2020中国5G垂直行业应用案例.pdf

&5B5G6 nld&Ck=Ti(2020GSMA 代表全球移动运营商的共同权益。 GSMA 在更广泛的全球移动生态系统中连结着 750 多家移动运营商，将近 400 家企业，其中包括手机与终端制造商、软件公司、设备供应商、互联网企业、以及相关行业组织。GSMA每年在巴塞罗那，洛杉矶和上海举办业界领先的 MWC 大会，以及 Mobile 360 系列区域会议。 更多有关 GSMA 信息，请阅览 gsma关注 Twitter : GSMA 微信公众号 : GSMA_MWCS中国信息通信研究院（以下简称“中国信通院”）始建于1957 年，是工业和信息化部直属科研事业单位。多年来，中国信通院始终秉持“国家高端专业智库 产业创新发展平台”的发展定位和“厚德实学 兴业致远”的核心文化价值理念，在行业发展的重大战略、规划、政策、标准和测试认证等方面发挥了有力支撑作用，为我国通信业跨越式发展和信息技术产业创新壮大起到了重要推动作用。近年来，适应经济社会发展的新形势新要求，围绕国家“网络强国”和“制造强国”新战略，中国信通院着力加强研究创新，在强化电信业和互联网研究优势的同时，不断扩展研究领域、提升研究深度，在 4G/5G、工业互联网、智能制造、移动互联网、物联网、车联网、未来网络、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实 / 增强现实（VR/AR）、智能硬件、网络与信息安全等方面进行了深入研究与前瞻布局，在国家信息通信及信息化与工业化融合领域的战略和政策研究、技术创新、产业发展、安全保障等方面发挥了重要作用，有力支撑了互联网 +、制造强国、宽带中国等重大战略与政策出台和各领域重要任务的实施。顾问：斯 寒， GSMA大中华区总裁王志勤， 中国信息通信研究院副院长作者：常 洁， GSMA大中华区创新与生态合作总经理关 舟， GSMA大中华区公共政策总经理关庆贺， GSMA大中华区创新与生态合作经理中国电信 华为 爱立信大唐移动 海尔中国移动 中国联通 中兴通讯上海诺基亚贝尔咪咕GSMA对本次报告的主要合作单位表示感谢：* 及多家产业伙伴，限于篇幅，在此不一一列出。02030710121419212427303234374042前言基于5G边缘计算的智能柔性生产天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区中国商飞5G+8K飞机表面质量监测新凤鸣基于MEC的智能车间三一重工5G智能制造湖南华菱湘钢5G智慧工厂天津港5G智慧港口应用武汉5G智能网联汽车测试示范区5G BRT智能网联车路协同系统5G在智能电网中的应用咪咕5G快游戏江西南昌红谷滩5G云VR精品示范区基于AI QoE的5G云VR教育应用中国慕课大会5G+超远程虚拟仿真实验基于5G技术的医院网络建设标准目 录斯寒GSMA 大中华区总裁王志勤中国信息通信研究院副院长“2G跟随”、“3G突破”、“4G同步”、“5G先行”，中国移动产业近年来取得的进步有目共睹，5G 在中国的发展以及对全球移动产业的影响也备受瞩目。根据 GSMA智库最新预测，到 2025 年，全球将有 411 个运营商在 119 个国家和地区商用 5G，届时，全球 5G 用户数将达到 18 亿，其中中国将占到总用户数近 45%，成为全球最大的 5G 市场。根据GSMA对全球2000多家企业负责人调研显示，5G与垂直行业的深度融合将是5G成功的关键之一。预计到 2030 年，对运营商而言，通过 5G 赋能的全球垂直行业市场规模总量将达到近 7000 亿美元。如何更好地把 5G技术服务于垂直行业，并推出超越连接的创新服务与价值将是把握住这个潜力巨大的新兴市场机会的关键。2019 年，伴随着中国 5G 商用服务的开启，中国的移动运营商、垂直行业以及技术公司正在积极合作与实践，将 5G 技术逐步应用于工业制造、交通运输、传媒与物流等诸多垂直行业，赋能行业的数字化转型。在和广大伙伴的沟通过程中，我们深刻认识到，5G 行业应用的探索是个分阶段、分重点的长期过程，明确场景、制定标准、合作创新是推动 5G 在行业发展的不二法则，同时这个赋能的过程也需要我们有耐心、有恒心，深入了解行业的真实需求，并不断的调整和完善。中国5G垂直行业应用案例2020共汇集了15个中国领先的5G行业应用实践，涵盖工业制造、交通运输、电力、医疗、教育和内容等诸多领域，聚焦新一代信息技术在行业市场的应用场景、技术特点和未来发展机遇。每一个案例的背后都是一群坚定的 5G 应用的先行者，以开放、合作、创新的态度不段探索，我们也衷心希望通过报告中梳理的应用场景、项目反馈以及经验思考，能够为中国和全球接下来5G技术在行业应用中的推广与发展中带来参考与启发！当前，第四次工业革命正蓬勃兴起，与世界经济新旧动能转换形成历史性交汇。移动通信经历了第一代到第四代发展，已步入第五代移动通信（5G）商用元年。5G 作为新一代信息技术，将从移动互联网扩展到移动物联网领域，与经济社会各领域深度融合，全面构筑经济社会发展的关键信息基础设施，培育经济发展新动能、打造社会治理新模式、拓展民生福祉新内涵。5G 融合应用是新生事物，需要探索新产品、新模式和新业态。为推动 5G 应用发展，中国信息通信研究院与IMT-2020（5G）推进组，于 2018 年和 2019 年连续主办两届 “绽放杯”5G 应用征集大赛，面向行业、企业及个人广泛征集 5G 应用，凝聚社会民众智慧，促进行业转型发展，深入挖掘并孵化 5G 特色应用。大赛得到社会广泛关注和支持。2019 年，大赛共收到项目 3731 个，点燃了全社会创新的热情，带来 5G 应用创新高潮，涌现出大量新产品、新业态和新模式。中国5G垂直行业应用案例2020精心收录了15个中国 5G 行业应用优秀案例，其中包括部分“绽放杯”的优秀作品。希望这些案例能给致力于 5G 产业与应用发展的朋友以借鉴和启发，并涌现出更多的创新与实践。5G融合应用需要持续不断的探索，中国信息通信研究院愿与全球各界朋友通力合作，共同构建5G应用创新繁荣生态。前 言03中国5G垂直行业应用案例2020基于5G边缘计算的智能柔性生产5G为“万物互联”而来。爱立信积极参与5G技术和产品研发、标准制定和产业推广。罗博特科项目是爱立信与中国移动江苏公司联合垂直行业合作伙伴罗博特科公司在5G智能制造领域开展的合作创新。我们希望通过项目发现5G对垂直行业的潜在价值，完善端到端产品和解决方案，培养产业合作伙伴和探索有竞争力的商业模式，并完善面向垂直行业的服务和交付能力。该项目从开展至今已经在上述方面取得了显著进展。陈明博士爱立信中国移动业务部CTO合作单位案例综述罗博特科是专业的智能制造系统提供商，专注于为光伏、汽车电子、电子半导体、食品及药品等领域提供智能制造解决方案，包括智能自动化设备、智能检测设备、智能仓储设备、智能物料转运系统及智能制造执行系统，致力于通过创新技术让工业制造更柔性、更智能、更高效。经过罗博特科与江苏移动和爱立信工业调研联合团队的多次探讨，三方都认为通过 5G 网络改造智能工厂是未来的方向。5G可以释放无线技术在工业领域的应用空间，为智能制造带来重大赋能支撑。为此江苏移动、爱立信与苏州罗博特科公司于2018年11月28日签署5G智能制造联合创新战略合作协议，积极探讨在5G工业应用领域的合作，以“基于5G的智能工厂”为目标，在江苏省苏州市罗博特科工厂搭建小型化离散制造产线原型，用5G无线网络替代工业现场OT层的有线和 WiFi 连接，从而提升设备智能化水平，助力工业软件云化部署加速迭代，最终实现柔性制造、智能制造。为 AGV 小车和智能接驳台提供稳定可靠的无线连接，提高 AGV 小车行进稳定性和可靠性，提高产线布局柔性。为汽车电子精密加工设备、AGV提供通信连接，并通过和MES (制造执行系统），RMS ( 机器人调度系统）实时数据交互，实现自动化产线及生产可视化。通过 5G 网络来完成相机拍照图片上传边缘云，云端检测后结果下发控制，将硅片按质量等级进行分选。AGV 搭载高清摄像头，在行进过程中，实时对工厂环境进行拍摄，视频实时回传监控中心，远程对工厂车间环境进行监控，可有效降低人工成本，提高管理效率。并通过 AR 技术实现远程设备巡检。智能物料转运 汽车电子精密加工自动化 智能图像质检 智能AR巡检机器人基于5G边缘计算的智能柔性生产04中国5G垂直行业应用案例2020行业挑战解决方案目前国内制造业面临技术改造和转型升级等问题，因此推动制造业数字化、智能化、柔性化生产成为转型方向。项目开始之初，通过对超过百家工业企业的调研，总结出制造企业向智能柔性制造升级过程中存在着以下挑战：工厂网络多样化，协议众多，层间集成度不高，难以融合互通；难以实现柔性生产：有线方式部署困难，影响产线柔性；工业 WiFi 存在众多弊端，其可靠性不高、覆盖范围有限；现有网络对高带宽低时延类应用支撑不足；数据采集不畅，控制多部署在现场，设备间协同不足，在本项目中，江苏移动和爱立信为罗博特科建设了5G 企业专网。爱立信 5G 企业级移动通信解决方案可针对不同工业客户对网络安全性、独立性、可靠性的不同需求，以及运营商对于企业级网络的管理，为企业控制投资成本、降低建设难度的诉求提供一整套网络解决方案。在智能 AGV 的调度、智能故障应急处理等场景，需要网络端到端时延要控制在毫秒级。本项目充分利用 5G技术优势，项目中空口用户面时延由 20ms 降低至 4ms，影响效率；5G 作为支撑智能制造转型的重要使能技术，结合云计算、大数据、人工智能等技术，助力企业实现生产设备更智能以及生产管理更智能，打造更柔性的生产线，并将分布广泛的人、机器和设备连接起来，构建统一的工业互联网络。引入 5G 边缘计算、网络切片等新技术，运营商可以为工业客户提供更专业、更安全的云网一体化新型智能基础设施和轻量级、易部署、易管理的解决方案，助力企业向柔性制造、自动化生产、智能化方向演进。并且将利用边缘云进一步降低时延，以满足调度等应用场景要求。同时，利用 5G 大带宽满足对于现场高清图像实时识别和处理的要求，单路摄像头实时视频回传需要上行约 20Mbps 带宽，VSLAM 3D 实时地图重建需要上行100Mbps以上带宽，CCD质检需上行数十兆至数百兆（取决于工业摄像头分辨率），且需要高可靠、高稳定的网络传输，这些都是现有无线技术无法支撑的。基于5G边缘计算的智能柔性生产不需要企业本地部署硬件设备，可降低成本；适用于数据敏感性要求不是很严苛的用户；可根据企业性需求，配置不同网络切片；企业网切片（S-NSSA1 #2)基站射频单元IMS APN Internet APNDOT运营商切片（S-NSSA1 #1)运营商核心网网络切片（优享）纯5G网络逻辑切片01本项目采用分阶段实施方案，第一阶段完成了无线替代 WiFi 和有线的技术验证；第二阶段完成了 5G 企业专网的部署，将工厂设备全部接入 5G 网络；第三阶段实现了完整的 5G 太阳能柔性产线搭建，探索云 AGV，云质检等创新的智能化工业设备和应用，打造智能化解决方案，为下游光伏制造企业赋能。05中国5G垂直行业应用案例2020本项目的创新性体现在四个方面：探索 IT/CT/OT 超融合的工业互联网解决方案。基于同一 IT 环境，承载 CT 网络与 OT 应用。推进 5G 边缘计算的进一步落地，实现时延可控，数据本地卸载、本地管理。软硬解耦，智能上移，形成统一的工业控制大脑，工业现场只保留机械动作部分，从而实现集中控制和灵活统一的调度。将多个应用打通和协同，实现产线整体升级。本项目不仅在方案上实现了技术创新，在商业模式和合作模式上也进行了深入探索。罗博特科作为智能制造解决方案商，辐射电子、机械、汽车、新能源等多个下游行业，三方可携手实现 5G 的快速推广及共赢。江苏移动也将借此提升自身能力，探索向运维服务、数据增值等商业模式的转型升级。本项目通过多家企业的合作试点，实现了生产效率提升30%，人工成本降低40%，同时有效帮助企业提升成品率和产品质量。基于5G边缘计算的智能柔性生产控制面在公网核心网，数据面在本地控制数据本地卸载适用于对于数据安全要求本地管理的企业本地边缘云可配置各类本地服务运营商 RAN (PLMN-x)运营商核心网IMS APN Internet APN专有网络(PLMN -y)LTE/5G 基带Router 6000企业 Core/5G( MME,SGW, PGW, PCRF)企业业务服务中心(Enterprise-OSS, Customer Access Secure, Mission Critical Push To Talk, Grade of Service)运营商网络(PLMN -x)企业用户Auth (S6a)MBB, IMS O&MDOT基站射频单元 微站射频单元IRU所有网元均在企业本地部署适用于对于数据及管理安全最苛刻的大型企业本地边缘云可配置各类本地服务可开放网络能力运营商 RAN (PLMN-x)运营商核心网专有网络(PLMN -y)LTE/5G 基带企业 Core/5G( MME,SGW, PGW, PCRF)企业通信中心( IMS)企业业务服务中心(Enterprise-OSS, Customer Access Secure, Mission Critical Push To Talk, Grade of Service)DOT基站射频单元 微站射频单元IRURouter 6000企业专网（专享）公网，私网共用基站设施02企业私网（尊享）所有网络本地独立0306中国5G垂直行业应用案例2020经验总结与后续计划经过一年多的实践探索，我们非常有信心， 5G 作为最优的无线技术，可凭借高带宽、高可靠、低时延、移动性助力工厂实现设备智能化、生产管理智能化、控制迭代智能化、以及 OT 和 IT 的深度融合。在迈向工业互联网的过程中，安全、可靠是最重要的考虑因素。我们以企业专网作为切入点，无线替有线，蜂窝替 WiFi，再结合 5G 边缘计算、网络切片等新技术，实现一网多用，打造网云一体化基础设施，充分发挥运营商在通信领域的专业性，为企业提供更专业的服务。企业可以按需使用网络和运营商云资源，更弹性、更便捷、更灵活，实现管理、业务等方面的数字化转型，向柔性制造、自动化生产、无线数字化方向演进。将有线 +WiFi 的工业物联网升级为基于 5G 专网的工业物联网，解决了工厂设备走线和摆位对IT部门的挑战，为柔性生产所需添加的更多物联网设备提供优异的网络基础。将部分现场设备计算能力上移（如AGV，图像质检，VSLAM 建模等现场设备的计算单元集中上移 )，基于 5G边缘云实现综合调度和快速迭代。将与 5G 结合紧密的工业 AR、车间巡检等场景成功落地。在项目执行过程中，我们也有以下收获：5G 进工厂需要对工业客户做培训，保守的客户需要较长的培训周期，罗博特科对新技术嗅觉敏锐，可以快速形成合作。5G 行业客户拓展需要注意企业的新技术创新基因。江苏移动、爱立信与罗博特科探索 5G 云 AGV 方案创新，将最初本地激光惯导AGV升级为基于5G边缘云集中调度导航的V-SLAM云AGV，5G成为AGV内部控制总线，未来AGV的大量开发集中在云计算环节而不是AGV硬件本身，大降低了AGV的开发、迭代难度，集控能力大幅增强。其AGV也得到其他工厂的采购与认可。对现场基于有线组网的通信类型做了区隔，每个机台内部 PLC 与 I/O, 传感，促动器等之间的交互属于设备内部组网，协议多样，时延要求极低。机台与外部系统的通信整体时延可控，可通过 5G 大规模实现工业物联网。5G 终端的生态成熟尚需时日，项目实施进度受终端影响较大，5G 行业应用拓展需保持耐心。江苏移动、爱立信和罗博特科公司技术创新的同时，努力将项目的成功经验商业落地。伴随着 5G 技术和生态的不断成熟，未来，5G 还会有更多的变革和创新意义：基于 5G 专网的 SA 组网，探索 5G SA 专网对实时自动化等场景的支持；探索 5G SA 专网的切片能力，帮助工厂将现有的工控网、工控补充网络（WiFi 等）、视频监控网、访客WiFi、办公网络等通过切片方式实现一网多用，安全区隔。基于5G边缘计算的智能柔性生产实时智能云质检方案智能上下料方案精密装配方案生产大脑方案智能AR巡检方案CT设备提供高可靠、大带宽的蜂窝网络连接及管理工具OT应用部署IT环境提供数据本地管理，解决企业安全顾虑多用途服务器路由器基带单元企业核心网（ 5G EPC, E-0SS)私有网络（PLMN-x)5G NR专网 边缘云07中国5G垂直行业应用案例2020海尔衣联网天津洗衣机工厂是我们在5G时代践行中国智能制造的一个实践，未来在家庭端，5G实践应用的场景也将会有快速的爆发，为用户智慧家庭的场景体验作出巨大的贡献！李洋海尔智家平台副总裁，海尔洗衣机产品总经理合作单位案例综述海尔洗衣机天津互联工厂是海尔集团全球第 15 个互联工厂，工厂建设秉承海尔集团海尔衣联网创新发展的理念，在工厂内将 5G 通信、人工智能、云计算等当前最新的信息通信技术与实际生产及管理相结合，实现工厂生产质量检测、生产安全监控、仓储物流、设备监控等十余项应用场景解决方案，致力于将其打造成为 5G+ 云平台的智慧工厂。天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区以上智能应用场景均接入构建在云上的 5G 智能工厂统一平台，实现统一接入、统一管理和统一展示。该项目由国内首家互联网型工业智能研究院 - 青岛海尔工业智能研究院发起，并由中国电信集团有限公司天津分公司协同支撑完成。针对海尔洗衣机天津互联工厂项目，双方达成共识并于2019年9月26日签署战略合作协议、落地智能制造5G创新实验基地。实现园区安全管理的地面无人巡逻车和立体安全协同的无人机解决生产一线工人技术难题的AR远程指导帮助检测工人实现质检流程标准化的AR作业指导帮助鉴别自动生产线人员进入操作时安全防护穿戴合规的劳保安全识别解决生产线上各环节原料及成品质量检测、提高品控的视觉检测实现生产成品搬运的无人驾驶夹抱车实现园区智慧管理的智能井盖、智能垃圾桶、智能照明路灯、智能停车以及智能烟感。智能应用场景天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区08中国5G垂直行业应用案例2020解决方案为了满足全球各地不同市场对产品的多样化、个性化需求，生产企业内部需要更新现有的生产模式，因此基于柔性技术的生产模式成为趋势。在企业工厂内，5G 具有无可比拟的优势，在减少机器与机器之间的线缆成本的同时，利用高可靠性网络的连续覆盖，使得机器人在移动过程中活动区域不受限，在各种场景中进行不间断工作以及工作内容的平滑切换。工厂中，不同生产场景对网络的要求不同。5G 网络以其端到端的切片技术，可在同一个核心网中具有不同的 QoS，可按需灵活调整。5G 可构建连接工厂内外的以人和机器为中心的全方位信息生态系统，最终实现任何人和物在任何业务数据汇总的大数据平台部署在中国电信天翼云上，共有 14 台服务器。平台集中汇总展示了海尔洗衣机互联工厂内各项5G应用典型场景。平台可针对海量异构的物联网设备、视频设备，实现实时跟踪检测、图像对比分析、大数据统计分析、告警、预警等，旨在实现全方位、智慧化的监控、监管。平台使用成熟的开源SSH技术搭建，采用前后分离的架构，后端 JAVA 结合 Spring+SpringMVC+Hibernate 开源技术实现，保证系统可靠性。面向柔性制造的生产线5G网络覆盖智能监控平台建设0102时间、任何地点都能实现彼此信息共享。企业的生产场景，涉及到的跨工厂、跨地域设备维护，远程问题定位等场景，5G技术在这其中的应用，可以提升运维效率，降低成本。为满足企业在厂区内特定区域网络需求，由中国电信对厂区进行了5G网络信号基础覆盖。整体5G网络信号覆盖方案按能够满足室外和室内两方面进行建设。室外建设主要为露天场所的5G覆盖，室内建设主要是对内桶生产区、试验室区域、包装线区域的信号覆盖。室外区域共规划 4 个 5G 小区，每个小区的实际下行带宽约为 1Gbps，上行约为 100Mbps，能够满足厂区内无人机及 AGV 运输的需求。通过AAU设备在厂房两侧对生产线进行覆盖，采用 4 台 AAU 设备在生产线两侧对厂区进行覆盖，满足维修通过AR眼镜与国外专家远程随时交流、冲压钢板快速视觉检测问题回溯等需求。采用布放分布式 PRRU 的方式进行覆盖，由于墙体为外包金属板结构，考虑覆盖效果，大房间的需求采用 PRRU 进屋的方式进行覆盖，满足试验室数据高速传输需求；整体为空旷环境，参考的 AP 安装方式，本区域采用分布式 PRRU进行布放，满足无人成品库夹包车通过视觉分析实现将洗衣机成品自动夹起并码放到指定区域的核心需求；室内试验室区域的覆盖方案 室内包装线区域的覆盖方案 室内内桶生产区的覆盖方案天津海尔洗衣机工厂5G智慧园区