5GtoB从理论到实践
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序(一)
Preface

2022年是5G商用的第三年,是年4月我国5G用户数量已达4.13亿户,占移动通信用户总量的24.83%。5G提升了移动通信的宽带下载速率,2021年年底我国移动宽带用户平均下载速率达到59.34Mbps,接近同期固网用户平均下载速率(66.55Mbps),5G用户下载速率达到146.34Mbps,为同期4G用户下载速率(36.33Mbps)的4倍左右,但这并未体现5G速率的真正水平,5G的超宽带、广覆盖、低时延、大连接的优势目前尚未充分发挥。一方面,在消费互联网中的应用,因缺乏超高清视频内容而难以体现与4G的差异,5G虽拥有VR/AR可消耗超宽带,但因鲜有相应节目,也没有成熟方便的头盔而难以打开局面。另一方面,产业互联网被视为互联网的“下半场”,5G的关键性能指标(KPI)是面向产业互联网应用而设计的,但原有工业企业的工控系统标准碎片化、协议欠开放等,抬高了5G的进入门槛,在消费互联网中行之有效的5G网络架构、终端功能、业务应用、商业模式等很难直接搬到产业互联网中,虽然现在5G已经在机器视觉和远程控制等方面有一些应用,但其在工业的应用尚未形成体系,在产业链的核心环节还未发挥显著作用。

从5GtoC到5GtoB,不仅是应用领域的扩展,而且是能力的提升。消费互联网用户的应用基本是共性的,但产业互联网的应用个性化明显,一些应用对性能有很高的要求。通常,5GtoC的超宽带主要指下行带宽,而5GtoB应用要求高达Gbps级的大上行带宽;5GtoC应用的低时延主要指空中接口的时延,但5GtoB应用期待端到端低时延,甚至要求确定性时延;5GtoC利用多基站可实现室内外高精度定位,但5GtoB应用希望在单基站环境下也能实现高精度定位,而且需要快速响应;5GtoC基于多基站协同就可提供足够的可靠性,但5GtoB的一些应用场景可能只有单基站信号可用,其产业应用甚至需要99.9999%的超高可靠性保证;5GtoB比5GtoC有更高的网络与信息安全要求,其中企业对内部数据的保护更为敏感;5GtoB在扩展物联网的应用方面更能体现大连接的需要,会用到接入回传一体化(IAB)和终端间直接通信(D2D)等技术。虽然5GtoB有很多严格的要求,但其应用场景与5GtoC相比也有很多特殊性,可以用来对网络架构进行改进。例如,5GtoB的核心网下沉,甚至其基站可集成部分核心网功能,从而使得网络扁平化,有利于低时延的实现;与5GtoC终端相比,对于5GtoB终端,通常对其功耗和多频多模通用性并无强制要求,而更看重其连接设备的数量与覆盖范围,计算、存储和可编程能力,嵌入边缘计算和智联网功能,以及更严格的工作环境和防爆等本安要求,如果5GtoB能集成PLC等工控设备的功能而成为新型工控网关,就可实现IT与OT融合,从而解决标准不兼容的难题,并进一步简化企业网的层级;与5GtoC的应用关注切换、漫游和信道效益及计费管理相比,5GtoB将可靠性摆在信道的经济效益之上,可以多信道冗余并发甚至永远在线以确保安全可靠。可以说,5GtoB是针对产业应用的特点与要求而对现有5G与企业网技术结合的一次影响深远的变革,为5G与IPv6、云计算、人工智能等技术融合开创新空间,是互联网“下半场”的技术突破口。

本书以5GtoB为主题,结合华为在推动5G行业应用的实践与体会,从创新链、产业链和行业应用等方面多层次地介绍了5GtoB的理论与实践,案例丰富、内容新颖、深入浅出、实用性强,是少有的专注于5GtoB的5G论著,同时还兼具教学用书与工程技术参考书的作用,对推动5G创新与行业应用有重要参考意义。由于5GtoB的应用现在还处于起步阶段,不同企业的体量与数字化基础千差万别,从数字化、网络化到智能化和低碳化有多维度的要求,数字化转型不仅需要技术创新,还将面临管理创新与流程再造的挑战,随着应用的广度与深度拓展,可以说需要更多的创新,而本书难以全面涉及,期待本书起到抛砖引玉的作用,以鼓励更多科技工作者投身到5GtoB的研究开发和应用推广中。

中国工程院院士

2022年5月