第 2 章 5G 的行業應用
2.2.4 5G 時代的應用場景
2.2.5 物聯網對 5G 的名額要求
圖 2-1 給出了中國 IMT-2020（5G）推進組于 2014 年 5 月釋出的《5G 願 景與需求白皮書》中描述的未來 5G 總體願景，可以看出，未來移動網際網路主要面向以人為主體的通信，注重提供更好的使用者體驗，進一步改變人類社會資訊互動方式，為使用者提供增強現實、虛拟現實、超高清視訊、雲端辦公、休閑 娛樂等更加身臨其境的極緻業務體驗。為了保證未來人們在各種應用場景，如 體育場、露天集會、演唱會等超密集場景，以及高鐵、快速路、地鐵等高速移 動環境下獲得一緻的業務體驗，5G 在對上下行傳輸速率和時延有更高要求的同 時，還面臨着超高使用者密度和超高移動速度帶來的挑戰。
物聯網進一步擴大了移動通信的服務範圍，從人與人之間的通信延伸到物 與物、人與物之間的智能互聯，促使移動通信滲透到工業、農業、醫療、教育、 交通、金融、能源、智能家居、環境監測等領域。未來，物聯網在各類行業領 域将進一步推廣應用，将會促使各種具備差異化特征的物聯網業務應用爆發式 增長，将有數百億物聯網裝置接入網絡，真正實作“萬物互聯”。為了更好地支 持物聯網業務推廣，5G 需要滿足海量終端連接配接以及各類業務的差異化需求（低 時延、低能耗、低成本、高可靠等）。
前面我們已經提過，在 3GPP 會議上定義了 5G 的三大場景：eMBB、mMTC 和 uRLLC。eMBB：3D/ 超高清視訊等大流量移動寬帶業務；mMTC：大規模物 聯網業務；uRLLC：如無人駕駛、工業自動化等需要低延遲時間、高可靠連接配接的業務。
2017 年，全球移動寬帶論壇（Global Mobile Broadband Forum）上，華 為無線應用場景實驗室（Wireless X Lab）釋出“5G 十大應用場景白皮書”， 首次面向業界給出未來的十大應用場景。
華為白皮書從兩個次元出發，分析多個 5G 未來應用場景，給出 Top10 應 用場景的名單和排序。第一個次元是應用場景對 5G 技術的依賴性。這種依賴 性指的是對網絡帶寬和時延的要求。不同的應用場景對網絡帶寬和時延的要求 不同。例如，雲 VR/AR 對網絡帶寬和時延的要求最嚴格，需要最高 9.4Gbit/s 的帶寬和低于 5ms 的時延才能保證優質的體驗。目前的移動通信技術隻有 5G 才能實作雲 VR/AR。第二個次元是場景的商業價值。這種價值展現在營運商及 垂直行業在該領域的市場空間大小。這也是業務發展的驅動力所在。如雲 VR/ AR 業務，華為白皮書預測，到 2025 年其市場空間将達到 2920 億美元。這對 于營運商及垂直行業來說無疑是一個巨大的機遇。
華為白皮書在分析多個場景對 5G 的依賴性和商業價值後，給出十大應用場 景的排序，分别是雲 VR/AR、車聯網、智能制造、智慧能源、無線醫療、無線 家庭娛樂、聯網無人機、社交網絡、個人 AI 助手和智慧城市（如圖 2-2 所示）。
華為白皮書還分析了各個場景的商業模式，這對于發展業務也非常關鍵。 如雲 VR/AR，白皮書指出其有 3 種商業模式。其一是廣告經營模式，具體為用 戶向 VR 内容付費，廣告公司向平台付費；其二是基于使用者訂閱模式，使用者可 以向平台方付費訂閱，VR 平台與内容生産者收入分成；其三是基于使用者使用量 模式，使用者按照次數或下載下傳量付費，而平台方可以與内容生産者收入分成。不 同的公司可以選擇符合自身特點的模式發展業務。但對使用者而言，不管哪種模式都無須再購買昂貴的處理裝置，隻需要購買 VR/AR 終端和内容即可，使用 成本将大幅降低，這對于業務的普及非常關鍵。
按照華為白皮書設想，未來通過 VR/AR 看超高清賽事直播、自動駕駛或 遠端駕駛、遠在千裡之外進行醫療診斷、無線連接配接的智慧家庭、超高清的視訊 直播、輔助個人的 AI 裝置等，在 5G 網絡下都将成為現實。
在 2018 年 6 月 27 日上海舉辦的世界移動大會上，大唐釋出了《5G 業務 應用白皮書》。白皮書圍繞 5G 三大典型應用場景，選取與 5G 結合點較強的十 大應用領域進行研究，其中包括賽事 / 大型活動、教學教育訓練、景點導覽、視訊 監控、網聯智能汽車、智能制造、智慧電力、無線醫療、智慧城市和産業園區等； 分别從四大次元展開，闡述大唐對 5G 業務價值和商業模式的了解，打造 5G 業 務落地的示範效應，為 5G 在垂直行業的應用指明發展方向。
大唐白皮書提到，在 5G 應用的初期階段，将主要延續 4G 的業務發展路線， 提升下載下傳速率和系統容量，預計于2019年下半年最先推出增強型移動寬帶服務。 如賽事 / 大型活動、教學教育訓練、視訊監控等應用，将催生更大資料流量的使用， 進一步促進高清視訊、虛拟現實（VR）和增強現實（AR）等業務的發展。在 5G 應用的成熟階段，行業關注點将轉向低延遲時間、高可靠的網絡特性，包括網聯 智能汽車、智能制造和産業園區等高價值應用。
同時，大唐白皮書也提到，5G 在商業模式上有多種突破和創新。針對增強 移動寬帶場景下，面向特定場所可以采用推出專屬的流量套餐，或是向商戶按 年 / 月來收取增值服務費、廣告費等多種方式。針對低功耗大連接配接、低延遲時間高 可靠的場景，除了有條件的企業可考慮申請專用頻段、自建專網外，大多數企 業可考慮以租代建的方式使用營運商的 5G 網絡，以按照軟硬體流量整體打包 的方式，給營運商繳納功能服務費（月 / 年）。對于物聯網的前端監控裝置、智 能傳感終端，可采用按卡收費等方式進行收費。
綜上所述，5G 将是以人為中心的通信和機器類通信共存的時代，各種各樣 具備差異化特征的業務應用将同時存在，這些都将為未來 5G 網絡帶來極大的 挑戰。表 2-1 所示為 5G 最為相關的主要用例的總結，這些用例主要的性能指 标（KPI）如下。
可用性：指在一定地理區域内，使用者或通信鍊路能夠滿足體驗品質（QoE） 的百分比。
連接配接密度：指在特定地區和特定的時間段内，機關面積可以同時激活的終 端或使用者數。
使用者體驗速率：機關時間使用者獲得的（去除控制信令）MAC 層的資料速率。
流量密度：指在考量區域内所有裝置在預定時間内交換的資料量除以區域面積和預設時間長度。
時延：指資料在空中接口 MAC 層的參數。有兩個相關的時延定義：單程 時延（OTT）和往返時延（RTT）。單程時延是資料分組從發送端到接收端的 時間，往返時延是發送端從資料分組發送，到接收到從接收端傳回的接受确認 資訊的時間。
可靠性：指在一定時間内從發送端到接收端成功發送資料的機率。
安全性：通信中的安全性非常難以量化，可能要通過有經驗的黑客接入信 息内容需要的時間來衡量。
成本：成本一般來自基礎設施、最終使用者和頻譜授權 3 個方面。一個簡單 的模型可以是基于營運商的總體擁有成本和基礎設施節點的個數、終端的個數以及頻譜的帶寬來估算。
能量消耗：在城市環境中通常是指每資訊比特消耗的能量，在郊區和農村地區通常是指每機關面積覆寫消耗的功率。
表 2-1 歸納了主要的挑戰性需求和每一個用例的特點。