2019-2020年“5G+区块链”融合发展与应用研究报告.docx

2019-2020年 “ 5G+区块链”融合发展与应用 研究报告 目 录 一、概述 . 1 1.1 5G 技术特征和现状 . 1 1.1.1 5G 技 术 特征 . 1 1.1.2 5G 现 状 及市 场 前景 . 5 1.2 区块链技术特征和现状 . 6 1.2.1 区 块 链技 术 特征 . 6 1.2.2 区 块 链现 状 及市 场 前景 . 8 1.3 5G 和区块链相互赋能 . 11 1.3.1 5G 和 区 块链 相 互影响 . 13 1.3.2 5G 与 区 块链 融 合技 术 特征 . 15 二、区块链促进 5G 发展 . 16 2.1 5G 接入网络 . 17 2.1.1 动 态 频谱 管 理与 共 享 . 17 2.1.2 接 入 共享 . 18 2.1.3 宏 微 基站 协 同组网 . 19 2.1.4 区 块 链 边 缘 云服务 . 19 2.2 5G 通信设备和网络管理 . 21 2.2.1 通 信 设备 管 理 . 21 2.2.2 网 络 管理 . 22 2.3 5G 通信应用与业务 . 24 2.3.1 数 字 身份 认 证 . 24 2.3.2 数 据 共享 与 协作 . 25 2.3.3 国 际 漫游 结 算 . 26 2.3.4 数 字 钱包 . 27 三、 “ 5G+区块链”典型融合应用 . 28 3.1 贸易金融领域 . 28 3.1.1 金 融 保险 . 28 3.1.2 供 应 链管理 . 29 3.1.3 产 品 溯源 . 30 3.2 智慧城市领域 . 30 3.2.1 智 慧 政务 . 31 3.2.2 智 慧 城市 监 控 . 32 3.2.3 智 慧 园区 安 防 . 32 3.3 物联网领域 . 33 3.3.1 车 联 网 . 33 3.3.2 无 人 机 . 34 3.3.3 智 能 家居 . 34 3.4 工业互联网领域 . 35 3.4.1 智 能 制造 . 35 3.4.2 智 慧 工厂 . 36 3.4.3 智 慧 物流 . 36 3.5 新媒体领域 . 37 3.5.1 版 权 保护 . 37 3.5.2 数 字 资产 管 理 . 38 四、 “5G+区块链 ”融合发展趋势 . 38 4.1 融合发展面临挑战 . 38 4.2 融合发展建议 . 40 一、概述 1.1 5G 技术特征和现状 1.1.1 5G 技术特征 相对于第四代移动通信技术 （ 4G） ，第五代移动通信技术 （ 5G） 具备更高的速率、更低的时延、更多的连接数、更快的移动速率、更 高的安全性以及更灵活的业务部署能力。表 1 给出 4G 和 5G 网络关键 性能指标。 表 1 4G 与 5G 网络关键性能指标对比 性能指标 4G 指标 5G 指标 峰值速率 1Gbps 10Gbps 至 20Gbps 用户体验速率 10Mbps 100Mbps 至 1Gbps 单向空口时延 10ms 1ms 流量密度 0.1Mbps/ 10Mbps/ 连接数密度 104c/km2 106c/km2 移动速度 350km/h 500km/h 5G 不仅是移动通信的一次升级换代，更是一次重大的技术变革， 4G 改变生活， 5G 改变社会。 5G 跳出了前几代通信网络主要面向人服务的范畴，更关注应用场景的多元化，强调要更好地支持行业应用与万物智联。 5G 支持三大类典型应用场景： 增强型移动宽带 （ eMBB）， 主要追求人与人的极致通信体验， 对应于 3D 和超高清视频等大流量移动宽带业务； 高可靠低时延（ uRLLC） ，主要 面向如自动驾驶、移动医疗等对时延和可靠性要求极高的应用； 海量物联（ mMTC）， 主要体现物与物的通信需求，应用于智慧城市、智能家居、可穿戴设备等以传感和数据采集为目标的场景。 5G 三大类典型应用场景对通信提出了更高的要求，不仅要解决速度问题，而且对功耗、时延等也有要求。在这三大类典型应用场景下， 5G 具有 6 大基本特点： （ 1） 高速度 相对于 4G， 5G 要解决的第一个问题就是高速度。网络速度提升才能在面对 VR/AR 等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。 5G 基站峰值速度要求不低于 20Gbps。 随着新技术使用，这个速度还有提升的空间。在 5G 的高速网络下， 用户可以每秒钟下载一部高清电影，也可以在线观看 VR 视频。这样的高速度给未来对速度有很高要求的业务提供了机会和可能。 （ 2） 低时延 无人驾驶、工业自动化等属于 5G 低时延高可靠连接的应用场景。在传统的人与人通信，甚至人与机器通信时，对时延的要求不高 ，因 为人的反应是较慢的，也不需要机器那么高的效率与精细化。而无论 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， 还需要在高速中保证及时信息传递和及时反应，这就对时延提出了极高要求。 5G 对于时延的最低要求是 1 毫秒，甚至更低，这就对网络提出严酷的要求，而 5G 是这些新领域应用的必然要求。要满足低时 延的要求，需要在 5G 网络建构中找到各种办法，减少时延。边缘计 算技术也因此被引入到 5G 网络架构中。 （ 3） 广连接 5G 将可以在每平方公里内同时支持 100 万个以上的移动连接。 未来接入到 5G 网络中的终端，不仅是手机，还会有眼镜、手表等可 穿戴设备，冰箱、电视机、洗衣机等家用设备也通过 5G 接入网络。 而社会生活中大量未联网设备也将会联入 5G 网络，将变得更加智能。 例如，井盖、电线杆、垃圾桶这些公共设施，以前管理起来非常难， 也很难做到智能化，而通过 5G 联网，这些设备将有可能转变成为智 能设备。 （四）超密集异构网络 5G 网络结构复杂，若需要做到每平方公里支持 100 万个以上的设备，则 5G 组网设备将非常密集，需要大量的小基站来进行支撑。同一 5G 网络中，不同的终端需要不同的速率、功耗，也会使用不同 的频率，对于 QoS 的要求也不同。在这样的情况下，网络很容易造成相互之间的干扰。 5G 网络需要采用一系列措施来保障系统性能，例如，不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择以及节能配置方法等。在超密集网络中，密集地部署使得小区边界数 量剧增，小区形状也不规则，用户可能会频繁复杂地切换。为了满足 移动性需求，这就引入新的移动管理算法。总之，一个复杂的、密集 的、异构的、大容量的、多用户的 5G 网络，需要平衡、保持稳定、 减少干扰，这需要不断完善 5G 网络架构来解决这些问题。 （ 5） 软件定义网络（ SDN）和网络功能虚拟化（ NFV） SDN 架构的核心特点是开放性、灵活性和可编程性。 NFV 作为一种新型的网络架构与构建技术，其倡导的控制与数据分离、软件化、虚拟化思想，为突破现有网络的困境带来了希望。 SDN 和 NFV 解耦 5G 网络的软件与硬件，分离控制面与用户面，提升控制面集中化能力， 为 5G 网络的智能化 （ 自修复、自优化等 ） 提供重要基础。 （ 6） 新型网络架构 未来 5G 网络架构将包括接入云、控制云和转发云三个领域。其中，接入云支持多种无线制式的接入，融合集中式和分布式两种无线接入网架构；控制云实现局部和全局的会话控制、移动性管理和服务质量保证，并构建面向业务的网络能力开放接口；转发云基于通用的 硬件平台，在控制云高效的网络控制和资源调度下，实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的高效传输。 1.1.2 5G 现状及市场前景 全球主要国家的通讯运营商都在加速进行 5G 网络的建设和商用进度。在世界范围内中国属于 5G 的领跑者，自 2013 年成立 “ IMT-2020 推进组 ” 以来，国内 5G 持续快速推进。 2019 年，中国工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放 5G 商用牌照，我国正式进入 5G 商用元年。这意味着中国的 5G 建设和商用进程将会大大提速，不仅将对中国经济格局影响巨大，也将会很大程度上影响全球 5G 发展格局，世界 5G 发展从此将进入快车道。 5G 渐行渐近，其灵活、高效、融合、开放的特性能将能够满足不同业务的快速部署需求，基于垂直行业的物与物连接将成为新的市场蓝海。据 GSMA 预计，到 2019 年年底，全球将有 29 个市场开通 5G 服务，连接数达到 1000 万个。伴随着应用的推广及全社会高度的关注， 5G 在应用和消费者的推动下，五年左右的时间全球用户将会达到十亿级别。相关预测也显示，到 2035 年 5G 将在全球创造超过 12 万亿美元的经济产出。 对于中国市场，业界预计 2020-2025 年期间，中国 5G 商用直接带动的经济总产出超过 10 万亿元人民币，间接拉动的经济总产出将 超过 24 万亿元人民币；并预计到 2025 年， 5G 将直接创造超过 300 万个就业岗位。 1.2 区块链技术特征和现状 1.2.1 区块链技术特征 区块链的本质是一种数字分布式账本，它由一系列算法、技术、工具集构成的架构组合而成，以分布式、不可篡改和可信的方式保证 所记录交易的完整性、不可反驳和不可抵赖性。区块是一种只可写入 和添加的数据集，包含交易及其它记录的确认、合约、存储、复制、 安全等信息。 典型的区块链系统中，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识。为了防止共识信息被篡改，系统以区块为单位存储数据，区块之间按照时间顺序、结合密码学算法构成链式数据结构，通过共识机制选出记录节点，由该节点决定最新区块的数据，其他节点共同参与最新区块数据的验证、存储和维护，数据一经确认，就难以删除和更改，只能进行授权查询操作。 区块链的 “ 去中心化 ” 、 “ 去信任 ” 、 “ 不可篡改 ” 等特性构筑了区块链的核心应用能力。 （一）去中心化