5G典型应用案例集锦-中国移动研究院

一、概述

5G,即第五代移动通信技术,一方面大幅提升个人用户高带宽移动互联网业务体验,创造出新的生活娱乐应用场景;另一方面契合大带宽、大连接、低时延等 5G 网络能力,与其他基础共性能力,如:人工智能、物联网、云计算、大数据和边缘计算等构成新一代信息基础设施,成为推动传统行业数字化转型升级与数字经济社会发展的重要基石。

从国际视角来看,目前 5G 在技术标准、网络部署等方面均取得了阶段性进展,新的应用场景与市场化探索也逐渐显现。《5G 典型应用案例集锦》是中国移动研究院研究团队,基于当前国内外 5G 实际应用情况及未来发展趋势, 综合研究形成的一份 5G 应用分析报告。

本报告涵盖个人应用与垂直行业应用。个人应用主要涉及文体娱乐行业, 垂直行业包括政务与公用事业、工业、农业、医疗、交通运输、金融、旅游、教育、电力九大行业。

我们选取目前国内外已实施的典型应用案例,在此基础上提炼超高清视频、视频监控、VR/AR、无人机和机器人五个行业共性能力,总结出远程设备操控、 目标与环境识别、超高清与 XR(包含 VR/AR 等)播放、信息采集与服务四类

5G 共性业务。5G 网络能力、基础共性能力、行业共性能力是构建 5G 共性业务的技术使能,5G 在个人与垂直行业应用则是 5G 共性业务的具体表现。

5G 网络能力、基础共性能力、行业共性能力三者的结合,称为 5G 能力, 其与 5G 共性业务及具体应用的关系如图 1 所示。

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图 1:5G 能力、5G 共性业务与 5G 应用的关系

二、5G 网络能力

5G 具有三大网络能力:增强型移动宽带(eMBB,简称大带宽)、海量机器类通信( mMTC,简称大连接)及低时延高可靠通信(uRLLC,简称低时延)。当前,5G 应用首先从大带宽场景开始,逐渐向大连接和低时延类渗透。十大行业对 5G 网络能力的依赖程度如图 2 所示。

大带宽:主要满足用户对高数据速率的业务需求,支持如超高清视频、

VR/AR 等新业态,广泛应用于文体娱乐、教育、旅游等行业;还用于安防监控、环境监测、产品检验等方面。

大连接:是 5G 三大能力中面向物联网业务的能力,对网络感知实时性要求低,但对终端密集程度要求高。广泛应用于公用事业、工业、农业、交通运输和电力等行业。

低时延:是 5G 区别于 2G/3G/4G 的差异化能力,广泛应用于医疗、交通、电力等对时延与可靠性要求较高的行业应用,如远程设备操控和安全监控等。

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图2:十大行业应用对5G网络能力的依赖程度

三、基础共性能力

基础共性能力包括人工智能、物联网、云计算、大数据和边缘计算五种能力。基础共性能力和 5G 网络能力相互融合,为 5G 应用开发与运营提供信息基础设施。

物联网:是将各种信息传感设备互联起来形成的网络,其中传感器采集信

息,物联网专网传输信息,物联网平台处理信息、管理连接和传感器,终端呈现信息与应用。

云计算:提供海量数据存储与计算、多方数据汇聚共享能力。云计算为物联网平台和大数据提供基础的存储和计算能力,为人工智能算法提供强大的人工智能计算能力。

人工智能:是对人类智能的启发式模拟,机器学习是人工智能的核心和主要实现方式。人工智能包括人工智能算力和人工智能算法。

大数据:是需要专门软件处理的海量规模的数据,对环境、设备、交易、行为等进行洞察,对工作流程进行优化。大数据技术的意义不在于庞大的数据信息,而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。

边缘计算:将远离用户的云端存储和计算能力向用户边缘迁移,为 5G 应用提供比云计算更低时延的能力。边缘计算与云计算协同工作,边缘计算存储处理实时数据,云计算存储处理共享的海量数据。边缘计算为时间敏感的 5G 应用提供支撑。

四、行业共性能力

行业共性能力包括超高清视频、视频监控、VR/AR、无人机、机器人等。行业共性能力犹如 5G 应用中的神经末梢,担负着信息收集、展现与执行的重要作用,是 5G 垂直行业应用中的关键组成部分,例如:基于视频监控的智慧城市、工业园区安防管理;基于无人机的电力线路、林区农场远程巡检;基于AR 技术的工业产品、目标人员检验识别等。5G 网络能力与基础共性能力的融合,会使行业共性能力得到充分发挥,推进行业共性能力产品研发与产业升级。

超高清视频:超高清视频的典型特征就是高速率与大数据量,按照产业主流标准,4K、8K 视频传输速率一般在 50Mbps 与 200Mbps 以上,4G 网络己无法完全满足。5G 网络的大带宽能力成为解决该场景需求的有效手段。当前 4K、8K 超高清视频与 5G 技术结合的场景不断出现,广泛应用于文体娱乐等行业,成为市场前景广阔的基础应用。

视频监控:通过摄像头和传输网络,将采集的视频信息传送到视频监控云平台或边缘计算平台(提升响应时间),与人工智能融合,可用于目标与环境识别。视频监控与 5G 的大带宽、低时延能力相结合,有效提升视频监控与目标环境识别的传输和反馈处理速度。

VR/AR是近眼现实、感知交互、渲染处理、网络传输和内容制作等信息技术相互融合的产物,高质量 VR/AR 业务对带宽、时延要求不断提升,速率从 25Mbps 逐步提高到 1Gbps,时延从 30ms 降低到 5ms 以下。伴随海量数据和计算密集型任务转移到云端,未来“Cloud VR/AR”将成为 VR/AR 与 5G 融合创新的典型范例。5G 大带宽、低时延能力,可有效解决 VR/AR 传输带宽不足、互动体验不强和终端移动性差等痛点,推动媒体行业转型升级。

无人机:5G 网络赋予无人机超高清视频传输(50-150Mbps)、低时延控制(10-20ms)、远程联网协作和自主飞行等重要能力,可以实现对无人机设备的监视管理、航线规范、效率提升。5G 无人机将使无人机群协同作业和 7×24小时不间断工作成为可能,在农业、安防、环保、电力等行业有巨大发展空间。

机器人:当前,机器人产业方兴未艾,各种形态的机器人已开始在不同行业应用。5G 大带宽、低时延的网络能力,将使机器人性能得到巨大提升,信息回传速度、反应及时度、行动可靠性与控制精准性都有较大提升,还可将大部分计算放到云端打造云化机器人,数据安全性也将得到有效保障。未来,5G 机器人会在工业、医疗、安防等行业发挥更大作用。

五、5G 共性业务

5G 网络能力、基础共性能力和行业共性能力的融合,为 5G 应用开发和运营提供使能。5G 在各行业的应用各有特性,但根据它们的共性可归纳为 4 类 5G 共性业务:远程设备操控、目标与环境识别、超高清与 XR 播放、信息采集与服务(参见表 1)。

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远程设备操控:操作人员利用 5G 的大带宽和低时延能力,结合人工智能、边缘计算、云计算和大数据,在人工或机器感知识别远方环境后,对远端的设备进行操作和控制。该类业务可用于危险环境中的设备操作、提升设备操控效率、解决专家资源不足的问题,例如工业中的远程操控,农业中的农机操控, 医疗中的远程诊断与远程手术,交通中的远程驾驶、龙门吊操控、无人叉车操控等。

目标与环境识别:利用 5G 的大带宽和低时延能力,将传感设备(固定安装、或安装于无人机、机器人的摄像头,人员佩戴的 AR 眼镜,以及激光雷达等其它传感设备)感知的环境或目标物信息,传送到云或边缘计算平台,利用人工智能以及大数据能力,识别环境或目标物。该类业务可用于公共场所(城市、小区、园区、景区、博物馆、影院和校园)和交通工具内(公交车、城轨、火车)的智能安防(目标人员识别、车辆识别、危险品识别等),公共基础设施(桥梁、涵洞、道路、铁路)和工业设施(工业生产设备,电力设备与线路等) 的形变与质量监测,环境(河流、湖泊、森林等)监测,工业制造产品的质量检验,医疗中的诊断与手术识别等。

超高清与 XR 播放利用 5G 的大带宽和低时延能力,将存储于云平台和边缘计算的超高清视频、VR/AR 内容,通过超高清显示屏、VR 头盔、AR 眼镜呈现给用户。该类业务可广泛应用于政务大厅、银行、景区、酒店、博物馆、电影院等公共场所,教育、体育、展会演出、云游戏等服务行业。

信息采集与服务:利用 5G 的大连接能力,将传感器感知的环境信息和设备状态信息,交易过程中收集的用户行为信息与工作流程信息,在云计算平台汇聚和共享,通过大数据处理,对环境、设备、交易、行为、流程等进行洞察、决策与优化,并将结果呈现在终端设备上。该类业务广泛应用于政务、工业、农业、交通、金融、旅游、电力等行业的用户服务、经营决策、流程优化与监控管理。

六、5G 典型应用领域

目前在国内外市场,5G 相关应用已开始在部分行业出现,包括政务与公用事业、工业、农业、文体娱乐、医疗、交通运输、金融、旅游、教育和电力10 大行业、35 个细分应用领域(参见表 2)。5G 应用是 5G 共性业务在不同行业、细分应用领域及应用场景中的具体应用。

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表2:5G重点应用行业及细分应用领域

6.1 政务与公用事业

当前,5G在政务与公用事业中的应用主要体现在:智慧政务、智慧安防、智慧城市基础设施、智慧楼宇和智慧环保5个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表3所示。目标与环境识别(安防、基础设施形变识别、环境监测)、信息采集与服务(智慧城市、园区、楼宇、环保管理,政务信息服务)是5G在政务与公用事业中的主要应用,智慧政务还用到超高清与XR播放。

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6.2 工业

当前,5G在工业中的应用主要体现在:智能制造、远程操控、智慧工业园区3个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表4所示。远程设备操控(工业生产设备、物料运送设备)是5G在工业中的主要应用,另外还采用目标与环境识别(产品检验、工业园区安全管控)、信息采集与服务(工业生产管理和园区管理)。

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6.3 农业

当前,5G在农业中的应用主要体现在:智慧农场、智慧林场、智慧畜牧和智慧渔场4个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表5所示。目标与环境识别(农场的农作物监测,林场的森林资源、病虫害、野生动植物、森林防火监测,畜牧的草场监测、牲畜疫情与生长监测;渔场监测、水产品生长情况监测)和信息采集与服务(农业生产管理、水质监测)是5G在农业中的主要应用,智慧农场也采用远程设备操控(农机设备)。

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6.4 文体娱乐

当前,5G在文体娱乐中的应用主要体现在:视频制播、智慧文博、智慧院线和云游戏4个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表6所示。目标与环境识别(活动现场、博物馆与院线的安全监控、基于人脸识别的智能检票)和超高清与XR播放是5G在文体娱乐中的主要应用。

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6.5 医疗

当前,5G在医疗中的应用主要体现在:远程诊断、远程手术和应急救援3个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表7所示。远程设备操控(远程机器人超声、远程机器人手术)、目标与环境识别(手术识别、病情识别)是5G在医疗中的主要应用。

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6.6 交通运输

当前,5G在交通运输中的应用主要体现在:车联网与自动驾驶、智慧公交、智慧铁路、智慧机场、智慧港口和智慧物流6个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表8所示。目标与环境识别(车辆环境识别,公交、铁路、机场、港口与物流园区的安防监控)、信息采集与服务(交通运输管理和用户信息服务)是5G在交通运输中的主要应用,另外车联网与自动驾驶、智慧港口和智慧物流还采用远程设备操控(车辆的远程驾驶,港口龙门吊、物流园区无人叉车与分拣机器人的远程操控)。

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6.7 金融

当前,5G在金融中的应用主要体现在:智慧网点和虚拟银行2个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表9所示。目标与环境识别(网点安全监控、用户身份识别)、信息采集与服务(银行业务管理、储户信息服务)是5G在金融中的主要应用,另外虚拟银行还用到超高清与XR播放。

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6.8 旅游

当前,5G在旅游中的应用主要体现在:智慧景区、智慧酒店2个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表10所示。目标与环境识别(景区与酒店的安防监控)、超高清与XR播放(景区、酒店)和信息采集与服务(景区管理与用户信息服务、酒店管理与用户信息服务)是5G在旅游中的主要应用。

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6.9 教育

当前,5G在教育中的应用主要体现在:智慧教学、智慧校园2个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表11所示。其中,智慧教学采用超高清与XR播放,智慧校园采用目标与环境识别(安全监控)、信息采集与服务(教学与设备、宿舍管理、学生信息服务)。

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6.10 电力

当前,5G在电力中的应用主要体现在:智慧新能源发电、智慧输变电、智慧配电和智慧用电4个细分应用领域,它们与5G共性业务的关系如表12所示。目标与环境识别(新能源发电设备的监控,输变电、配电设备和线路的监控)、信息采集与服务(发电、输变电、配电和用电管理,用户用电信息服务)是5G在电力中的主要应用。

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七、总结

随着5G网络建设进入快速期,5G应用创新不断深化,涵盖的应用领域与应用规模也不断扩大。5G作为市场热点,得到业界高度关注,吸引大量资本与资源投入。5G应用产业各参与方应洞察与聚焦用户实际需求,开展严谨的市场分析,按需推进5G应用创新研发。

同时,我们也认识到,5G应用发展正处于萌芽阶段,绝大部分应用项目尚在试点与探索。5G应用是资源与能力高度整合的产业,生态合作是5G应用创新的基础。

1、横向融合与纵向整合的合作模式

  • 横向:5G 网络能力,与人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计

算等基础共性能力,结合超高清视频、视频监控、VR/AR、无人机、机器人等行业共性能力,为 5G 创新应用赋能;

  • 纵向:利用 5G 网络能力、基础共性能力和行业共性能力,结合企业客户业务流程,开发、集成和运营面向垂直行业或企业的应用,打造 5G 应用标杆。

2、开放、共享与创新的合作理念

5G 产业的成功取决于 5G 应用的实现与发展,需要产业链各方秉承开放、共享、创新的合作精神,打造网络开放、技术融合、平台共享、资源共用、模式创新的协作机制,共建生态,取长补短,实现共赢。

附录

我们对已获得的260个5G应用案例,按10大行业35个细分应用领域进行分类,保留应用场景明确、标杆价值明显、行业反响较大的案例,删除内涵重复、近似或内容不详的案例,最终遴选出具有代表性的69个5G典型案例(参见表13)。同时,由于国外案例相对较少,我们尽可能收入已获得的有价值的国外案例。

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