2021-2022年5G技术引领建筑业数字化发展报告.doc

2021-2022年5G技术引领建筑业数字化发展报告目录1引言0081.1 白皮书的背景0091.2 白皮书的目标01025G 技术的发展0122.1 5G 技术的发展的背景0132.2 5G 核心技术及社会影响0202.2.1 5G 核心技术0202.2.2 5G 社会影响02735G 技术引领建筑业数字化转型升级0323.1 建筑业数字化转型的主要业务诉求0343.1.1 管理诉求0343.1.2 技术创新诉求0353.2 5G 网络环境在工程项目中的组织建设0363.2.1 5G 网络建设在工程项目中的挑战0373.2.2 在工程项目中如何进行 5G 组网建设0383.2.3 工程项目 5G 网络的商业模式探索0433.3 5G 网络环境将实现工程现场多传感器融合的智能感知0443.3.1 精确智能感知的价值0453.3.2 5G 网络环境实现项目现场的智能感知0463.4 5G 网络环境将实现项目现场与 BIM 模型的数字孪生 0483.4.1 以 BIM 技术为核心的交互方式 0493.4.2 5G 网络环境实现以 BIM 技术为核心的项目数字化管理 0503.5 5G 网络环境将实现工程项目的多方协同0523.5.1 5G 网络环境实现作业过程中的要素协同0533.5.2 5G 网络环境实现生产过程中的数据协同0543.5.3 5G 网络环境实现云边端的技术协同0553.6 应对系统安全性挑战0563.6.1 数字化发展的安全挑战0573.6.2 重构数字化信息系统，建设新一代可信的计算基础设施0593.7 5G 网络下的产业发展趋势0613.7.1 推进新时代的行业治理模式0623.7.2 推进普惠金融支持中小微企业0633.7.3 加强关怀广大建筑工人和他们的家庭06445G 技术在建筑业的四大应用场景0664.1 5G 网络下的智慧监控技术应用0674.2 5G 网络下的高频扫描技术应用0704.3 5G 网络下的数据实时传输与处理技术应用0744.4 5G 网络下的无线传感技术应用0775结束语082寄语智能建造将引发建筑业的变革，促进建筑产品形态从实物产品向“实物 + 数字 + 智 能”产品的转变，建造模式从工程施工向“制造 + 建造”转变，经营理念从产品建造向 服务建造转变，市场形态从产品交易向平台经济转变，行业管理从管控向治理转变，最 终实现以人为本、绿色可持续智能化工程产品与服务的交付功能目标。当前，我国建筑产业正经历着深化改革、转型升级和科技跨越同步推进的发展过程， 其中转型升级与科技跨越双重迭加之下行业数字化转型的发展趋势尤其值得我们关注。 5G 技术可以更好的支撑建造阶段的万物互联，促进工程项目数据收集、应用、治理的 良性发展，真正实现建筑产业的数字化转型升级。党的十九大报告指出，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。要大 力改造提升传统产业，建设数字中国。据专业人士介绍，2019 年是 5G 商用元年。5G 具有媲美光纤的传输速度和万物互联的泛在连接能力，正在以超乎寻常且突飞猛进的速 度向各个产业领域渗透。数字化、智能化、智慧化是当前科技发展的大趋势，作为传统 行业的建筑产业，其科技发展趋势也必然要经历数字化、智能化、智慧化的大趋势。有 了 5G 技术，建筑产业的数字化发展将取得突破性进展，搭建起更高效率更高价值的一 体化行业监管服务平台，显著提升数据资源的利用能力。我们深信，今后几年，在 5G 全面商用化的强势推动下，建筑产业将全面提高数字 化水平，着力增强 BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等数字技术集成 应用创新能力，全面促进建筑产业企业级和项目级的数据采集并赋能，进而真正实现建 筑产业的数字化转型升级。伴随着科技进步 , 工程建造将必然迈向智慧建造，实现更大范围、更深层次对人的 替代，并从体力替代逐步发展到脑力增强，进一步提升人的创造力和科学决策能力，实 现更优品质、更高效率。5G 引领建筑业数字化发展白皮书，紧跟时代发展，推进 5G 技术与工程建造的融合，探索新型建造方式，展望 5G 技术的工程建造应用场景。建筑业的数字化转型需要通过软件和数据打造数字化生产线，改变传统建造的作坊 式生产及粗犷的管理方式，把建筑行业提升到现代工业级精细化水平，达到真正的绿色 化、工业化、信息化。5G 时代的到来，为建筑业数字化转型升级提供了技术基础。工地现场万物互联， 使得海量的工程项目数据能够实时传递，从而实现数字化作业、系统化管理和智能化决 策，让数字建筑助力每一个工程项目成功成为可能。眼下的世界在发生改革，随着中国经济发展步入新常态，建筑业也面临着管理创新、 转型升级等要求。科技的力量在改变着我们的世界，这无疑为建筑业的改革创新带来了 新的内涵。对于建筑业来说，在融入科技创新思维的进程中，整个产业存在着很多的机遇。近年来，党中央、国务院高度重视创新技术的发展工作，相继发布一系列相关政策， 不断扶持和引导科技创新，5G 技术作为最新一代移动通讯技术备受关注，在数字时代， 建筑业必须走出一条增强核心竞争力、以数据资源为基础的可持续发展之路，而 5G 技 术在建筑业的应用落地，必将会对建筑业的发展产生深远影响。5G 技术的应用意味着万物智联时代的到来。随着 5G 与 云、大、物、移、智能、 BIM 等技术深度融合，必将对建造技术产生革命性影响，极大推动建筑业的数字化发展。 谁利用好了这项技术，谁就会掌握未来，就会成为行业中的佼佼者。科技推动生产力的提高。5G 技术作为新技术，在建筑业有广阔的应用前景，必将 促进建筑业的转型升级。本白皮书系统阐述了 5G 技术在建筑业数字化发展中的关键应 用技术和应用场景，对当前建筑业高质量发展具有重要参考价值。随着我国市场经济的快速发展和信息化水平的不断提高，作为国民经济重要支柱产 业的建筑业也随之开始进行数字化转型升级。但是由于施工环境复杂、露天作业多、人 员流动性大等建筑业自身特点，安全事故仍频繁发生。随着 5G 时代的加速到来，具有 关键作用的 5G 凭借其高速率、大带宽、低时延、高可靠等特性应用于建筑业各业务场景， 必将会大大降低施工现场安全事故的发生。数字化转型是社会各行各业的大趋势，数字化能有效帮助建筑项目管理和企业管理 的精细化，精准化和精益化，帮助企业提高竞争力和利润水平。5G 技术作为建筑业数字化转型的关键技术，可以更好的服务于建设企业和施工企 业，特别是工地现场的数字化，为实现企业的数字化转型提供强力支撑。2019 年，“中国建造”一词伴随着习近平主席新年贺词一道誉满中华、蜚声中外。 作为一名长期从事建造活动的建筑业从业者，在倍感荣幸的同时也在深刻反思：这个一 直以来被社会各界广泛视为“高消耗、低技术，高投入、低产出”的传统行业，在环保 要求日益严格、从业人员逐年锐减的宏观背景下，传统的建造方法和建造手段还能维持 其走多远？这些年，BIM 技术的出现、信息技术的持续进步，让我们在虚拟建造、智慧 工地等领域展开了较多有益的探索；天津周大福金融中心、上海世贸深坑酒店等一大批 造型美观、构造复杂、技术含量高、建造难度大的国内外知名建筑在我们的手中逐一呈 现。从物资的节省到人工的节约，绿色化、机械化，工厂化、装配化以及智能化、智慧 化，各种实际需求、各项政策规定，促使我们持续不断地进行各种创造、创新。5G 的 出现，其拥有的高速率、大带宽、低功耗、低时延、广连接、高可靠等特性，让我们看 到了更多的期待：期待着越来越多的建筑机器人可以步入建筑工地进而避免“用工荒”， 期待着建筑构件的工厂化与施工现场的装配化联动可以规避因环保控制而出现的停工与 停业，期待着智能建造、智慧建造工作可以助力智慧社区、智慧城市早日造福于人类。 让我们共同努力、共同探讨，共建共享！建筑产业一个古老而又焕发青春的行业，在国内近十年一大批高、大、精、尖、特 项目的出现，将中国的建造技术推向了一个新的高度，同时大量建筑企业突显核心竞争 力的不足。在当前新时代背景下，建筑企业将面临数字化变革，如何把握时代机遇和企 业数字转型升级是迫在眉睫的问题。5G 技术表面上看仅仅是上网速度更快了，然而这种高速率和低延迟的数据传输技 术能够激发很多以前无法想象的应用场景，比如使用大规模物联网设备在施工现场进行 主动式安全预警。数字技术是建筑行业转型升级的重大契机，而 5G 技术势必加速推动 这个历史性的变革。引言 1引言1.1 白皮书的背景平总书记在 2019 新年贺词中提出：“这一年，中国制造、中国创造、中国建 造共同发力，继续改变着中国的面貌。”这是我国首次提出“中国建造”的理念，这一 举措为整个建筑业的变革注入了新的活力，也对建筑产业的发展提出了更高要求。毋庸 置疑，建筑产业在过去一段时间，尤其是 2018 年，取得了长足的发展。这样高水平、 高质量的发展，离不开信息技术和数字化体系的支撑。政策方面，建筑业的数字化应用呈现出要求明确、强制性高的明显特点。各地对于 数字化、信息化手段的应用范围较为明确，大多集中在劳务管理、物资管理、安全管理、 环境管理等方面，并要求相关数据和行业管理部门监管平台进行对接。这些要求，也是 基于物联网的实时感知特点带来的和业务结合的具体特征。环境方面，建筑业虽然是国家经济支柱，但是生产方式粗放、生产效率低、科技创 新不足等问题大家有目共睹。建筑行业高速发展的现状与相对落后的管理和生产水平之 间的矛盾日益突出，发展不均衡和不和谐等问题非常明显。建筑业的数字化发展以信息 的互联互通为支撑，覆盖项目全生命期，按照项目现场业务管理的逻辑，打通数据之间 的互联互通，形成横向到边、纵向到底的数据交互关系，避免信息孤岛和数据死角，真 正做到基于真实数据提升项目管理能力，实现降本增效。市场方面，国内建筑业数字化市场规模容量可达千亿元，前景可期。工地上涉及大 量工程机械，挖掘机、吊机、塔吊等相关车辆众多，作业环境十分复杂，这给工地管理 带来了很大的难度。通过数字化技术的建设与发展，可实现工地核心数据的实时传送， 使工程管理更智慧。作为实现产业数字化场景的关键技术，5G 技术将进一步推动整个建筑施工过程智 能化、无人化。利用 5G 技术可以进一步贯彻落实“智慧建造、绿色施工、人文工地”09的理念，为建筑业企业打造数字化新模式，进一步加强产业数字化建设，助力推动建筑 业的安全、创新发展。1.2 白皮书的目标近些年政策的利好让建筑业的数字化发展站上了行业风口，住建部先后出台多份相 关文件，旨在推动建筑业的数字化应用的发展，以便企业更快掌握相关实施方案。但对 于建筑业企业而言，真正实现工程项目乃至企业的数字化应用情况并不明朗，还需要例 如 5G 等技术环境的支撑才能保证数字化价值的更好实现。建筑业的数字化应用，具体体现在聚焦工程施工现场数据，紧紧围绕人、机、料、 法、环等关键要素，综合运用信息模型（BIM）、物联网、云计算、大数据、人工智能、 区块链、移动计算和智能设备等软硬件信息技术，与施工生产过程相融合，对工程质量、 安全等生产过程以及商务、技术等管理过程加以改造，提高建筑业企业的生产效率、管 理效率和决策能力，实现每一个工程项目的数字化、精细化、智慧化生产和管理。为进一步验证 5G 技术的应用可以推动建筑业数字化的发展与进步，实现建筑业企 业管理信息系统的一体化应用，加快推动信息技术与建筑业发展深度融合，充分发挥信 息化的引领和支撑作用，塑造建筑业新业态，编写组特别策划“5G 技术引领建筑业数 字化发展”白皮书，从而寻找 5G 与建筑业数字化发展的合作方案，进而扩大我们的市场。0105G技术2的发展 5G 技术的发展2.1 5G 技术发展背景以 80 年代第一代移动通信技术（1G）发明为标志，经历三十多年的持续发展，移 动通信极大地改变了人们的生活方式，并成为推动社会发展最重要的动力之一。从移动通信产业的发展历史来看，大约每隔 10 年会进行一次换代，以满足人民群 众和各行各业涌现出的新需求，从 1980 年代上市的 1G 模拟语音系统（企业私有标准， 代表企业 Motorola），到 1990 年代上市的 2G 数字语音和短信系统（ETSI 等区域标准， 代表企业 Nokia/Ericsson）， 到 2000 年代上市的 3G 移动互联网系统（3GPP/3GPP2/ IEEE 三家标准组织，代表企业 Apple/Ericsson），再到 2010 年代上市的 4G 移动宽带系 统（3GPP/IEEE 两家标准组织 , 代表企业 Apple/Huawei），直到马上要到来的 5G（ITU IMT2020）超宽带、万物互联系统（3GPP 一家标准组织、代表企业 Huawei），将全面 使能智能社会，迎来全球大一统的通信标准，真正实现全球通的用户体验理想，使能千 行百业。在中国，2019 年 6 月 6 日，工信部正式向中国联通、中国电信、中国移动、中国 广电发放 5G 商用牌照。2019 年 10 月 31 日，工信部与中国电信、中国联通、中国移动、 中国铁塔在中国国际信息通信展览会开幕式上共同宣布启动 5G 商用， 2019 年 11 月 1 日 5G 商用套餐已经正式上线。至此，中国正式进入 5G 商用元年，移动通信及关联产 业进入了一个完全崭新的时代。291、模拟语音通信（1G 时代）第一代移动通信技术简称 1G（1st Generation Mobile Communication System），是 指最初的模拟调制、频分多址（FDMA）、仅限语音的移动蜂窝电话标准。蜂窝的概念，早在 20 世纪 60 年代就已经由美国贝尔实验室提出。假设每个通信基 站的信号覆盖呈六边形，由于移动网络由很多基站组成连续覆盖，从而使整个网络像蜂 窝而得名。蜂窝网络最大的好处是频率在不同基站可以重复使用。在我们使用移动电话进行通 信时，每个人都要占用信道，同时通话的人多了，信道不够会导致通信拥塞。采用蜂窝 结构，可以使同一组频率在不同地理位置的基站上重复使用，从而使得有限的频率资源 可以承载无限的用户。但是受到当时硬件的限制，直到 20 世纪 70 年代才逐步商业化。 移动通信的变革在北美、欧洲和日本几乎同时进行，但在这些区域采用的标准是不 同的，五花八门。1971 年 12 月，美国 AT&T 向 FCC（联邦通信委员会）提交了蜂窝移 动服务提案。1978 年，贝尔试验室研制成功全球首个移动蜂窝电话系统 AMPS（高级移 动电话系统）。1982 年，AMPS 被 FCC 批准，分配了 850MHz 频谱，在美国正式投入商 业运营。1979 年，日本开通了全球第一个商业蜂窝网络，使用 JTACS 标准（日本全接入通信系统）。1981 年 9 月在瑞典开通了 NMT( 北欧移动电话系统 )，接着在瑞士、荷兰、 东欧及俄罗斯陆续开通 NMT，是世界上第一个多国使用的蜂窝网络标准，由爱立信和诺 基亚公司提供设备和终端。在英国开通了 TACS（全接入通信系统）。我国邮电部于 1987 年确定以 TACS 制式作为我国模拟蜂窝移动电话的标准，由摩托罗拉和爱立信提供设备和手机终端。摩托罗拉设备使用 A 频段，一般称之为 A 系统；爱 立信设备使用 B 频段，一般称之为 B 系统，即是俗称的 A 网和 B 网。1973 年，摩托罗拉的马丁 库帕博士发明了 1G 个人手持移动电话，1979 年开始 在北美量产，1987 年，摩托罗拉在北京设立办事处，正式宣布进入中国大陆，推出的 第一款机型便是后来俗称“大哥大”的移动电话摩托罗拉 3200，售价 2 万元以上，入 网使用还需花费上千元，在当时成为了个人身份的象征。第一代移动通信系统存在众多弊端，保密性差、系统容量有限、频率利用率低、设 备成本高、体积重量大、只有语音不支持数据，且存在语音品质低、信号不稳定、覆盖受限、 易受干扰等问题，1G 受限传输不能进行长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。 在国内，1999 年 A 网和 B 网被正式关闭，宣告 1G 时代结束。2、数字语音通信（2G 时代）2G 采用数字语音调制技术，主要包括欧洲提出的 GSM（全球移动通信系统 Global System for Mobile Communication） 标 准 和 美 国 高 通 提 出 的 CDMA（ 码 分 多 址 Code Division Multiple Access）标准。在国内，中国移动、中国联通采用 GSM 标准，中国电信采用 CDMA 标准。1994 年， 中国打通第一个 GSM 电话，此后 2G 开始了长达十多年的霸主地位。相较 1G 而言，2G 系统具备较高的保密性，同时增加了系统容量，能实现手机上网 功能，对接下来的 3G、4G 影响深远，比如分组域的引入，对空中接口的兼容性改造， 使得手机不再只有语音、短信这样单一的业务，可以更有效的接入互联网。2G 采用芯片处理数字信号，手机体积大幅缩小，著名摩托罗拉“掌中宝”就曾在 国内市场风靡一时。与第一代移动通信相比，第二代移动通信系统提供了更大的网络容量，显著改善了 话音质量和保密性，并支持国际漫游。3、移动互联网通信（3G 时代）3G 依然采用数字调制，但通过新的通信标准，3G 的传输速度可达每秒几十 Mbit。 由于速度的大幅提升和稳定性的提高，使大数据量的传送更为普遍，移动通讯有更多样 化的应用，因此 3G 被视为是开启移动互联网时代的关键。3G 主要包括 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMax 等几种标准。其中，TD- SCDMA 标准由中国提出，使中国在标准制定、全产业链整合等方面拥有了更大的话语权。 中国于 2009 年的 1 月颁发了 3 张 3G 牌照，分别是中国移动的 TD-SCDMA，中国联通 的 WCDMA 和中国电信的 CDMA2000。苹果发明的 iPhone，是 3G 时代甚至是整个移动通信史上的里程碑事件，对移动通 信的终端产业实现了颠覆，智能手机的时代来临了。随着智能手机繁荣发展，上网速度越来越跟不上用户的需求，尤其是视频体验不佳，所以在国内 3G 普及度并不高的时候，4G 的研发已经走在路上了。4、移动宽带通信（4G 时代）随着智能手机的发展，移动流量需求不断上升，移动通信网络开始走向 4G 时代。 4G 网络能够传输高质量视频和图像，能够实现几十 Mbps 下载速度。2013 年，工信部正式向三大运营商颁发了“LTE/ 第四代数字蜂窝移动通信业务” 经营许可，也就是 4G 牌照。4G 的通信标准统一到了 LTE，但仍分为 TDD（时分双工） 和 FDD（频分双工）两种制式，虽然全球主流运营商包括中国电信和中国联通以 FDD 为主流制式，但中国移动的海量规模使 TDD 达到同样的产业成熟度，也被海外的多个 国家采用。中国由于前期的运营、宣传以及基建的完备，4G 在国内快速大面积铺开，并且迎 来了移动互联网应用和市场的爆发，如今 4G 已经像“水电”一样成为生活中不可缺少 的基本资源，地图、微信、抖音小视频、移动支付、移动出行服务等手机应用成为人们 生活中的必须，“4G 改变了生活”，使人类进入了移动互联网的时代。中国也由此走 在了世界移动互联网行业发展的前列。4G 时代及以前的通信业务主要面向消费者，网络能力主要以下行流量为主，网络 也是下行速率远高于上行速率，直到近几年，抖音等高速率的上行需求（如直播）业务 才逐渐出现。同时随着工业 4.0 的逐步落地和 AI 应用的快速普及，各行业对确定性低、 时延高、可靠的超宽带移动通信需求越来越强烈。5、万物互联通信（5G 时代）5G，即第五代的蜂窝移动通信（5th Generation Mobile Communication System）， 相较于以往的移动通信技术而言，5G 一改面向消费娱乐通信应用的目标，专门设计高 上行速率、低时延、高可靠、海量连接、高能效、高安全等工业特性，成为面向各行业 应用的工业级移动通信系统。据 IMT-2020(5G) 推进组研究，5G 将具备比 4G 更高的性能， 支持 100Mbps 的用户体验速率（随处可以达到的速率），每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数十 Tbps 的流量密度，每小时 500Km 以上的移动性 和 20Gbps 的峰值速率。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为 5G 最基本的三个 性能指标。同时，5G 还需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比 4G，频谱效率提升 3 倍，能效和成本效率提升百倍以上。网络流量密度连接数密度时延移动性能效用户 体验速率频谱效率峰值 速率4G0.1Mbps/ m210 万 /km2空口 10ms350Km/h1倍 10Mbps1倍 1Gbps5G10Mbps/ m2100 万 /km2空口 1ms500Km/h100倍提 升100Mbps3 倍提升20Gbps人们对体验的需求是无止境的，5G 的系统设计使得移动通信替代固定宽带成为可 能。解决人与人的通信需求之后，怎么解决人与物、物与物的通信需求是 5G 的重点， 由于采用了一系列技术创新，如更加精细化的调度方案（F-OFDM 基于子带滤波的正 交频分复用、网络切片、Grant-free 等）和无线增强技术（polar 码、Massive MIMO、 3D-Beamforming 等），使 5G 成为确定性网络，为实时性和安全性要求高的工业应用 打下了基础，也将因此而改变社会。这也就是为什么说“4G 改变生活，5G 改变社会。”5G 未来将渗透到社会的各个领域，拉近万物的距离，使信息突破时空限制，提供 极佳的交互体验，最终实现“信息随心至，万物触手及”。更重要的是，5G 技术将伴 随 AI、云计算、大数据、区块链等高精新技术协同发展，实现万物感知、万物互联、万 物智能，推动全产业链创新融合发展，引领一场新的革命，给各行各业带来全新的发展 机遇。2.2 5G 核心技术及社会影响2.2.1 5G 核心技术eMBB( 峰值 20Gbps)：由于 5G 有更多的可用频谱（3.5GHz、4.9GHz、mmWave）、 更大的单载波连续带宽（5G 100MHz vs 4G 20MHz）、 超大规模天线阵列（Massive MIMO 5G 64T64R vs 4G 4T4R）、3D 智能天线 beamforming 等新技术的加持，给用户 提供了前所未有的速率体验，将促进移动宽带持续发展，典型应用如 3D、超高清视频（4K/8K）、云办公和云游戏。涉及基础网络架构和基础技术创新的面向 eMBB 的 3GPP R15 协议版本已于 2018 年 6 月完成。uRLLC( 空口 1ms)：由于 5G 数据调度时间更短、终端回复确认消息更快、编码译 码更简单、采用了 MEC 新架构等，大大减少了网络时延。5G 将开启未来产业新蓝海， 典型应用如自动驾驶、工业自动化、云化 VR/AR、网联无人机等。面向 uRLLC 增强的 3GPP R16 协议版本将于 2020 年 3 月完成。mMTC ( 百万 /km2)：将拓展万物互联新边界，典型应用如智慧城市、智能家居等。 面向 mMTC 增强的 3GPP R17 版本也在计划中。5G 八项指标：面向移动数据流量的爆炸式增长，物联网设备的海量连接，以及垂 直行业应用的广泛需求，作为新一代移动通信技术的全球标准，5G 相对 4G 的单一 MBB（移动宽带）场景，在提升峰值速率（eMBB 增强移动宽带）、时延（uRLLC 低时延高 可靠通信）、移动性、频谱效率等传统指标的基础上，新增加用户体验速率、连接数密 度（mMTC 海量机器通信）、流量密度和能源效率四个关键能力指标。从指标对比可以 看出，5G 的速率、时延、连接等网络能力，相对 4G 有跨越式提升。要支撑 5G 三大能力、八项指标的达成，需要从网络架构、空口技术、调度等各个 层面创新。1、网络架构创新（1）NSA &SA 建网模式：NSA（Non-Standalone）非独立组网和 SA（Standalone）独立组网是 2 类实现 5G 业务的组网模式。 实线：用户面连接- 虚线：控制面连接NSA：其组网方式就是 5G 基站与 4G 基站和 4G 核心网建立连接，用户面连接 4G 核心网，控制面通过 4G 基站连接核心网。5G 手机可同时连接到 4G 和 5G 基站。也就是说，5G 站点开通依赖于 4G 核心网进行开通。SA：独立于 4G 的一种组网方式，5G 基站在用户面和控制面上都是建立在 5G 核心 网上。由此可以看出，NSA 组网是一种过渡方案，主要支持超大带宽，但 NSA 模式无法充 分发挥 5G 系统低时延、海量连接的特点，也无法通过网络切片特性实现对多样化业务 的灵活支持。而 SA 模式基站和核心网全部按 5G 标准设计，可以实现 5G 全部性能，可 以称之为真正的 5G，是 5G 的最终目标组网方式。中国运营商为避免行业需求快速兴起导致频繁改造网络、增加建设成本，倾向于直 接按照 SA 模式建网。海外部分运营商倾向于选择 NSA 模式，随后再向 SA 模式过渡。（2）网络切片：网络切片是一种按需组网的技术，SA 架构下将一张物理网络虚拟出多个虚拟的、 专用的、隔离的、按需定制端到端网络。可满足不同场景诸如工业控制、自动驾驶、远 程医疗等各类行业业务的差异化需求。传统的 4G 网络只能服务于单一的移动终端，无 法适用于多样化的物与物之间的连接。5G 时代将有数以千亿计的人和设备接入网络， 不同类型业务对网络要求千差万别，运营商需要提供不同功能和 QoS 的通信连接服务， 网络切片将解决在一张物理网络设施上，满足不同业务对网络的 QoS 要求，极大降低网 络部署成本。对运营商来说，切片是进入具有海量市场规模的垂直行业的关键推动力，与独立网 络相比，通过切片实现统一基础设施网络适应多种业务可大大减少投资，实现业务快速 发布。每个网络切片还可以独立进行生命周期管理和功能升级，网络运营和维护将变得 非常灵活和高效。（3）MEC：MEC (Multi-Access Edge Computing) 是将多种接入形式的部分功能、内容和应用一 同部署到靠近接入侧的网络边缘，通过业务靠近用户处理，以及内容、应用与网络的协同， 来提供低时延、安全、可靠的服务，达成极致用户体验。MEC 也可以节省传输，未来 70% 的互联网内容允许在靠近用户的范围内终结， MEC 可以将这些内容本地存储，节省边缘到核心网和 Internet 的传输投资。ETSI 定义的 MEC（对应 3GPP 的 local UPF 本地用户面网元）同时支持无线网络能 力开放和运营能力开放，通过公开 API 的方式为运行在开放平台上的第三方应用提供无 线网络信息、位置信息、业务使能控制等多种服务，实现电信行业和垂直行业的快速深 度业务融合和创新。如移动视频加速、AR/VR/ 自动驾驶低时延业务、企业专网应用、需 要实时响应的 AI 视频分析等业务。5G 核心网架构原生支持 MEC 功能，控制面和用户面完全分离，用户面下沉子 MEC，支撑低时延业务（自动驾驶等）。2、空口技术创新为实现 5G 标准定义的 eMBB（增强移动宽带）相对于 4G 速率提升 20 倍的愿景， 同时实现 uRLLC（低时延高可靠通信）和 mMTC（海量机器通信）, 拓展新行业应用， 5G 定义了多种空口新技术。其中关键的几项核心技术如下：（1）Polar 码：Polar 码，也就是传说中华为主导的“短码”，由土耳其比尔肯大学教授 Erdal Arikan 于 2008 年首次提出，第一次被引入移动通信系统作为 5G 中控制面（承载控制信息） 信道编码，具有频谱效率高（带宽大）、时延低和功耗小的特点。物理层编码技术一直是通信创新皇冠上的明珠，是提升频谱效率和可靠性的主要手 段。在 3G 和 4G 时代，由于峰值速率不超过 1Gbps，所以优选了 Ericsson 主导的 Turbo 码，但 5G 要求系统峰值速率提升 20 倍到 20Gbps，且空口时延要求提升 10-20 倍， Turbo 码由于译码复杂，且在码长较长时经过交织器处理具有较大的时延，所以不再适用。 为提升性能，华为主导提出了极化码（Polar）方案，高通为主提出了低密度奇偶校验码（LDPC）方案。Polar 码的核心思想就是信道极化理论，可以采用编码的方法，使一组信道中的各 子信道呈现出不同的容量特性，当码长持续增加时，一部分信道将趋于无噪信道，另一 部分信道趋向于容量接近于 0 的纯噪声信道，选择在无噪信道上直接传输有用的信息， 从而达到香农极限。这就使得 Polar 码性能增益更好、频谱效率更高。在译码侧，极化 后的信道，可用简单的逐次干扰抵消的方法译码，以较低的复杂度获得与 Turbo 码相近 的性能，相比 Turbo 码复杂度降低 3-10 倍，对应功耗节省 20 多倍，对于功耗十分敏感 的物联网传感器而言，可以大大延长电池寿命。同时 Polar 码可靠性也更高，能真正实 现 99.999% 的可靠性，解决垂直行业可靠应用的难题。（2）F-OFDM： 物理层波形的设计，是实现统一空口的基础，需要同时兼顾灵活性和频谱效率，是5G 的关键空口技术之一。F-OFDM（滤波的正交频分复用），是一种 5G 里采用的空口波形技术。相对于 4G 来说，可以实现更小颗粒度的时频资源划分，同时消除干扰的影响，从而提升系统效率， 并实现分级分层 QoS 保障，是实现大连接和网络切片的基础。通过参数可灵活配置的优 化滤波器设计，使得时域符号长度、CP 长度、循环周期和频域子载波带宽灵活可变， 解决了不同业务适配的问题。针对 uRLLC 自动驾驶车联网 /AR/VR 等需要低时延的业务，可以配置频域较宽的子 载波间隔，使得时域符号循环周期极短，满足低时延要求。针对 mMTC 物联网海量连接场景，因为传送的数据量低、时延要求不高，这就可以 在频域上配置较窄的子载波间隔，从而在相同带宽内实现海量连接。同时时域上符号长 度和循环周期足够长，几乎不需要考虑符号间串扰问题，也就不需要插入 CP，从而承 载更多连接。对于广播 / 组播业务，因为业务的源和目的相对稳定，所以可以配置长符号周期， 实现持续稳定的数据传输。对于普通的语音 / 数据业务，采用正常的配置即可。综上，F-OFDM 在继承了 OFDM 优点的基础上，又克服了 OFDM 调度不够灵活的 缺点，进一步提升了业务适配性和频谱利用效率。（3）Massive MIMO：Massive MIMO（大规模多输入多输出），可以简单理解为多天线技术，在频谱有限 的情况下，通过空间的复用增加同时传输的数据流数，提高信道传输速率，提升最终用 户的信号质量和高速体验。MIMO 技术已经在 4G 系统得到广泛应用，5G 在天线阵列数目上持续演进。大规模 天线阵列利用空间复用增益有效提升整个小区的容量；5G 目前支持 64T64R(64 通道， 可理解为 64 天线发 64 天线收 ) 为基础配置，相比 4G 2T2R 增加了几十倍。5G 终端接 收天线多，5G 终端可以大于 4 天线接收，4G 终端一般 2 天线接收。（4）3D-beamforming：3D-beamforming 立体天线波束赋形技术，可以 简单理解为让无线电波具有形状，并且形状还是可以 调整改变的，最终实现信号跟人走，真正的以人为本， 提升用户信号质量。5G 与 4G 相比从水平的波束赋形 扩展到垂直的波束赋形，也为地对空通信（比如无人 机等低空覆盖）的实现奠定了基础。用专业语言描述：在三维空间形成具有灵活指向 性的高增益窄波束，空间隔离减小用户间的干扰，从 而提升 5G 的单位基站容量，增强垂直覆盖能力。2.2.2 5G 社会影响5G 对经济的巨大拉动作用，使得各主要经济体争先抢占这一未来十年的战略制高 点。经 5G 权威机构 GSMA 测算，在全球，2018 年移动通信产生了 3.9 万亿美元的经济 贡献，占全球总 GDP 的 4.6%，预计到 2023 年将达到 4.8 万亿美元，占全球总 GDP 的 4.8%。在中国，2018 年移动通信产生了 7500 亿美元的经济贡献，占 GDP 的 5.5%，预 计到 2023 年将达到 8700 亿美元。美国 2018 年推出5G FAST PLAN国家战略，欧盟 于 2016 年 7 月发布欧盟 5G 宣言 - 促进欧洲及时部署第五代移动通信网络，英国 于 2017 年 3 月发布英国 5G 战略：下一代移动技术，日本也将 5G 作为国家战略， 韩国于 2015 年发布5G 国家战略。中国在 5G 领域，战略布局早，商业和技术领先， 市场潜力巨大。国民经济和社会发展“十三五”规划纲要明确提出“积极推进第五 代移动通信（5G）和超宽带关键技术研究，启动 5G 商用”。2017 年首次写入政府工作 报告全面实施战略性新兴产业发展规划，加快人工智能、第五代移动通信（5G）等技 术研发和转化，做大做强产业集群。近 30 年来，中国在移动通信领域走过了从入场、跟随到领跑的关键跨越。2G/3G 时代，主要以欧洲主导的 3GPP 制定的 GSM/WCDMA 和美国主导的 3GPP2 制定的 CDMA 1x/EV-DO/2000 的竞争为主，同时，中国提出的 TD-SCDMA 也作为 3G 标准之