誤區(qū)。

在世界5G大會上,鄔賀銓院士提到幾個關(guān)鍵點:

首先,5G-A不是要完全替代5G,所以,不存在大家想象的投資浪費。

其次,5G-A是場景覆蓋,只會在有需要的地方,進行建設,所以,投資總額也沒有那么大。

第三,5G-A網(wǎng)絡側(cè)基本是通過軟件升級實現(xiàn),所以,工程上難度沒有那么復雜,成本也不會那么高。

這些關(guān)鍵點,澄清了大眾對于5G-A成本的誤區(qū),可以打消很多顧慮。

通信的投資,和高鐵有點像,屬于基礎(chǔ)設施投資。運營商本身的效益和回報是一方面,但更重要的是對企業(yè)和產(chǎn)業(yè)的支撐,對社會發(fā)展的助力,要算總賬。

網(wǎng)絡好了,才會孵化更多的應用,才能抹平數(shù)字鴻溝,讓個人和企業(yè)受益,帶動數(shù)字經(jīng)濟的騰飛。

【結(jié)語】

最近幾天,國內(nèi)關(guān)于6G的消息掀起了一波熱潮。信通院IMT-2030推進組發(fā)布了6G方面的一系列進展,讓我們對6G有了更多了解。

按照規(guī)劃,6G預計要2030年商用,距離現(xiàn)在還有7年。這7年的時間,我們需要通過5G-A,對5G進行增強,也為6G投石問路。

耐心且堅定地推動5G-A的落地,將為未來的6G打下堅實的基礎(chǔ)。

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