2019年是我国5G商用元年，在迈向5G的过程中，中国真正走到了世界的前列。与4G相比，全行业向5G过渡的速度将会更快，5G将为社会带来无限的机遇和可能。无论是在娱乐、医疗健康、能源领域，还是在传统制造、汽车等行业，5G都将会催生出全新的创新周期。本期将聚焦5G三大典型应用场景，通过分析5G催化下的传统产业链新变化，围绕典型公司在新产业链条上的战略布局，加深大家对5G及其应用场景的理解。
5G移动通信概述
所谓5G网络是指第五代移动通信网络的简称，与之前的四代移动网络相比较而言，5G网络在实际应用过程中表现出更加强大的功能，并且理论上其传输速度每秒钟能够达到数十GB，这种速度是4G移动网络的几百倍。对于5G网络而言，其在实际应用过程中表现出更加明显的优势及更加强大的功能。
（1）超高速度
网络速度提升，用户体验与感受才会有较大提高，网络才能面对VR/AR超高清业务时不受限制，对网络速度要求很高的业务才能被广泛推广和使用，意味着用户可以每秒钟下载一部高清电影，也可以支持VR/AR视频。
（2）泛在网
随着业务的发展，网络业务需要无所不包，广泛存在。只有这样才能支持更加丰富的业务，才能在复杂的场景上使用。泛在网在广泛覆盖和纵深覆盖两个层面提供影响力。广泛是指我们社会生活的各个地方，需要广覆盖，如果覆盖5G，可以大量部署传感器，进行环境、空气质量甚至地貌变化、地震的监测，将非常有价值。纵深是指虽然已经有网络部署，但是需要进入更高品质的深度覆盖。5G的到来，可把以前网络品质不好的卫生间、地下停车库等都很好地覆盖起来。
一定程度上，泛在网比高速度还重要，只是建一个少数地方覆盖、速度很高的网络，并不能保证5G的服务与体验，而泛在网才是5G体验的一个根本保证。
（3）超低功耗
5G要支持大规模物联网应用，就必须要有功耗的要求。这些年，可穿戴产品有一定发展，但是遇到很多瓶颈，最大的瓶颈是体验较差。现今，所有物联网产品都需要通信与能源，虽然通信可以通过多种手段实现，但是能源的供应只能靠电池。通信过程若消耗大量的能量，就很难让物联网产品被用户广泛接受。如果能把功耗降下来，将能大大改善用户体验，促进物联网产品的快速普及。
（4）超低时延
5G通信网络理论上拥有低于1ms的时延，可以充分满足诸如自动驾驶汽车、工业自动化等领域的网络时延要求。无人驾驶汽车，需要中央控制中心和汽车进行互联，车与车之间也应进行互联。在高速度行动中，一个制动，需要瞬间把信息送到车上做出反应，100毫秒左右的时间，车就会冲出几十米，这就需要在最短的时延中，把信息送到车上，进行制动与车控反应。无论是无人驾驶飞机、无人驾驶汽车还是工业自动化，都是高速度运行，都需要在高速中保证信息的及时传递和及时反应，这就对网络时延提出了极高要求。
5G三大典型应用场景
国际电信联盟（ITU）在定义5G标准的时候，不单单像过去3G/4G那样以数据传输速度作为标准，而是一开始就从实际应用场景为设计的出发点，并提出了5G的三个应用场景，即：eMBB（enhanced Mobile Broadband，增强移动宽带）、URLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications，高可靠低时延通信）、mMTC（massive Machine Type Communications，大规模机器类通信），其中第一个场景主要关注移动通信，而后两者则侧重于在物联网方面的应用。
（一）云VR/AR
VR/AR需要大量的数据传输、存储和计算功能，这些数据和计算密集型任务如果转移到云端，就能利用云端服务器的数据存储和高速计算能力。实时CG类云渲染VR/AR需要低于5ms的网络时延和高达100 Mbps至9.4 Gbps的大带宽。
1、云VR/AR将大大降低设备成本，提供人人都能负担得起的价格。
2、云市场以18％的速度快速增长。在未来的10年中，家庭和办公室对桌面主机和笔记本电脑的需求将越来越小，转而使用连接到云端的各种人机界面，并引入语音和触摸等多种交互方式。5G将显著改善这些云服务的访问速度。
云VR/AR产业链主要包括硬件、技术、软件、内容、分发平台等。
对硬件厂商而言，理论上的优势是可以弱化相关硬件配置，用更为廉价的设备吸引用户并带来优质的硬件体验。未来可以预见的是，伴随5G网络的发展和云VR/AR的大规模应用，VR/AR硬件设备成本将大大降低，出货量将大增，利好行业内公司，所以硬件厂商进行相应尝试并不在意料之外。
对内容厂商而言，5G网络普及以及云VR/AR行业爆发增长将大大加速内容厂商的创作激情与创作数量，内容生态呈现高复杂度、高精密度、多元化的发展趋势，其中世界范围内的头部厂商为Netflix VR、Next VR、兰亭数字等。
在技术层面，云VR/AR因为其大通道流量视频渲染海量数据计算的需要，传统的视频渲染解决方案已不再适应，因此适用于云VR/AR的视频计算服务会有大规模的需求。目前国内已有部分专注于这类视频渲染技术研发与应用的厂商出现。
1、Pico
北京小鸟看看科技有限公司，又称Pico，现已拥有超过300人的团队，在北京、青岛、日本和北美地区分别设立有研发中心与区域分部。团队持续致力于虚拟现实技术、产品与交互技术研发设计、市场与开发者拓展、产品与内容支持、VR大规模行业应用与客户服务。
在2018年7月份，VR硬件厂商Pico就展示了适配云VR的Pico Neo商用版VR一体机。在MWC2019期间，Pico携带了G2 4K一体机、5G Cloud VR解决方案等多款产品亮相，同时还展示了针对娱乐、培训、医疗等领域的具体应用。
针对即将到来的5G，本次Pico展示了其与中国移动、沉浸式视频技术公司Visbit三方合作基于5G超大数据传输、边缘计算、和VVOS注视点渲染技术实现播放的12K/360°超高清VR视频《特卡波湖》。值得一提的是，通过5G网络实现用4K分辨率VR设备观看12K VR视频在全球范围内尚属首次。
Pico也展示了其与云计算服务公司视博云联手实现的5G Cloud VR解决方案，通过视博云云渲染、云流化技术，利用运营商5G高效传输网络，采用Pico Neo VR一体机完成6Dof 无线VR体验。
2、华为VR
华为是国际知名的5G网络解决方案提供商，同时在未来5G应用场景布局颇多。在华为看来，Cloud VR/AR是5G eMBB应用场景的典型代表。一是带宽需求大，需要有100Mbps大带宽来保障2K以上的高清视频体验；二是时延要求高，时延太长不但会造成眩晕感，互动体验也非常不好。而大带宽、低时延正是5G eMBB的优势，这也是华为将Cloud VR/AR视为5G早期商用关键业务的主要原因。华为于2019年1月发布全球首款基于云的Cloud VR连接服务，预示着5G云VR的到来。在VR/AR硬件方面，华为在今年5月份发布了首款VR眼镜，命名为“Huawei VR”。华为方面表示，该产品是全球第一个支持360度视觉、声场同步的移动VR产品，还首创了通话、短信、微信等功能，虚拟与现实一键切换。这款VR眼镜具有超低的延迟，20毫秒的延迟仅为同类产品的五分之一，而且丝毫没有眩晕感。同时支持95度视场角，配备防蓝光膜。未来在5G得以应用于AR/VR产品时，这款云VR眼镜得以适配所有制式的5G通信网络。5G的超大带宽和超低延时，保证了云端渲染画面的可获得性。在VR设备尚未加入5G模块之前，通过华为5G CPE也可以享受5G云VR，用户也可以在家庭100M带宽、20ms时延之内，享受不打折扣的VR体验。
（二）车联网
车联网（C-V2X, Cellular -Vehicle to Everything）是人、车、路及互联网之间进行无线通讯和信息交换的蜂窝网络，根据通信对象的不同，车联网通讯可分为V2V（车对车）、V2I（车对基础设施）、V2P（车对人）和V2N（车对互联网）等。随着汽车日渐普及，用车场景不断丰富，汽车正在逐渐进化成为类似于手机的智能终端，车联网系统开始成为改善汽车座舱体验的重要配置。
车联网普及将极大提升道路安全和行车效率。搭载V2X系统的汽车具备了“车-车”和“车-道路设施”通讯的功能，通过车联网功能能够辅助驾驶员发现紧急刹车信息、逆向超车、车辆失控和危险路段等紧急状况，并能够辅助汽车的自动驾驶系统完成相应的制动、转向等操作，使得道路安全大大改善。另一方面，V2X系统的“车-道路设施”通讯功能还能实现与云端通讯，获得天气、交通灯和路况等实时信息，优化驾驶员的路径安排，辅助交通管理部门完成交通调配，缓解城市道路拥堵。随着未来5G V2X技术的落地，车联网通讯延时大大缩短，V2X 系统为道路安全和行车效率带来的贡献将更加显著。
5G升级下V2X和自动驾驶技术将产生共振。自动驾驶系统的性能与乘员生命安全息息相关，因此必须具备足够高的安全冗余。自动驾驶系统通过自身的感知、决策和执行系统完成对车辆的控制，但是一方面系统是有误差的，感知、决策和执行环节产生的误差均会在最终的驾驶上放大；另一方面系统是有延时的，从探测信息到执行指令的时间也会成为乘客的安全成本。在5G技术的赋能下，V2X的通讯延时大大降低，V2X将成为自动驾驶系统的有效补充。在自动驾驶系统认知到周围环境、车辆和行人的状态改变的同时，V2X（Vehicle to infrastructure, vehicle and people）也会通过直接通讯向车辆发送同样的信息，确保自动驾驶系统探测和决策的准确性。因此，在5G技术的升级下，V2X将赋能自动驾驶系统，将其安全性能推向更高的水平。
随着V2X市场规模不断扩大，产业链上下游企业纷纷布局市场。我国已经形成通信芯片、通信模组、终端设备、整车制造、运营服务、测试认证及高精度定位和地图的完整V2X产业链生态，整车厂、智能终端软硬件提供商纷纷入局。
在V2X产业链前端（包括通信芯片、通信模组、终端与设备），通信基础设施提供商及各类电子设备厂商进行了大规模布局，主要厂商有华为、中兴、大唐电信、均胜电子、德赛西威等。
1、华为
华为公司成立于1987年，是全球领先的信息与通信（ICT）基础设施和智能终端提供商，产品及解决方案已经应用于全球170余国家，服务全球1/3的人口，业务涵盖移动、宽带、IP、光网络、网络能源、电信增值业务和终端等领域。基础设施算力方面，公司推出了麒麟（手机SOC 芯片）、昇腾（人工智能芯片）、鲲鹏（服务器芯片）、巴龙（5G终端芯片）系列产品，布局芯片业态。2018年10月10日，华为推出涵盖芯片、平台、操作系统和开发框架的自动驾驶移动数据中心MDC，助力自动驾驶。
2、均胜电子
均胜电子有望成为全球首个5G V2X项目量产供应商。公司先后于2011年收购了德国Preh，于2016年收购了德国道恩，建立起车载信息娱乐和通讯系统的核心技术。公司是汽车V2X业务老牌供应商，深度配套大众、奔驰和宝马等德系品牌，技术全球领先。公司与大唐集团旗下的辰芯科技有限公司签署战略合作协议，联手发力汽车智能车联技术，打造新一代TBOX和V2X车用电子产品。公司目前已经获得5G V2X项目定点，预计于2021年量产，有望成为全球最早量产5G V2X项目的供应商。
（三）智能制造
“智能制造”就是将“机器制造”赋予“人工智能”，让机器在制造过程中拥有自动识别和控制以及根据环境自我调节的能力，以高度满足客户需求，表现为“感知-->决策-->执行”的持续循环，即首先通过各种传感器硬件深度感知位置、角度、压力、温度、湿度、视觉等参数，将“硬”的实体状态变为“软”的比特数据；再将数据传输到云端服务器系统应用人工智能及大数据技术进行智慧决策，形成信息指令；再将“软”的信息指令传输到终端的机床、机械手、机器人等机构，指挥其精准执行变为“硬动作”；最后将执行结果再反馈相应传感器，循环往复直至无穷。
创新是制造业的核心，其主要发展方向有精益生产、数字化、工作流程以及生产柔性化。在传统制造模式下，制造商依靠有线技术来连接应用。近些年Wi-Fi、蓝牙和WirelessHART等无线解决方案也已经在制造车间立足，但这些无线解决方案在带宽、可靠性和安全性等方面都存在局限性。因此，对于最新最尖端的智慧制造应用，灵活、可移动、高带宽、低时延和高可靠的通信（uRLLC）是基本的要求。其中，无线云化PLC可以满足工业自动化控制的开放性和灵活性要求，而这需要高可靠性的5G网络支持。根据华为的预测，到2025年，全球工业机器人的出货量将从36万台增加到105万台；2022年到2026年，5G lloT的平均年复合增长率将达到464%。
1、博世
博世是德国的工业企业之一，从事汽车与智能交通技术、工业技术、消费品和能源及建筑技术的产业。博世以其创新尖端的产品及系统解决方案闻名于世。博世预测未来智能制造对多数据源的实时数据分析网络有着重大的需求。2017年6月，博世在其mPad移动控制单元上展示了其无线可编程逻辑控制器（PLC）软件。mPad通过5G连接控制博世APAS协作机器人，用户可以从mPad配置和监控机器人。博世认为Wi-Fi对于这些操作来说不够可靠。
此外，博世还计划使工作站与AR眼镜和协作机器人进行通信。可穿戴设备、眼镜和机器人上的传感器会发出警报，以便在工作人员接近或准备停止机器人的时候减慢机器人，防止其对工作人员造成安全威胁。主动辅助系统、AR和机器人之间的通信需要无线技术，而5G能够提供足够的带宽和超高的可靠性。
2、库卡机器人
库卡(KUKA)机器人有限公司于1995年建立于德国巴伐利亚州的奥格斯堡，是世界领先的工业机器人制造商之一。在2017年举行的世界移动大会上，库卡与华为联合展示了未来5G使能的未来智能工厂理念。现场通过基于5G技术的验证原型机演示了两个机械臂演奏架子鼓。两个机械臂之间每隔4ms就需要进行一轮的信息与指令交互，这需要无线网络的端到端的传输时延要求满足低于1ms才能成功完成演示。除此之外两个机械臂之间还要具备高精准的绝对时间同步，时间同步精度要求小于1us。基于无线的时延稳定在1ms以内，可靠性达到了99.999%。未来5G的蜂窝无线连接技术将给库卡基于机器人的智能生产带来极大的灵活性和成本优势，未来5G的云化统一架构也将使能未来的云端实时控制。未来智能工厂连接走向全面无线化将成为趋势。
5G已来，6G可期
2019年是5G商用元年，在接下来的几年中，各大运营商将围绕5G进行大规模全产业链快速布局，可以想象的是，5G通讯技术的普及将给我们的生活带来全新的体验。数字化进程的关键技术，无论是大数据云计算区块链，还是网络安全虚拟现实和增强现实等，无不需要高可靠性的通讯网络。人们对5G赋予前所未有的期盼，因为5G是新时代的跨越，它能带来超越光纤的传输速度（Mobile Beyond Giga）、超越工业总线的实时能力（Real-Time World）以及全空间的连接（All-Online Everywhere）。我们可以清楚地看到，5G移动网络正在赋能全行业数字化，并成为基础的生产力。未来，不止是我们提到过的云VR/AR、车联网和智能制造，其他物联网在垂直行业的首要切入领域，如智慧能源、无线医疗、无限家庭娱乐、联网无人机、个人AI辅助等，都将在5G时代大放异彩、蓬勃发展。
我们从全球移动通讯技术发展的历程来看，产品更新迭代时间越来越短，每一代通信技术成为商用主流的时间越来越短。从2G到3G时代的演进用了15年，从3G到4G的推出用了5年，而如今5G也快要开始商用了。我们大胆预测未来6G时代可能比我们想象的来得还要更快一些。相较于5G的天线技术和高频段技术，6G技术将实现网络延迟时间更短、带宽更大、覆盖率更高的愿景。理论上的下载速度可达每秒1TB，6G网络将会比5G网络快100倍。以下载影片为例，用5G网络下一部高清大片只需要1-2秒，而在6G网络下0.01秒就可以下载完毕，几乎等同于在线观看，几乎无延迟感。然而有关6G的研发工作才刚刚起步，世界各国均没有对6G技术达成概念上的共识，我国也只是在概念研究阶段。目前，我们能够想到的也就是在5G技术的基础上6G能实现什么，能运用到哪些场景中去。总之，6G拥有无限可能！
北大科技园创新研究院
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