導 讀

為什么R16標準如此重要？我們知道，5G有3個典型的應用場景，分別是增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器通信（mMTC）和超可靠低延遲通信（uRLLC）。在這些應用場景中，最具挑戰(zhàn)性的就是對于超高可靠、超低時延場景uRLLC的支持，這是5G走入萬物互聯(lián)階段必須具備的網(wǎng)絡基石。

本周有兩條絕對不容錯過的重大新聞，一個是線上展會“GSMA·萬物生暉”正式開幕，來自世界各地的行業(yè)領袖，針對5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿趨勢展開討論，觀看之后收獲頗多。

另一個是5G又有了新的實質(zhì)性進展，7月3日晚間23點，國際標準組織3GPP（第三代移動通信合作伙伴計劃）宣布R16標準正式凍結，業(yè)內(nèi)翹首以盼的里程碑事件終于完成。

R16標準在網(wǎng)絡能力擴展、潛力挖掘以及降低運營成本等方面，做出了諸多改進：包括對超可靠低延遲通信（uRLLC）的增強、對垂直行業(yè)和局域網(wǎng)服務的支持、蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的支持與擴展、增強V2X車聯(lián)網(wǎng)（Vehicle to Everything）的支持、5G定位和定位服務、5G衛(wèi)星接入、無線和有線融合增強、增強網(wǎng)絡切片、支持無線NR-U免許可頻譜設計等。

為什么R16標準如此重要？

你肯定知道，5G有3個典型的應用場景，分別是增強移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器通信（mMTC）和超可靠低延遲通信（uRLLC）。

在這些應用場景中，最具有挑戰(zhàn)性的就是對于超高可靠、超低時延場景uRLLC的支持，這是5G走入萬物互聯(lián)階段必須具備的網(wǎng)絡基石。無論是工業(yè)場景還是自動駕駛的汽車，都不允許通信產(chǎn)生任何中斷或者延遲，否則后果難以設想。

正是因為uRLLC對于5G的發(fā)展有著非比尋常的深刻意義，它是5G面向關鍵性任務提供通信服務的場景，所以3GPP花費了大量時間論證其中的很多技術細節(jié)。

全面增強落地的uRLLC正是R16標準的“當家花旦”。這一標準的凍結，意味著5G有能力對于垂直行業(yè)進行更好的支持，主要應用包括無人駕駛汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能化制造協(xié)同、交通安全和控制、遠程醫(yī)療與手術等?？梢哉f，R16的凍結預示著5G即將與垂直行業(yè)重度融合。

因此本篇文章將結合這兩個重大事件，為你呈現(xiàn)如下內(nèi)容：

5G如何解決超高可靠、超低時延這對矛盾？

R16的凍結，打開了怎樣的市場空間？

哪些接踵而來的變化正在路上？

uRLLC，既要熊掌、也要魚肉

4G技術可以實現(xiàn)低于100ms的網(wǎng)絡傳輸時延，這對于消費互聯(lián)網(wǎng)的應用通常是綽綽有余，但對于工業(yè)場景的關鍵性任務而言，卻遠遠不夠。

垂直行業(yè)的很多應用場景都要求uRLLC在保障低時延的同時，提供端到端的傳輸安全性，以及99.999%的傳輸可靠性。

不過，超高可靠和超低時延這兩者，本身就是一組悖論，就像我們在進行新冠核酸檢測時，既要保證超高的檢測準確性，又要保證超快的檢測效率。它們是一種矛盾的組合體，分別完成已經(jīng)是巨大的挑戰(zhàn)，更別提還得“花開兩朵，一起美麗”。

那么5G究竟是如何解決這組矛盾的？在《果殼中的5G》一書中，作者祝剛以深入淺出的語言給出了相當精彩的解讀，此處援引書中的內(nèi)容。

先來看5G傳輸過程中產(chǎn)生的時延，主要由3個部分構成：（1）無線接入部分的傳輸時間、（2）核心網(wǎng)部分的傳輸時間，以及（3）應用服務的響應時間。

為了降低無線接入部分的傳輸時間，5G的最基本邏輯是設法消除數(shù)據(jù)傳輸過程中的等待。

這個過程很像高鐵的調(diào)度機制。如果把無線傳輸信道比喻成列車，數(shù)據(jù)包看作旅客，數(shù)據(jù)包需要等待它的列車進站，才能找到座位坐下，開始傳輸行程。旅客數(shù)量多的時候，即便是具有緊急任務的數(shù)據(jù)包，也得排隊等待前面的旅客上車了之后才能就坐。

為了解決這個問題，聰明的5G采取了很多措施。第一是縮短發(fā)車時間。車次多了、間隔短了，旅客就會更快的上車。第二是取消了對號入座的限制。列車進站之后，只要有空座就可以上車，旅客也就可以更快的開啟行程。

這里描述的方法，有個專業(yè)的名稱：OFDM，多載頻調(diào)制機制。5G的腦洞沒有邊界，減低時延的方法不止OFDM這一種。核心網(wǎng)部分的傳輸時間、以及應用服務的響應時間的縮減，也有很多辦法，篇幅所限，咱們就不再展開。

接著再來看5G如何解決傳輸可靠性的問題。為了解決這個問題，5G采取了一個稱為HARQ，混合自動重傳請求的機制。這項技術是5G實現(xiàn)超高可靠和超低時延傳輸?shù)年P鍵。

在無線情況下，任何微小的環(huán)境擾動都有可能造成數(shù)據(jù)接收的錯誤，形成傳輸失敗或者數(shù)據(jù)丟失。以前解決這個問題的思路是檢測校驗碼，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包存在錯誤，就自動要求發(fā)送方重新傳送數(shù)據(jù)包，而這個錯誤的數(shù)據(jù)包就被扔掉了。

HARQ的思路是，錯誤的數(shù)據(jù)包不被扔掉，因為其中還包含了一部分正確的信息。等著與下一次接收的數(shù)據(jù)包對比，就像組合一塊塊拼圖一樣，多個錯誤的數(shù)據(jù)包也可以組合形成正確的信息。這樣一方面降低了等待完美無缺的數(shù)據(jù)包造成的時延，另一方面這種相互彌補的方式還提升了傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

總體而言，uRLLC不是依靠某一種單獨的技術就可以全面實現(xiàn)，而是靠網(wǎng)絡各個環(huán)節(jié)的一致努力，才能達到5G對于超高可靠、超低時延的兼顧，實現(xiàn)既要熊掌、又要魚肉的承諾。

重新審視工業(yè)的底層思維

5G的推進力度和速度都是空前的，里程碑式事件接踵而來。

7月2日，中興通訊與浙江聯(lián)通合作，完成5G非獨立組網(wǎng)和獨立組網(wǎng)NSA & SA的雙模共建共享商用驗證，實現(xiàn)單個5G基站同時支持NSA & SA兩種模式，并同時支持聯(lián)通和電信用戶接入，成功驗證了5G網(wǎng)絡共建共享的能力。

根據(jù)賽迪整理的數(shù)據(jù)顯示，預計在2035年，5G對各個行業(yè)的支持產(chǎn)出中，制造業(yè)領域的支持產(chǎn)出遙遙領先，超過3000億元。

根據(jù) ABI Research 與愛立信在研究報告 UNLOCKING THE VALUE OF INDUSTRY 4.0，《解鎖工業(yè)4.0的價值》中的分析，到2024年左右，工業(yè)有線與無線的連接數(shù)量將發(fā)生逆轉，更多工業(yè)領域的數(shù)據(jù)通信將由無線承載。

根據(jù)報告中公布的數(shù)據(jù)，目前全球有630余萬家制造企業(yè)，這些企業(yè)中的無線連接節(jié)點數(shù)量將在8年內(nèi)增長36倍，并在2030年實現(xiàn)100倍的增長。新增節(jié)點所連接的大部分是新型設備，包括升級版的AGV搬運機器人（或者叫AMR自主移動機器人）、與操作員緊密配合工作的協(xié)同機器人Cobots、AR智能眼鏡等。

不僅是無線與有線的連接地位有可能發(fā)生反轉，5G還有可能帶來一系列的轉變。

首先，5G為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)引入了前所未有的靈活性。

以前，生產(chǎn)流程的改變是制造企業(yè)非常畏懼的事情。企業(yè)所有的生產(chǎn)單元都通過信息化系統(tǒng)緊密耦合在一起，任何改變都會對其他流程產(chǎn)生可見的或者不可見的影響。

現(xiàn)在，隨著定制化生產(chǎn)的推進，企業(yè)的生產(chǎn)流程不得不適應“逆向”思維，不僅工廠內(nèi)的很多機器人、物料小車、生產(chǎn)線的工件是移動的，就連生產(chǎn)線本身也有可能是可以移動的，5G成為了非常適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高可靠、低時延要求的備選無線網(wǎng)絡之一。

其次，5G讓我們更好的從無效成本COI的視角量化損失。

ABI Research曾經(jīng)對位于德國與韓國的代表性汽車、電子和零部件制造企業(yè)進行了綜合性的運營評估，測算了企業(yè)使用5G等無線通信方案之后，在ROI和COI方面的數(shù)據(jù)改進。

過去我們常常重視ROI而忽視COI。ROI是一種有效的財務工具，可以量化資金、設備、工具和人力投入有效性；COI則評估了效率低下和意外停機對運營流程的影響，并量化了機會成本。應用5G等技術之后，效果十分明顯：毛利平均提升8.9%，COI普遍降低8.3%。

最后，5G讓通信網(wǎng)絡的運營者從電信運營商，有機會擴展到云計算服務提供商、系統(tǒng)集成商，甚至是有實力的傳統(tǒng)企業(yè)。

不僅IT巨頭微軟通過收購 Affirmed Networks 和 Metaswitch Networks 積極部署相關技術，其中最著名的一次豪賭來自日本的電子商務公司樂天（Rakuten），該公司于2017年宣布建設自己的移動通信網(wǎng)絡，并積極使用云原生等技術，而非專有硬件部署5G，極大的降低了網(wǎng)絡的建設成本。

總之，5G讓我們意識到，在萬物互聯(lián)的時代，決策的內(nèi)容不僅限于一個公式內(nèi)需要考慮的各種變量，還要重新考慮公式本身的合理性。

HMS Networks 公司在名為 On enabling 5G for factories and sorting the question of ownership，“為工廠啟用5G并解決與其相關的所有權問題”博客中提到，在未來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，各個構成部分的關系和相互作用將會越來越深刻，越來越復雜，我們目前對于工廠的看法有可能需要徹底改寫。

5G帶來的變化近在眼前

5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合正在逐步落地，從目前的進展來看，主要有三個層面：

1. 邊緣智能：5G有利于就近提供算力，提高數(shù)據(jù)處理性能，實現(xiàn)設備的實時響應。

2. 無線下沉：5G逐步下沉與TSN、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等融合，促進PLC、DCS等工業(yè)控制器通信能力的提升，讓機器之間的互通更加扁平化。

3. 應用升級：利用5G搭建更寬、更廣、更快和更可靠的通信基礎設施，同時利用云端的超強計算能力和AI技術對海量數(shù)據(jù)進行分析和學習，可以打造云邊端一體化的工業(yè)大腦。

我們分別結合幾個實際例子說明。

邊緣智能方面，高通公司宣布推出的全球首個支持5G和AI的機器人平臺RB5是代表之一。

該平臺由大量硬件、軟件和開發(fā)工具組成，可以幫助開發(fā)者和制造商打造下一代具備高算力、低功耗的機器人和無人機。高通將提供視覺、傳感器、電機控制、工業(yè)和通信夾層板，用于擴展系統(tǒng)功能。

無線下沉方面，典型的案例是利爾達攜手華為，發(fā)布了“5G+PLC工業(yè)控制”解決方案。

該方案可以在此前基礎上，將體積和重量均減少至原來的5%，大大降低了設備對于應用場景的要求，幫助企業(yè)快速落地應用。

應用升級方面，華為聯(lián)合百度在GSMA萬物生暉在線展會中，發(fā)布的《5G+AI 智能工業(yè)視覺解決方案白皮書》非常經(jīng)典。

白皮書認為，5G+AI的工業(yè)視覺解決方案，通過端+ 5G網(wǎng)絡+ 邊緣云+ 云服務的協(xié)作，讓工廠質(zhì)量檢查和缺陷識別更加高效和簡便。

R16標準的凍結，標志著5G第一個演進版本標準完成。

在中國移動的標準專家看來，R16標準不僅增強了5G的功能，讓5G進一步走入各行各業(yè)并催生新的數(shù)字生態(tài)產(chǎn)業(yè)，還更多兼顧了成本、效率、效能等因素，使通信基礎投資發(fā)揮更大的效益，進一步助力社會經(jīng)濟的數(shù)字轉型。

R16標準的凍結，實現(xiàn)了5G從“能用”到“好用”。面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，引入新技術支持1微秒同步精度、0.5-1毫秒空口時延、“6個9”可靠性和靈活的終端組管理，最快可實現(xiàn)5毫秒以內(nèi)的端到端時延和更高的可靠性，提供支持工業(yè)級時間敏感網(wǎng)絡。

工信部部長苗圩曾在一次接受采訪時提到：5G未來20%是用于人與人通信，80%用于物與物通信。
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