#白皮書導語#
2020年註定是不平凡的一年，在這一年中，全球許多運營商在政府的推動下，展開了競爭更加激烈的5G網絡大規模商業部署以及垂直行業應用試點。一場蔓延全球的COVID-19疫情，不僅延緩了5G網絡與物聯網的快速發展進程，也對全球消費者的使用習慣產生了深遠的影響。根據Informa Tech和Omdia的一項新調查讓我們有更多的時間，從另外的角度對未來5G和物聯網的數字世界進行更深層的思考。
以下為白皮書（上）正文：
5G 網絡升級催化新一代應用場景
就像幾百年前的「大航海」一樣，新世界的發現吸引並鼓勵人們離開固有的思維框架，去探索世界，連接世界各地並創造財富。隨著社會進入由 5G 推動的新互聯世界，新的想法，新的應用和新的商業價值必將隨之產生。
在2G 和 3G 時代，即使行動網路僅支持文本和圖像傳輸，消費者仍對其帶來的價值而感到驚訝。進入 4G 時代以來，已經在 4G 技術的基礎上探索了巨大的商業價值，為線上內容供應商和用戶打開了一扇新世界的大門。基於視頻、遊戲的應用程式充滿著人們生活的每個角落，一款流行短視頻 APP 的日活躍用戶即可超 4 億，各知名線上視頻平臺也收穫了 2 億左右的日活用戶，成為了中國乃至全球網際網路經濟的重要驅動力量，在短短數年中取得了難以置信的成功。電視，臺式 PC 等固定設備的娛樂屬性迅速淡化，行動裝置成為了人們獲取娛樂內容的重要入口。
同樣，5G 將帶來資訊時代的更深層的變革，儘管展望 5G 的未來應用相當考驗想像力，但可以肯定的是，即將到來的革命將與幾年前的 4G 一樣驚人。更需要轉變固有的思維方式，認識到 5G 將如何改變用戶與數位化世界的交互方式，以及對垂直行業的模式影響。
與4G 相比，5G 網絡所具備最顯著的特徵是它的網絡管理技術，即「網絡切片」，可以使運營商基於單個 5G 網絡的物理層構造多張虛擬網絡，以應對增強移動寬帶、海量機器通信、超可靠低時延通信這三種場景的需求。無論是高帶寬的 AR/ VR，在線超高清視頻，廣覆蓋的智慧城市項目，還是低延遲的工業機器/移動性，5G 網絡提供了最為關鍵的應用靈活性，而且費用可以按要求進行調整，還可以根據需要來重新利用切片，下圖簡單闡述了三類場景切片的特色基礎應用：
▼圖2中顯示了三大場景中的一些典型應用初步落地—普及—重度使用的時間線預測。除了已經初步普及的手機等應用外，從 2020 年起，將有更多的消費多媒體類與企業商用領域應用進入實踐，並在 2023 年前後形成成熟的應用模式。又以消費類多媒體、工業/企業/市政以及汽車應用為代表。
▲圖表2 網絡三大場景中典型應用的發展時間線
消費領域主要包括 5G 手機終端上的應用，固定無線寬帶和 AR/VR 的應用，主要屬於 eMBB 增強移動帶寬的應用場景。我們預計這個應用場景會率先落地部署。
工業/企業/市政領域範圍比較廣，海量機器廣泛覆蓋的應用場景主要包括資產管理，智慧城市，能源和市政設施遠程監控，超可靠低時延應用場景主要包括工業自動化，工業機器人和無人機的應用。
在車聯網和無人駕駛領域，隨著法律法規的完善，車聯網標準和 5G 超可靠低時延標準的落地，無人駕駛汽車技術的成熟，無人駕駛領域市場潛力巨大。
從中長期角度而言，隨著切片技術與商業模式的進一步成熟，這三類領域中將增加更多有趣的應用場景，比如遠程工程機械、遠程實時手術、虛擬旅遊體驗、自動駕駛公交等等。從下圖不難發現，無人化、遠程化、規模化將成為未來物聯網絡的關鍵詞：
▲圖表3 無人化、遠程化、規模化將成為未來物聯世界關鍵
4.2.消費市場應用場景
消費電子市場包括了遊戲、視頻、電視等應用，也涵蓋大量 2B 行業場景：體育、醫療保健、遠程監控、教育、零售等等，以多媒體相關為主要應用。Omdia 估計，到 2023 年，整個消費多媒體市場總額將從 2018 年的 6490 億美元增長到 9000 億美元以上。消費者和 B2B 娛樂和媒體收入將佔主導地位，佔市場總額的 90%。此類應用對行動網路提出了苛刻的高帶寬、低時延需求。對於在線雲遊戲、VR/AR、超高清視頻直播、實時遠程醫療等新興應用，帶寬與時延成為了限制進一步發展的瓶頸與痛點。由 5G 網絡提供的增強移動寬帶（eMBB）體驗將在解決這些瓶頸的同時，為這一目前最大的 5G 用例市場中創造出前所未有的體驗與新商業模式。
無論是電子遊戲、高清直播還是線上購物，消費應用升級的關鍵在於人機互動的方式，即人機之間通過觸覺（例如按動按鈕），聽覺（例如語音識別），視覺（例如圖形 UI，手勢，面部表情識別）等進行溝通和交互。未來更高水平的人機互動將涉及海量信息流的交換，並且通過 AI 技術深刻理解和分析用戶的行為或思想。例如，眼球跟蹤，手勢跟蹤，腦電波或微表情閱讀可以幫助用戶從控制終端設備中解放雙手。此類高級交互的基礎不僅需要強大的硬體指標，而且還包括複雜的算法，包括實時感測/圖像處理和複雜並行計算能力。
對於實時性要求較高的應用，如多人在線雲遊戲、VR/AR 沉浸式體驗等，實現 20ms 以下的低時延是解決瓶頸的關鍵因素。4G 等移動通信技術（50-100ms）尚不能滿足這類需求，在雲遊戲中難以實現多人協作的完美契合；VR/AR 應用中容易由於視頻延遲而嚴重影響體驗，需要 5-10ms 級別的時延才能實現高互動性的高階 VR 體驗。在實現了超低時延的前提下，大帶寬實現的高清高幀率的視頻流進一步完善了體驗。
在一些要求輕量化辦公或極致算力的圖形渲染應用中，通信時延的縮短使雲電腦具備實用的意義，既可以解決大企業 IT 安全管理集中化的難題，也可以在圖像視頻處理、渲染以及建模等高算力應用中突破以往個人終端算力的瓶頸，藉助雲端算力完成任務。在這樣的場景下，個人面前的只是一臺裝有 I/O 接口、網卡與顯示器的終端，作為用戶與雲端的交互界面。時延的降低使交互體驗與本地無異，且配置靈活性與安全性大大增強。
當痛點逐一被 5G 網絡的高帶寬低時延解決之後，遠程、高清、實時、多人的移動應用將迎來發展契機，以及商業模式的改變。以體育或娛樂直播為例，基於 eMBB 的超高清信號傳輸通道與高清終端設備的結合觸發了新的收益模式。主辦方從運營商獲取專有網絡通道，將網絡入口以門票的方式發售給場外的遠程觀眾，使他們在手機、電視、VR 眼鏡等 5G 高清終端上獲得近乎現場的視聽體驗。
並且，直播方可以提供基於無人機等拍攝手段的全方位直播角度，場外觀眾可以自由選擇視角或回放，感受場內觀眾所難以獲得的體驗。在這種商業形式下，消費者獲得了前所未有的娛樂體驗，運營商、主辦方、終端商都可以獲得新的盈利渠道。僅以體育行業為例，這一場景的實現預計每年將帶來數十億美元的額外營收。
4.3.工業/企業/市政應用場景
2G 時代開始，蜂窩通信模組已經在工業/企業/市政市場中大量應用，隨著政府對 2G/3G 遷移轉網的推動，4G 模組迅速替代原本 2G/3G 模組的業務場景，但卻不能完全滿足一些對高可靠性、低時延以及一體化網絡的苛刻要求。傳統的 3G/4G 公用網絡管道也無法為工業行業的需求提供差異化的通信服務，採用昂貴的光纖專網或 LTE 專網限制了更廣泛的使用。
Omdia 在2020年 6 月就工業領域對 5G 技術的具體期望徵求了全球超過 100 家工業企業的意見，可以看作是工業企業市場對於 5G 最基本的興趣點。其中，期望 5G 網絡能夠增強商業的靈活性和創造新的業務流排在第一二位並遙遙領先。這一現象反映企業用戶對 5G 的觀點已經超越了傳統的物聯網絡本身，即不僅僅是作為生產經營的輔助手段，而是產業轉型升級的關鍵工具。
在市政，石油，能源，電力和流程製造業中，各種通信模組已經廣泛安裝在各類設備，儀器和儀表上，這些工業物聯網的應用場景往往同時擁有數以萬計的聯網設備，這些通信模組將各類傳感器收集到的信息上傳到遠程數據中心和雲端伺服器。受到工業 4.0 等技術概念以及製造業升級政策的推動，搭載通信模組設備的數量將迎來飛速的增長。
Omdia 估計，2024 年互聯設備的出貨量約為 60 億，到 2030 年將迅速增長至 350 億，而其中 50%的需求來自亞太市場。根據調查，全球數十家已經部署 5G 的運營商都將未來的盈利重心放在企業、市政，工業物聯網等場景上，進一步表明了對這一市場的信心。
▲圖表4 工業領域對 5G 的期望與全球 5G IoT 模組出貨預計
5G 網絡的海量機器通信（mMTC）切片的海量高密度接入與可靠性在這些場景中起到了至關重要的作用。並且經過改良的 5G 低功耗特性，可以在授權和未授權的頻段操作，提供更靈活的網絡覆蓋，使大型物聯網絡的成本大大降低，從而推動更多垂直行業進入大規模物聯網的應用。隨著 NB IoT 正式成為 5G 標準， 憑藉 「大連接、廣覆蓋、低功耗、高安全」的特點，得到全球主流運營商、設備商、晶片廠商的支持，眾多工業/企業/市政垂直行業將加快技術研發和產業化。
在電子製造，自動化配電，汽車製造、等工業場景中，大量的生產數據和產品數據也需要進行實時監測與上傳匯總，工業機器人和加工設備或對於通信有微秒級的低時延要求，工業物聯網還要求通信基礎設施有極高的可靠性與可擴展性，與此同時，企業主對網絡的安全性也有很高的要求，並且網絡部署與運營成本可控。使用 5G 網絡的 uRLLC 切片可以滿足需要高度精準度與低時延的自動化控制要求。
除了海量機器以及超低時延場景之外，工業物聯網中也有大量需要高清圖像與視頻處理的移動場景。例如基於 AGV，移動機器人，無人機的室內和室外電力線巡檢、野外施工作業，油氣勘探等。除 5G 輔助高精度室內外定位之外，要求行動裝置遠程上傳高清晰度的圖像或視頻，在雲端進行處理。既要求地理上的移動性和覆蓋範圍，也要求通信模塊有更高的能效，最重要的是 Gbit/s 級別的高帶寬。此類對數據吞吐量要求極高的應用則將依賴於 5G 網絡的增強移動寬帶（eMBB）切片技術。
4.4.汽車市場應用場景
汽車應用場景中最耀眼的技術趨勢是車聯網和無人駕駛。車聯網和無人駕駛藉助新一代信息和通信技術，以「雲–管–邊–端」為主體，實現車內、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位網絡連接，將「人、車、路、雲」等交通參與要素有機地聯繫在一起，提升汽車智能化水平和自動駕駛能力，構建汽車和交通服務新業態，從而提高交通效率，改善駕乘感受。促進自動駕駛技術創新和應用，還有利於構建一個智慧的汽車交通場景。
車聯網的通信方式
車際網絡實現智能網聯汽車之間、智能網聯汽車與路基設施的通信。智能網聯汽車通過蜂窩網絡 2G/3G/4G/5G、衛星通信等與車聯網服務平臺通信，傳輸車輛數據，接受服務平臺下達指令。直連模式的車際網絡通過 LTE-V2X、IEEE 802.11p 和射頻通信（RFID）等技術與附近車輛和路基設施進行信息傳遞。
▲圖表5 基於雲的車聯網通信技術與應用
在智能汽車內部，智能網聯汽車通過 Wi-Fi、藍牙或蜂窩移動通信技術與用戶的移動智能終端進行信息傳遞。智能網聯汽車內部電子器件之間通過現場 CAN 總線、 LIN 總線等方式進行信息交互，以及 Wi-Fi、RFID、藍牙、紅外線、NFC 等無線通信方式。
5G 對車聯網和無人駕駛的推動
隨5G 商用和自動駕駛技術的成熟，車聯網將產生質變。通信是數據傳輸的基礎，當前 4G 網絡 50ms 左右時延遠遠無法滿足無人駕駛的需求。無人駕駛需要低時延、高可靠、支持高移動性以及大數據容量的移動通信網絡支撐：
· 低時延：端到端時延在 5ms 以內；
· 高可靠：誤包率在 0.001%以下，而且能在車輛發生擁塞，大量節點共享有限頻譜資源時，仍能夠保證傳輸的可靠性；
· 支持高速移動：考慮到汽車之間的相對移動，最高相對時速可達 500km/h；
· 大數據容量：傳輸數據包至少能承載 1600 字節的信息數據。
5G 網絡將催生更豐富的車聯網應用場景，包括高速車內數據娛樂、超高清視頻和語音通話，智能座艙，移動熱點/辦公室/家庭、動態數字地圖更新，自動駕駛、遠程駕駛、遠程監控，車輛編隊等。
智能網聯車上的通信模組
智能車中控、智能後視鏡，智能駕駛艙還是智能語音交互模塊，都需要強大的車載網絡通信技術做基礎支撐；T-BOX、OBD 及 OTA 等也逐漸成為每輛汽車的標配，車載導航、車載終端對話、車車通信以及空中升級等功能的應用和配置需求近年來也正大幅增加，推動核心車載網絡數據通信模塊的市場需求持續增長。
通信模組在車聯網的應用市場主要分為前裝市場和後裝市場，目前前裝市場比較大，但隨著智能車網聯生態逐漸成熟，地方法規不斷明確，對現存車輛智能化升級改造和監控的需求也在上升，比如重型柴油車發動機汙染物排放的遠程監控，OBD 監測和診斷數據上傳到國家或者運營平臺，OTA 遠程升級等，所以通信模組的後裝市場潛力巨大。
▲圖表6 互聯汽車內部的通信總線與模塊
車載診斷接口 OBD（On-Board Diagnostic）是外接設備與車內總線進行通信的入口，通過 OBD 接口，可以通過統一診斷服務 UDS（Unified Diagnostic Services）向ECU 發送讀寫指令；T-BOX 作為車內與外界進行信息交換的網關，可以發送遠程控制指令到雲端伺服器，雲端伺服器再將車主的控制指令發送給智能網聯汽車，實現對汽車的遠程控制等功能，例如遠程開啟空調、車輛預熱等；車載綜合信息系統（In-Vehicle Infotainment ，IVI）可以提供實時路況、導航、信息娛樂、故障檢測和輔助駕駛等功能，為乘客帶來新的駕乘體驗。
OTA（Over-The-Air）指通過雲端升級技術，為具有連網功能的設備以按需、易擴展的方式獲取系統升級包，並通過 OTA 進行雲端升級，完成系統修復和優化的功能。遠程升級有助於整車廠商快速修復安全漏洞和軟體故障，成為車聯網必備功能。ECU 相當於汽車各個系統的大腦，控制著如發動機、變速箱、車燈等部件的運行，通過與車內總線相連，各 ECU 之間進行信息傳遞。
智能網聯車上的通信晶片
無論是當前快速普及應用的 OTA 功能、T-Box 或 OBD，還是當下政府和企業大力推進的宏觀車聯網應用，比如智能控制、V2X 通訊、路況偵測、車載娛樂及輔助/自動駕駛等，這些都需要汽車在現有通信設施基礎上依靠大量的蜂窩通信模組來實現。
目前車聯網 V2X 通信技術有 DSRC 與 LTE-V2X 兩大路線：DSRC 發展較早技術較成熟，缺點是路邊設施投入大，技術演進不明；LTE-V2X 信道寬，同步性好。在全球範圍內，隨著各國 5G 部署及商用的加速，越來越多的國際主流汽車 OEM 們也都逐漸從傳統 DSRC 方案傾向 LTE-V2X，尤其是中國這一全球最大的汽車市場，政府已決定強制 C-ITS 和相關安全服務使用 LTE-V2X。
國產導航晶片已掌握核心技術自主智慧財產權，部分產品通過車規級可靠性認證，兼容多模導航系統。高通成為車聯網通信晶片技術的龍頭。中國的紫光展銳、華為、大唐等企業通過參與 LTE-V2X 標準制定積極布局汽車通信晶片。
國際標準組織 3GPP 宣布 R16 標準凍結，標誌 5G 第一個演進版本標準完成，這也是第一個 5G-V2X 標準（NR V2X 標準），NR-V2X 是從 LTE-V2X 到 5G V2X 的平滑演進。3GPP 早在 R14 版本就引入了 LTE V2X，隨後在 R15 對 LTE V2X 進行了功能增強。進入 5G 時代，3GPP R16 版本通過 5G NR 更低的時延、更高的可靠性、更高的容量來提供更高級的 V2X 服務，強大的 3GPP 生態系統和連續完善的蜂窩網絡覆蓋。
R16 版本的 NR V2X 與 LTE V2X 互補和互通，NR-V2X 可以直接利用現有蜂窩網基礎設施，從而大幅降低未來自動駕駛和車聯網部署成本，讓汽車更加智能安全。
R16 定義支持 25 個 V2X 高級用例，其中主要包括四大領域：
· 車輛組隊行駛，其中領頭的車輛向隊列中的其他車輛共享信息，從而允許車隊保持較小的車距行駛；
· 通過擴展的傳感器的協作通信，車輛、行人、基礎設施單元和 V2X 應用伺服器之間可交換傳感器數據和實時視頻，從而增強 UE 對周圍環境的感知；
· 通過交換傳感器數據和駕駛意圖來實現自動駕駛或半自動駕駛；
· 支持遠程駕駛，可幫助處於危險環境中的車輛進行遠程駕駛。
#Omdia#
Omdia由Informa Tech的研究部門（Ovum、Heavy Reading和Tractica）與收購的IHS Markit | Technology合併而成，是一家全球領先的技術研究機構，匯集了超過400名分析師的專業積累，覆蓋全球150個市場，每年發布3000多份研究報告，服務於14000多家訂閱用戶，遍及數千家科技、傳媒和通信企業。
如需下載白皮書，請聯繫何女士：13512782632
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2021年9月1日，第三屆5G全球大會（中國站）暨5G+C-V2X蜂窩車聯網技術大會（深圳）將與ELEXCON電子展同期舉行，圍繞「5G+C-V2X 賦能智慧灣區」主題展開：
主辦單位：中國通信學會車聯網委員會
承辦單位：
中國通信學會通信設備委員會
中國高科技產業化研究會信息化工作委員會
博聞創意會展（深圳）有限公司
無線移動通信國家重點實驗室（中國信科）
會議內容及熱點主題：
· 汽車電子與整車製造
· 單車智能技術及發展
· 蜂窩車聯網（C-V2X）賦能智能網聯
· 智慧交通技術及發展
· 自動駕駛
· 車聯網投融資
大會同期現場，ELEXCON電子展還將打造『 5G技術與車聯網專區 』，匯聚國內外行業龍頭展示5G關鍵技術、5G核心元器件、5G商用終端及解決方案、V2X車聯網、自動駕駛、雷達等技術新品及方案。
聯繫我們：☎ (86)755-88311535
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Internet of Things World 是Informa 主辦的全球系列物聯網技術博覽會暨研討會：自2014 年起，跨越四大洲，每年在矽谷、倫敦、南非和新加坡等地巡迴舉辦，是全球針對物聯網領域富有影響力的專業盛會。
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2021年大會主題：
· 全物聯（市場與趨勢）
· 消費物聯網（智能家居、智能樓宇、智慧園區、智慧社區）
· 全物聯（產品與技術）
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大會同期現場，ELEXCON電子展還將打造『 物聯網技術與解決方案專區 』『 MEMS與傳感器專區 』，匯聚全球行業內領先企業展示物聯網解決方案、IoT核心晶片及元件、無線通信技術、傳感器與MEMS器件、創客科技成果等技術新品及方案。
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