中國信通院：2020年5G應用創新發展白皮書（48頁）.pdf

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1、 目錄 IMT-2020(5G)推進組于2013年2月由中國工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部聯合推動成立，組織架 構基于原IMT-Advanced推進組，成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構。推進組是聚合中國產學研用力 量、推動中國第五代移動通信技術研究和開展國際交流與合作的主要平臺。 5G融合應用發展態勢 第三屆綻放杯5G應用征集大賽項目洞察 十大重點應用分析 5G融合應用的發展趨勢與發展建議 主要貢獻單位 P1 P5 P10 P40 P45 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 1 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 5G融

2、合應用發展態 1.1 全球多國逐步推廣5G商用，加速推進5G應用 目前全球5G商用發展初具規模。截至2020年7月底，已有46個國家/地區的99家網絡運營商表示 開始提供5G業務（含固定無線和移動服務）；截至2020年8月，全球有24個國家/地區的47家運營商已 開始計劃部署或試驗面向公眾的5G SA網絡。韓國、歐洲、美國、日本等國家和地區均積極推動5G建 設，鼓勵開展5G融合應用。5G產業生態逐步豐富，應用探索不斷深入，5G促進經濟社會發展效能初步 顯現。 （1）韓國消費者市場發展良好，已經獲得初步收益 韓國高度重視5G應用發展，在高清視頻和VR等重點領域應用領先，并帶動相關產業發展。韓國

3、5G網絡建設較為領先，截至2020年6月底，韓國5G用戶達737萬，占移動電話用戶總數10.58%；建成 5G基站12.1萬個，完成85個大城市及主要交通動脈的5G覆蓋；5G平均下行速度為656.56Mbps，是 LTE的4.14倍。近三年（2020-2022年）韓國運營商將陸續投資約24.5-27.5萬億韓元（約1400-1600 億人民幣）建設5G移動通信基礎設施。在以中頻段為主要5G網絡部署類型的國家當中，韓國的覆蓋率 處于領先地位。韓國通過XR帶動5G產業應用。2020年韓國政府推進新的“XR+”項目，計劃投資 150億韓元，推進XR內容在公共服務、工業和科學技術領域的應用。受益于“X

4、R+”項目推進，韓 國運營商在內容產業持續發力，XR和游戲成為5G布局重點，面向消費者主推VR /AR、云游戲、4K 視頻等大流量應用，例如SK電訊推出基于5G VR的虛擬社交服務和云游戲服務；LG U+依托本國內容 產業優勢，借助中國VR終端、云平臺等產業環節大力推廣VR/AR應用。此外，為全面培育5G+戰略 產業，韓國政府2020年還將投入6700億韓元（約39億人民幣），扶持領域包括智能工廠、智能城市、 5G醫療、5G V2X和自動駕駛等。韓國運營商也積極探索5G在工業互聯網、醫療健康、智慧交通、城 市公共安全和應急等領域的應用，主要應用場景包括5G+AI機器視覺質檢服務、遠程數字診斷、

5、手術 教學、應急救援服務、新冠肺炎防疫機器人以及基于5G自動駕駛的場內配送等。例如SK電訊與韓國水 電和核電公司合作建設5G智能發電廠，KT和現代重工集團合作開發基于5G網絡的智能工廠服務，實 現遠程監控和故障檢測等。 （2）歐洲發揮工業優勢，積極開展5G垂直行業應用試驗 歐洲5G固定無線接入業務成為歐洲光纖寬帶的重要補充，運營商積極開展行業融合應用，同時探 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 2 索5G專網在工業領域的應用。截至2020年6月底，歐洲約20個國家推出商用5G服務，5G用戶數約130 萬；基站數量方面，德國5G基站建設數量超過1萬個，其他國家在幾百到幾千個不

6、等。由于歐洲地區 光纖覆蓋不足，因此基于5G開展固定無線接入業務成為運營商發展5G的動力，例如瑞士電信運營商 Sunrise初期5G網絡建設專注部署于光纖網絡未覆蓋區域；西班牙和德國運營商開展了利用5G替代有 線寬帶的測試驗證。歐盟對行業應用發展較為重視，其 “地平線2020”科研計劃加速推進垂直行業應 用。同時，運營商也積極開展5G行業應用試驗，涵蓋工業互聯網、醫療健康、智慧交通、媒體娛樂等 多個領域。例如英國伍斯特郡工業5G應用項目在工廠環境下開展基于5G技術的預防性維護試驗，參與 工廠的生產率提高了1%-2%；德國電信在漢堡港試驗5G網絡切片，驗證了5G網絡可滿足多類復雜工業 應用并行要

7、求的目標；多家運營商利用5G技術廣泛開展新媒體融合應用，推進5G直播在新聞、體育賽 事和文藝演出中的應用。此外，德國期望從5G專網探索中突破行業應用壁壘，已開放5G本地專網頻率 （3700-3800MHz）申請，目前已頒發74張許可證。德國聯邦運輸和數字基礎設施部（BMVI）2020年 4月底發布了面向中小型企業的5G園區網絡指南，資助建設歐洲5G工業園區網絡。德國車企在5G專網 應用方面表現積極，如奧迪計劃在122個工廠建設5G專網，優化生產流程。 （3）美國5G嘗試多頻段覆蓋，應用處于技術驗證期 美國5G應用以固定無線接入為主，行業應用處于技術驗證期。美國運營商面向消費者主要提供固 定無線

8、接入和增強的移動無線接入業務。美國5G網絡的部署特點是熱點地區高頻段配置+其他地區低 頻段配置；高頻段5G網絡重點部署于體育場館、購物中心、大學校園等高流量地區；低頻段5G網絡進 行全方面廣覆蓋，但由于頻率不足，相比4G速率提升較為有限；例如Verizon的高頻段5G網絡僅在35 個城市的有限區域可用。由于美國高頻段網絡覆蓋區域有限，且上市5G終端款數少（不到20款）、價 格高（手機超過500美元），導致5G用戶發展相對緩慢。美國5G行業應用目前處于企業自行探索和技 術驗證時期，部分運營商在工業互聯網、醫療、車聯網、智慧城市等領域開展試驗，應用場景包括基 于4K視頻進行工廠內安全監測，基于AR

9、/VR的員工培訓及定位服務，以及利用5G+VR/AR賦能遠程 診斷和緊急救助等。美國國防部重視5G技術在軍用領域的大規模試驗和原型設計，兩年來共在12個軍 事基地開展智能倉庫、自動駕駛、VR/AR等5G技術和應用測試。 （4）日本5G商用較晚，應用剛剛起步 日本5G商用時間較晚，但已通過頂層設計布局5G應用。2020年3月日本5G正式商用，截至6月， 5G用戶約十幾萬；截至5月開通的基站數約1800 個。日本政府在“構建智能社會5.0”的愿景下，提出 積極推動5G與人工智能、物聯網、機器人等相互促進、融合發展。商用以來日本運營商主要面向消費 3 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展

10、白皮書 者提供高速移動接入、云游戲等大帶寬業務，例如NTT DoCoMo為用戶提供8K虛擬現實現場音樂、多 角度觀看視頻和體育賽事的服務，以及100多種新游戲，其中包括許多基于云的游戲。運營商也在探索 行業融合應用。NTT DoCoMo面向行業企業提供了22種解決方案，包括支持遠程工作的智能眼鏡和面 部識別服務，以及利用VR的遠程醫療、遠程自動農用汽車的監控等。KDDI利用5G無人機完成4K視頻 傳輸測試，旨在探索無人機在公共安全和監控、農業監測、災難響應等方面提供的服務。為了補充5G 公網覆蓋盲點，加快5G網絡和應用普及，日本總務省開放專用頻段促進利用5G專網在農業/工廠等領 域開展應用開發

11、和試驗。制造企業富士通和三菱電機相繼部署專網，驗證5G專網系統和各種應用，如 智慧安防、遠程操作和維護支持等。日本東京都政府也將支持中小企業、旅游業、農業等各個領域開 展5G專網應用試驗。 整體來看，全球5G融合應用發展呈現以下特點：一是消費領域應用最先落地，但尚未出現現象 級應用。各國5G商用初期均以增強移動寬帶業務為主，重點發展固定無線接入業務，以及基于高速 接入提供超高清視頻、VR/AR等應用。當前5G應用更多的是以5G技術的大帶寬特性提升用戶體驗， 現象級應用仍需進一步探索。二是行業應用仍處于起步發展階段，并逐漸與各國優勢領域結合向縱深 拓展。大多數5G行業應用項目還處在試驗環境下的技

12、術驗證期或示范階段，尚未出現可大規模復制、 擴展的成熟應用。韓國、日本、德國等國家分別積極探索將5G與屏顯、機器人、工業等自身優勢領域 的融合應用。三是部分國家行業應用中5G專網漸成熱點，但是仍處于初期建設、用例驗證和商業探索 期。當前在德國和日本開展的專網試驗以行業巨頭為主，我國運營商也在探索依托公網提供5G虛擬專 網滿足行業多樣化需求，專網系統設備和應用均處于驗證期，未來發展有待觀察。 1.2 我國政府重視5G融合應用，地方積極開展5G應用示范 我國高度重視5G應用發展。中央政治局常委會提出要積極豐富5G技術應用場景，并加快5G網絡 等新型基礎設施建設。工信部“5G+工業互聯網”512工程

13、推進方案提出打造5個產業公共服務平 臺，建設改造覆蓋10個重點行業，形成至少20大典型工業應用場景。工信部關于推動5G加快發展的 通知，要求全力推進5G網絡建設、應用推廣、技術發展和安全保障，充分發揮5G新型基礎設施的規 模效應和帶動作用，支撐經濟高質量發展。發改委、工信部關于組織實施2020年新型基礎設施建設 工程(寬帶網絡和5G領域)的通知，重點支持虛擬企業專網、智能電網、車聯網等7大領域的5G創新應 用提升工程。各地政府積極出臺各類5G扶持政策，推動5G應用發展。截至 2020年9月底，各地政府出 臺行動計劃、實施方案、指導意見等各類5G扶持政策文件460個，其中省級62個，市級228個

14、，區縣級 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 4 170個，多地政府對基站建設、用電成本進行補貼，積極開展5G應用示范，持續深化5G產業合作。 1.3 我國5G SA網絡建設穩步推進，為5G應用發展打好堅實基礎 5G網絡建設加快，為應用發展奠定基礎。商用以來，我國5G網絡建設加速推進，地方政府積極釋 放政策紅利。截至目前，已累計開通5G基站超60萬個，5G終端連接數超過1.5億。SA（獨立組網）已 啟動初步商用，為端到端網絡切片技術的應用創造了基礎條件，深圳市宣布提前超額完成“建設4.5萬 個5G基站”的目標，實現5G獨立組網全覆蓋，北京繼深圳之后也實現了5G獨立組網全覆蓋

15、，河南、廣 州等多地也在加快沖刺5G獨立組網商用。MEC（邊緣計算技術）是5G低時延場景應用中的關鍵使能技 術，據不完全統計，三大運營商已在國內40多個城市開展了100多個基于邊緣計算的5G商業應用試點項 目，覆蓋了多個行業和應用場景，包括智慧園區、智慧工廠、智慧港口、智慧礦山等。 1.4 新冠疫情防控推動5G應用加快落地，產業生態不斷壯大 新冠疫情防控推動5G應用加快落地。本次疫情是全球面臨的共同挑戰，5G為疫情防控以及復工復 產帶來科技化手段，同時也成為5G應用的展示平臺。疫情之下，5G應用初試身手，在遠程醫療、公共 監控、智慧教育、遠程辦公、巡檢物流等領域發揮了重要作用，加速了大家對5G

16、是什么，為什么用5G 的認識。如5G遠程會診在19個省份的60余家醫院上線使用，實現全方位無障礙移動會診；5G熱成像監 測已在十幾個省交通樞紐地區普及；火神山醫院建設的5G直播累計觀看人次超過1.15億；在線教育、 在線協同辦公等得到了廣泛應用，例如“國家中小學網絡云平臺”訪問量超過16億人次。疫情也對醫 療等行業的5G應用起到了短期催化作用，同時也迫使許多企業更多的關注5G的重要性，主動了解5G擁 抱5G，在疫情后加快各垂直行業的數字化轉型升級，給5G發展注入更多活力。 5G融合應用產業生態不斷壯大。在工業和信息化部指導下，5G應用產業方陣通過整合對接各地聯 盟、搭建融合創新平臺、承辦綻放杯

17、等多種形式不斷整合產業資源，擴大行業合作范圍，激發創新活 力。2020年組織5G創新中心評定工作，認定20家創新中心并公布授牌，覆蓋智慧交通、工業、電力、 云游戲等各個領域。社會多方主體加大5G應用投入力度，產融對接數量顯著增加。中金資本、真格基 金、聯想創投、啟迪之星等多個基金將5G應用作為投入方向之一?；A電信企業、華為、海爾、中國 商飛、國家電網、比亞迪、中央電視臺、阿里、浪潮等各行業巨頭積極布局5G應用，中國移動設立了 規模達300億元的5G聯創基金，5G應用產業生態進一步完善。 5 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 第三屆綻放杯5G應用征集大賽項目洞察 2020

18、年第三屆“綻放杯”5G應用征集大賽（以下簡稱第三屆“綻放杯”大賽）旨在充分發揮社會 各界力量，集思廣益，挖掘一批充分體現5G能力的典型應用。為充分調動地方政府積極性，推動重點 行業率先發展，大賽分別設立區域賽和專題賽。區域賽方面，已在上海、廣東、江蘇、浙江、河南、 江西、四川、云南等8個省市舉辦。專題賽方面，已開展智慧城市、智慧生活、智媒技術、AR/VR、 行業專網及應用、工業互聯網、智慧園區、智慧醫療、5G助力疫情防控、云XR、云應用、車聯網、金 融科技、智慧商業、智慧交通及應用安全等16個專題賽。第三屆大賽共有來自全國30個省、自治區、 直轄市的2388家企業、科研院所、行業協會、政府機構

19、等單位參與申報，申報項目達4289個。大賽凝 聚全社會的能力和資源，促進技術革新和知識共享，進一步探索5G應用需求、業務形態和商業模式， 為構建良好的5G應用生態奠定基礎。 2.1 產業數字化加速，工業互聯網獨占鰲頭 第三屆“綻放杯”大賽參賽項目繼續圍繞產業數字化、智慧化生活、數字化治理三大方向創新發 展，三大方向分別占比63%、31%、6%。與2019年相比，產業數字化項目比例獲得17%的增長，5G技術 加速與垂直行業深度融合。 5G行業應用方面，工業互聯網、醫療健康、智慧交通、其他（政務、園區、商業等）、城市管理 領域的項目數量位居前列，這五個領域項目數量占全部項目數量的65%。工業互聯網

20、項目占比連續三年 增長，占據全部項目的28%，成為最具熱度的5G融合應用領域。工業互聯網領域應用的繁榮主要得益 于國家及工信部對工業互聯網的高度重視和專項支持，同時能源、農業、教育、金融等行業5G創新應 用也在蓬勃發展。 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 6 圖2-1 2018-2020“綻放杯”大賽參賽項目各類行業應用占比 2.2 5G應用樣板逐漸形成，超三成項目獲商用落地 經過三年的時間，5G融合應用從創意到示范、落地，大多數第三屆“綻放杯”大賽參賽項目已經 有較為成熟解決方案，示范效應已經開始顯現。2018年第一屆“綻放杯”大賽有67%的參賽項目處于創 意、調研、功

21、能設計的初級階段，這一比例在2020年第三屆“綻放杯”大賽的參賽項目中下降到16%， 更有31%的項目已經實現落地商用。不過已經商用落地的項目仍屬于“樣板間”，定制化程度高，尚不 具備大規模商用和復制推廣的條件，很多商用落地項目僅能收回成本，尚未形成盈利。 圖2-2 2018-2020“綻放杯”大賽項目成熟度對比 7 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 2.3 5G帶動新技術加速融合創新，虛擬專網賦能行業應用作用逐漸凸顯 5G對人工智能、大數據、云計算等新興技術帶動作用突出。第三屆“綻放杯”大賽參賽項目中， 人工智能、大數據、邊緣計算、云計算技術的使用率分別達到55%、52

22、%、43%、40%。相比2019年， 5G與ICT技術的融合水平繼續提升，人工智能仍然是與5G應用融合度最高的技術，而邊緣計算技術的 使用率相比去年增長10個百分點，已成為5G應用關鍵使能技術。 圖2-3 第三屆“綻放杯”大賽項目關鍵技術分析 此外，2020年依托運營商公網的5G虛擬專網成為5G應用發展中的另一重要關鍵技術。隨著5G SA 網絡部署的加速和切片技術的發展成熟，第三屆“綻放杯”大賽參賽項目中有19%使用了虛擬專網技 術。虛擬專網主要應用在工業互聯網、醫療健康、智慧交通、智能電網/能源等對時延、可靠性等技術 指標敏感度較高的行業。 此外，5G應用還帶動了一批新產品出現。本次大賽涌現

23、了一批融合了5G等新技術的新產品，如配 備了5G、醫療影像等先進技術的醫療推車、內置5G模組的工業網關、AGV等，這些新產品將隨著5G 應用的發展層出不窮，為經濟社會發展增添新動能。 2.4 5G應用 “沿海引領、遍地開花”，政策環境為5G應用發展提供強大助力 第三屆“綻放杯”大賽呈現地域廣、沿海引領、全國遍地開花的態勢。本屆大賽共收到來自全國 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 8 30個省/直轄市/自治區的參賽項目，相比2019年新增海南、黑龍江、寧夏、青海參賽項目。參賽項目 來源較為集中，數量最多的七個省市分別是廣東、江蘇、浙江、北京、上海、河南、山東，占參賽項 目總

24、數的70%；獲獎項目數量最多的七個省市分別是廣東、江蘇、上海、浙江、北京、河南、四川，占 獲獎項目總數的74%。北京、上海、廣東、浙江、江蘇等經濟發達地區的應用快速發展的同時，中西部 地區涌現出一批優秀應用案例，山西、河南及云南等地多個項目榮獲全國一等獎。 5G融合應用發展水平一方面與當地5G及新一代ICT技術產業水平緊密相關，另一方面也與當地發 展政策環境息息相關。以本屆“綻放杯”參賽項目數量和獲獎項目數量均最多的廣東省為例，廣東省 5G技術、產業集聚，市場需求旺盛，為5G應用的快速發展奠定了基礎，更重要的是，廣東省營造了良 好的政策環境，對5G發展有很多政策支持，先后出臺廣東省5G產業發展

25、行動計劃關于推動5G網 絡快速發展若干政策措施廣東省 5G 基站和數據中心總體布局規劃（20212025年）等政策文 件，推出5G建網補貼等落地配套政策，良好的政策環境推動了省內5G應用的繁榮。 圖2-4 第三屆“綻放杯”大賽參賽項目來源分布 9 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 圖2-5 第三屆“綻放杯”大賽獲獎項目來源分布 2.5 行業應用單位和解決方案提供商參與力度加大 運營商仍是推動5G應用發展的主力軍，但行業應用和解決方案方參賽的數量大幅上升。相比2019 年，2020年運營企業參賽項目占比進一步提升，達到72%。值得關注的是，行業應用單位和解決方案提 供商的參

26、賽數量大幅提升，相比2019年共200余個參賽項目，2020年第三屆“綻放杯”大賽行業應用單 位和解決方案提供商參賽項目達到900個以上，增幅超300%。 行業應用單位和解決方案提供商的主力是民營企業，在行業應用單位和解決方案提供商中分別占 比58%和68%，反映了5G應用市場化的初步成果。在應用領域分布方面，行業應用單位的參賽項目聚 集在工業互聯網、醫療健康、智慧交通、城市管理、文體娛樂、智能電網、公共安全與應急處置等領 域；解決方案提供商的參賽項目聚集在工業互聯網、醫療健康、其他（政務、園區、商業等）、智慧 交通、城市管理、文體娛樂、智慧金融、智慧教育等領域。 IMT-2020(5G)推進

27、組 5G應用創新發展白皮書 10 圖2-6 2018-2020“綻放杯”大賽參賽主體分析 十大重點應用分析 隨著5G融合應用的不斷發展和演進，應用重點行業和領域逐步聚焦，尤其是在工廠、礦山、港 口、醫療、電網、交通、安防、教育、文旅以及智慧城市等10個領域，逐步獲得業界認可，并初步形 成了有望規模商用的應用場景。 3.1 智慧工廠 1. 5G典型場景及價值 5G作為移動通信的最新一代技術，相比光纖固網，具備接入靈活的特點，更能適配新時代定制化 生產的柔性制造的需求，其低時延、高可靠等特性，對工業生產的穩定性需求能有更好的保障，5G+ 邊緣計算可以解決工業互聯網在異構網絡融合、業務融合、數據融合

28、、數據安全、隱私保護等方面的 需求，使得無線技術應用于工業設備實時數據采集、控制、遠程維護及調度、圖像智能處理等領域成 11 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 為可能。目前，5G相對于有線和Wi-Fi的關系并不是替代，而是對特殊場景的補充和增益，如應用于 AGV、AR終端、機器人、無人車等移動性場景，以及光纖不易覆蓋的戶外場景。 5G在智慧工廠中的應用探索成效已經初步顯現。超高清視頻監控、移動無人巡檢等疊加賦能型 應用，在現有工廠網絡應用基礎上，疊加5G網絡應用，在非核心生產和管理業務方面有效補充、增強 工廠管理能力。三一重工將5G+高清視頻融入到園區的安防監控之中，實現

29、采集監測視頻/圖像實時 回傳，結合統一監控平臺，實現人員違規、廠區的環境風險監控的實時分析和報警。5G+機器視覺、 AR/VR輔助裝配等業務融合型應用，通過部署5G MEC（邊緣計算基礎設施），將5G技術與人工智能 （AI）等新技術在邊緣側進行融合，解決原來AI技術受限于終端的處理能力及成本等問題，全面提升 工業企業裝備的智能化水平。5G+工業控制等產業升級型應用，涉及工業核心生產環節，將受限于5G 技術對于實時性和可靠性等指標的滿足程度及與工業體系融合深度，在工業設備廣泛支持5G聯網能力 之前，難以形成規模。寧波愛柯迪股份有限公司在生產線上，研發集成了5G模組的MES（制造執行系 統）工業網

30、關，相比較CPE方式性能更優，與產線融合的更緊密，提升了整體的生產效率，隨著5G技 術及工業體系的不斷升級，5G工業終端將越來越多的在生產中使用。 在智慧工廠領域，5G+機器視覺正逐漸成為行業共性需求。對于制造企業而言，工業質檢一直面 臨人工檢測質量不穩定、招工難、留人難、培訓難、成本高等難以解決的痛點。5G機器視覺在智能工 廠領域有廣泛的需求，技術發展成熟，商業模式初步建立。第三屆“綻放杯”大賽獲獎項目中，南南 鋁使用5G機器視覺進行鋁板檢測，表面識別準確率從71%提升至99.98%，且良品率提高6個點；海爾在 家電制造中使用5G機器視覺替換傳統工控機，降低投資的同時提高算法檢測準確率至99

31、%；寶鋼使用 機器視覺進行車間智能巡檢，自主導航監測車間內煙霧、積水等異常。5G機器視覺可廣泛推廣到流程 制造行業，工廠前期投資部署5G機器視覺系統，后期按照生產需求購買算法，商業模式初具雛形。未 來，這類應用將逐漸平臺化，與MEC等云計算能力結合。例如中國電信基于5G MEC的分布式通用機 器視覺平臺，充分利用5G網絡低時延和高帶寬特性，將原來的視覺檢測識別算法任務調整到MEC上執 行，通過邊緣云計算能力，簡化檢測識別現場的工控機方案和現場設備，加快視覺算法的優化，實現 工廠智能化。工業視覺依托5G網絡優勢，打造云化工業級機器視覺解決方案，部署便捷，升級簡單。 隨著基于5G+MEC分布式機器

32、視覺平臺的大規模應用，將大幅降低工業生產和檢測成本，提高工業生 產效率，對全產業鏈產生巨大影響。同時高精度質檢算法代替人工質檢將改善車間工作環境、降低生 產風險，推動安全、綠色生產，具有良好的經濟和社會效益。 2. 未來的發展空間 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 12 數據融通、柔性化生產是智能工廠的發展趨勢。工業面臨數字化轉型升級，工業互聯網是其必經 之路。而工業互聯網的基礎，在于數據的有效采集和轉換融通，信息及數據的不足和孤立是面臨的主 要問題?？傮w看來，5G將極大的滿足我國工作制造的信息化改造需求。 我國人口紅利優勢逐漸喪失，通過5G實現機器換人具有巨大市場價值。

33、2014年全國勞動力成 本是十年前的2.7倍，優衣庫、耐克、富士康等世界知名企業紛紛選擇在東南亞和印度開設新廠，中國 大陸地區的機器人密度（每萬名工人的機器人擁有量）為187，遠低于全球前兩名新加坡和韓國（分別 為918和855），但中國增速領先全球，兩年時間翻了一倍，通過5G結合自動化設備實現機器換人，能 有效降低企業的人員成本，促進科技提質增量。 中國工業場景大量設備處于離線離網狀態，5G網絡實現新老設備數據聯網正當時。根據兩化 融合服務聯盟的數據，截止到2019年第二季度，調查的15萬家工業企業在生產設備數字化率、關鍵工 序數控化率分別為47%和49.2%，而工業企業智能制造就緒率僅為7

34、.6%，這其中絕大多數為規模以上企 業。隨著5G的商用，有望成為工業互聯網數據互通互聯的底座，5G數據聯網發展空間巨大。 5G促進企業數字化網聯應用的蓬勃發展，市場空間極其可觀。數字化、聯網化率不足，也 局限了工業軟件普及率，使重點工業企業應用計算機輔助設計（CAD）、制造執行系統（MES）、 產品生命周期管理系統（PLM）等工業軟件配置率較低。2017年中國企業的94.4%的企業未能做好部 署智能制造的準備，生產設備數字化率只有44.8%，而數字化設備聯網率僅為39.0%。制造執行系統 （MES）普及率只有18.1%，數據采集與監控系統（SCADA）只有4.7%。中國亟需大幅提升工業設備 設

35、施網絡化水平，突破企業數字化發展瓶頸，大力推動以5G為支撐的工業互聯網發展，在此之上構建 的應用附屬價值極其可觀。 5G低延時、高帶寬特點能夠保證海量工業數據的實時回傳，網絡切片技術能夠有效滿足不同工業 場景連接需求，賦能遠程控制、機器視覺、AR/VR等多個場景。據德勤咨詢估計，2020年至2035年， 5G在制造行業支持的產出將達到20萬億以上，位居所有行業之首。 本次綻放杯參賽案例涌現了大量基于5G工業視覺的落地場景，體現出市場對機器視覺的迫切需 求，未來將是在智慧工廠中率先落地的應用之一。一方面由于5G滿足了多路超高清視頻靈活接入的需 求，另一方面也是由于國內機器視覺起步較晚，目前正作為

36、智能工廠重點應用大力推進，處在行業迅 速上升期。據Markets and Markets預計，到2020年全球市場規模將達到125億美元；到2025年底，全 球市場規模將超過192億美元，機器視覺未來空間巨大。前瞻產業研究院2018年度企業調查結果顯示， 2018年中國機器視覺行業銷售總額為83.9億元，比上年同期增長21.6%；研發投入增長至11.7億元，同 13 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 比增長32.8%。隨著全球制造中心向中國轉移，中國機器視覺市場正在繼北美、歐洲和日本之后，成為 國際機器視覺廠商的重要目標市場，5G+MEC作為承載工業視覺的新型技術，有助于

37、中國機器視覺廠 家的迅速崛起，甚至實現彎道超車。 圖3-1 2020-2025年全球機器視覺市場規模及預測（單位：億美元）1 據前瞻產業研究院的預計，全球工業相機市場將在2020年達到7億美元，2025年增長到12億美元。 按照平均工業相機單價1萬美元估算，2025年工業相機規模能達到12萬臺。其中，按照中國占到全球工 業相機市場的20%，其中5G網絡滲透率50%估算，中國的5G工業相機需求可達1.2萬臺2。 圖3-2 2020-2025年全球工業相機市場規模及預測（單位：億美元） 1.前瞻產業研究院中國工業相機行業市場前瞻與投資規劃分析報告 2.風險提示：此內容僅供參考，不構成投資建議。 I

38、MT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 14 3. 面臨的挑戰 隨著5G在工業企業落地實踐的不斷深入，運營商、設備商、行業解決方案供應商正加速磨合，深 入理解工業企業的痛點和需求，不斷挖掘、摸索產生相應的解決方案，推動工業5G信息化升級，促進 5G網絡、終端、應用、商業走向成熟。與此同時，但也存在這一些非常實際的困難，具體包括以下幾 個方面： 產業融合難。在工業領域，自身的迭代和演進已經推進了幾十年，對于產業自身的痛點，已經 形成了一個較為封閉和自洽的生態。如何通過5G網絡突破工業體系內的自適應，從性能的提升轉化為 效益的提升，為工業企業帶來真實的價值，實現商業閉環和技術變現，道

39、阻且長。 5G技術及產品有待發展和完善。對于工業比較關鍵的5G uRLLC標準于2020年7月剛剛凍結， 產品實現相對于標準還有一定滯后。目前企業網絡覆蓋主要沿襲2C覆蓋的邏輯，但工廠場景大多是確 定性的場景，在固定區域下固定終端應用作業，需要保障相對穩定且定制化的網絡帶寬需求。與2C 領域終端用戶共享帶寬，隨機競爭接入的原則不同，工業2B則要確定根據不同終端場景定制差異化網 絡，分配最優帶寬和服務，確保關鍵業務的連續性和穩定性。網絡切片、確定性時延、網絡設備主備 冗余等行業客戶期望的5G功能尚不能完全到位，有待進一步技術發展。 產業鏈的整體配合道阻且長。5G終端模組的行業化改造適配存在磨合問

40、題，例如在某裝備制 造企業的AGV 5G改造項目中，需要將模組的通信控制單元放置在AGV的主體內，由于主體為金屬打 造，具有非常強的電磁屏蔽效果，需要將5G天線外置、可調，且移動過程中狀態不會碰撞變形；傳統 的工業路由使用的棒狀天線不能滿足需求，而目前市場上，能用的終端天線設備屈指可數。5G工業終 端和需求的適配是一個漫長而艱難的過程。 3.2 智慧礦山 1 5G典型場景及價值 2020年3月，由國家發展改革委、能源局、應急部、煤監局、工信部、財政部、科技部、教育部8 部委聯合印發了關于加快煤礦智能化發展的指導意見。指導意見要求到2021年，建成多種類 型、不同模式的智能化示范煤礦；到2025

41、年，大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現智能化；到 2035年， 各類煤礦基本實現智能化，建成智能感知、智能決策、自動執行的煤礦智能化體系。5G網絡的上行大 帶寬，低時延特性，在煤礦行業應用可以實現快速上傳安全生產數據和環境視頻，高清音視頻通話， 設備遠程智能控制等多種應用，進一步降低了煤礦企業綜合維護成本，極大提高綜采效率，讓無人 15 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 化、少人化的井下開采成為可能。近年來，煤礦行業加速推進信息化、智能化建設，這個曾經被貼上 “傻大黑粗”標簽的行業，已經建成了100多個智能化采煤工作面，實現了地面一鍵啟動、井下有人巡 視，我國煤礦企業處于從勞

42、動密集型向人才、技術密集型轉變的階段。 傳統井下網絡重復投資，維護成本高。井下有6大作業系統，分別是采煤系統、掘進系統、通風系 統、運輸系統、排水系統、機電系統；普遍的情況是每套系統都有獨立的光纖通信，造成重復投資。 由于井下環境，粉塵和震動造成光衰嚴重，影響通信質量，維護成本高；現有網絡無法滿足移動場景 的需求。作為煤礦最重要的作業面、綜采面，始終在不斷掘進中，光纖有線的連接方式不能很好地適 配。5G替代光纖解決了井下最后500米連接的問題，合并了6大獨立的作業系統，幫助煤礦實現“井下 一張網”，同時可以滿足作業面、綜采面等移動場景，并采用防爆處理，滿足井下安全作業需求。滿 足露天礦山對無人

43、化的需求。傳統露天礦山作業環境惡劣，依托5G通信技術“低時延、高帶寬”的優 點，利用5G+北斗高精度定位、智能作業、雙向自動駕駛運輸、中央控制算法，實現礦山設備集群的 遠程遙控、智能自動化作業與協同作業實現露天礦產區鏟、裝、運的全程無人操作。 5G可以為煤礦向智能化發展提供更有效、更便捷的方案。5G使能透明礦井，井下運作全面可視 化。井下巷道縱橫交錯，長達30余公里，地面無法獲知井下眾多人員和設備的位置、狀態，對煤礦的 安全管理帶來巨大挑戰。5G提供地下實時定位服務（未來R16版本可定位到米級，R17可到亞米級）， 連網人員、設備可以實時上報位置，生成井下三維地圖，人員、設備位置狀態一目了然。

44、井下5G網絡 采用下行上行1：3配比，同比5G公網上行提升超過3倍，實測上行達到1Gbps以上，在240米井下可同 時滿足30多路4K監控畫面的傳輸（Wi-Fi干擾大無法工作），做到井下綜采面作業可視可管。同時 在井下危險地方通過高清視頻實時監控，出現任何情況都可以第一時間發現和及時響應。5G使能智能 礦井，實現生產效率大幅提升。綜采面分布了2000多個傳感器和操作裝置，組成安全、作業、管理系 統，系統間相互獨立，需要人工協調，5G大連接的特性，把這些系統連接起來，實現感知、監控、告 警、操作等數據的互通和聯動，比如安全系統與作業系統耦合，根據井下瓦斯的分布和濃度，自動調 節采煤機的采煤速度。

45、5G使能無人礦井，井下安全獲得有效保障。為了識別設備潛在風險，保證安全 生產，綜采面每天停工6小時，進行例行的設備檢修，例行檢修不僅造成煤炭產量減少，而且檢修人員 聚集井下帶來安全隱患，5G低時延的特性，可以保證綜采面實現一邊作業一邊實時上報工況，使得設 備狀態可以被技術人員實時掌握，停機檢修的時長和下井檢修的人員均大幅減少，未來綜采面可以基 于5G實現遠程操作，現場的工作人員也將大幅減少，井下圍繞綜采面工作的人員可以由原先的140人減 少到60人。 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 16 5G應用于智慧礦山領域可以很好的解決行業痛點，創造價值，可復制推廣性強。各地礦山場

46、景 對無人化的需求迫切，對遠程控制的需求相似，解決方案具有較強的可復制性，社會經濟效益前景巨 大。第三屆“綻放杯”大賽獲獎項目中，焦煤集團5G無人礦山項目在露天礦山開展運輸車無人駕駛、 器械遠程無人操作等應用，人員減少50%，人員傷亡降低為0，直接受益4800萬/年，解決事故率高、 招工難、運輸效率低等行業痛點。山西省煤炭資源豐富，陽泉煤礦集團旗下的新元煤礦，率先開始5G 智慧采礦試點，目前已經實現遠程控制、視頻監控、巡檢機器人，未來可實現的應用包括傳感器數據 采集、定位等。在現有的自動化采礦基礎上，利用5G上行大帶寬能力，把井下實時畫面傳輸到地面控 制室，采用AI對視頻進行分析，識別采礦時的

47、巖石并躲避、監控皮帶運輸巷道的煤塊掉落、以及井下 的人員作業規范與安全、圖像的AI識別，各系統協調管理，效率提升30%+。利用5G的低時延，實現地 面對井下設備遠程操控，極大的改善了礦工的工作環境，減少人員傷亡風險。 圖3-3 5G智慧煤礦應用示意圖 2 未來的發展空間 未來5年，國家要求2025年基本實現礦井智能化，使用開采的新技術、新工藝、新裝備，實現礦井 的安全、綠色、智能開采。5G智慧煤礦大有可為，目前全國煤礦數量達5300座，僅山西省年產200萬噸 17 IMT-2020(5G)推進組 5G應用創新發展白皮書 以上煤礦達568座，占全國比例10.7%，根據單個5G煤礦項目投資平均水平

48、估算，山西在5G煤礦上的投 入有望超50億元。我國除山西礦區以外，還有平頂山礦區、六盤水礦區等，預計全國5G智慧煤礦的投 資將超過466億元3。 3 面臨的挑戰 隨著5G技術在智慧煤礦應用的不斷深入，5G智慧煤礦有望迎來新一輪的發展機遇，同時也面臨著 如下挑戰： 煤炭行業對井下設備的本安防爆要求，對5G基站、終端設備的發射功率提出挑戰，目前規范 要求井下基站設備發射功率小于6W，導致基站覆蓋范圍小。要求終端設備總功耗小于20W，分解到5G 模組，要求功耗小于510W，當前在上行大帶寬滿負荷發送的情況下，模組持續工作可能會導致功耗 高。 煤礦安全生產要求核心網故障時，業務不中斷，目前5G核心網的

49、方案，還需要進一步探索如 何保證生產不間斷及安全等問題。 井下煤礦的采煤機、支架等控制系統，大部分采用的是CAN總線，尚未演進到EHT技術，可靠 性要求99.999%。5G當前還尚無法滿足控制系統的通信可靠性要求，需要進一步探索提升5G技術能力。 3.3 智慧港口 1 5G典型場景及價值 我國港口吞吐量穩居世界前列，通過5G實現港口自動化改造成為了當前的熱點。在全球十大自動 化碼頭中，中國占據了4個，中國振華重工集團生產的岸橋、軌道吊等重型設備在集裝箱碼頭全球市場 份額居于首位。與此同時，港口的多個業務場景對于網絡的需求，與5G本身的特性是非常匹配的。5G 具有低延時、高可靠和大帶寬的技術特點，而港口的遠程操控、高清視頻輔助控制以及復雜環境監控 等場景正是具有以上需求?？紤]到港口的眾多場景（以傳統人工碼頭為主）并不具備有線網絡部署能 力，5G與港口應用的結合變得非常必要。通過5G網絡承載工業控制、高清視頻傳輸、環境監控和離散 信息采集，并且攻克協議適配、流量整形和可靠性保障等難題，即可逐步實現自動化碼頭的無線化改 造以及傳統人工碼頭的半自動化改造。因此，港口將很可能成為未來首批5G商業應用的地方。 一個典型的港口可分成六大業務場景，分別為船只進出港（貨船將集裝箱運至港口）、岸橋裝卸 貨（完成集裝箱