王曦泽：5G+物联网赋能新型工业化

中国移动研究院物联网技术与应用研究所王曦泽 中国移动开启5G纵深发展新局，加速新型工业化进程 中国移动综合运用新型信息服务体系的基础和能力，主动开展前瞻业务布局 从聚能到赋能，下接云网，上承应用，构建能力底座，打造十大行业应用 中国移动5G赋能行业走深向实 2022年中国移动落地3000+5G全连接工厂项目，实现十大行业全覆盖，持续向工业生产各领域各环节深度拓展，推进传统产业提质、降本、增效、绿色、安全发展 中国移动集团研究院整体概况 中国移动研究院成立于2001年，是中国移动集团“一体五环”科技创新布局的内环核心力量，也是中国移动成立最早、领域最全、研发成果最丰富、高水平人才最集中的研发机构。 人才队伍 高素质研发团队： •特聘院士2人，集团首席科学家1人，集团首席专家3人，国家级高层次人才10人，国际组织领导职位约50人 研发领域全覆盖： •覆盖无线、网络、业务、安全、人工智能、物联网、战略市场等，获批新一代移动信息通信技术国家工程研究中心等多个国家级创新平台 主动融入国家科创体系，发挥央企科研主力军作用 在新使命、新责任、新征程下，中国移动集团研究院主动融入国家科技创新体系，建设国家创新平台、攻关国家重大科研任务、承担重大科创工程，在重要科研攻坚任务中发挥央企主力军作用。 攻关国家重大科研任务 建设国家科创平台 承担重大科创工程 •牵头：新一代移动信息通信技术国家工程研究中心 围绕基础性、前沿性、颠覆性实现引领性原创成果从0到1突破 •2020-2023年承担国家级科研项目33项在5G产品研发规模试验、6G网络架构及关键技术等重大科研任务上取得突破性进展 •参与：移动互联网安全技术国家工程研究中心网络安全应急技术国家工程研究中心 攻关关键核心技术 力争突破“卡脖子”关键核心技术实现“攻出来”的目标 •规划：“新型信息通信网络架构”国家重点实验室 •参与：多媒体信息处理国家重点实验室 牵头组建5G创新联合体协同创新实现“攻出来”到“用起来” •规划：移动通信国家技术创新中心 •牵头：智慧网络国家新一代人工智能开放创新平台•规划：移动通信国家技术标准创新基地 勇担现代产业链连长以国家战略和产业链发展需求为牵引充分发挥集聚带动效应 物联网所科研布局 面向产业数字化和万物互联大方向，物联网技术与应用研究所围绕“连接+算力+能力”，打造“1+4+N+X”科研布局，聚焦“新感知、新通信、新计算”基础能力，沉淀技术能力，赋能产业发展。 以物联网及产业数字化统领研发工作 目录 无源物联网构建千亿级市场连接，带来万亿级市场价值 产业数字化蓬勃发展，行业对人员、资产、物料、供应链的智能化、自动化、可视化的管理需求日益迫切。现有技术在海量数据感知、极低功耗传输、超低成本定位等方面面临挑战，产业呼唤物联网新技术、新产品。 无源物联网演进分成三个阶段 无源物联网正处于演进和变革的阶段，架构从单点式向组网式、蜂窝式演进，系统架构不断优化，终端通信和感知能力不断增强，应用场景日益广泛。 全双工干扰对无源物联的挑战 无源标签依赖网络设备提供电磁波持续供能，通过反向散射反馈信息，因此存在全双工干扰，导致网络侧设备接收灵敏度下降，无法解调标签信号。在多个设备共同组网部署的条件下，自干扰和互干扰并存，对接收机提出了更高的抗干扰和灵敏度要求。 全双工设备内自干扰 全双工设备间互干扰 Ø干扰模式分析： Ø干扰模式分析： •干扰路径：收发在不同设备中，同频和异频的高功率发射信号通过空口泄漏到其他设备的接收通道中•特点分析：收发有一定空间隔离，但来自不同发射源的干扰水平差异大，收发本振不同源•应对思路：优化部署+数字消除•困难挑战：收发非同源，射频对消效果差，相噪叠加抬升噪声水平；不同部署条件下干扰水平差异大，存在多频点并发干扰，在接收机处容易形成多阶互调干扰 •干扰路径：收发存在于同一个设备中，高功率发射信号通过多个路径泄漏、耦合、反射到接收通道•特点分析：干扰路径短，干扰水平高，收发共本振•应对思路：模拟消除+数字消除•困难挑战：干扰水平高，接收通道射频指标要求高，对消后残余信号导致灵敏度回退 组网式无源物联网2.0解决干扰痛点，便于大型空间覆盖 •在传统无源物联技术基础上，通过引入新型组网架构和创新组网关键技术，实现大型空间连续覆盖。•在解决传统无源RFID读写器干扰问题的同时，实现了无人化操作，极大的拓展了无源物联的应用场景和商业模式。 新型组网式无源物联架构及关键技术 •组网式无源物联引入新型架构，在解决干扰的同时，支持多节点联合组网 传统RFID单点式架构，仅支持点对点近距离读写 •上下行自干扰：上下行同时进行信号发送与接收，标签小信号容易被淹没在激励信号中。 •多设备互干扰：同一区域内的多个RFID读写设备同时工作，互干扰严重导致读取率下降。 ☆能力创新 组网式无源物联网2.0产品研发进展 研发“e百灵”组网式新型无源物联商用硬件产品、“e载物”资产管理平台试点版本，具备连续组网覆盖、自动化盘点、快速出入库管理、低成本米级定位等四大能力，平台实现可视化、业务管理、运维管理，支持本地化/云化灵活部署。 “e载物”资产管理平台 •“e载物”资产管理平台和设备中间件，推出试商用版本，支持业务管理（资产盘点、出入库、定位）、设备运维管理功能。 “e百灵”组网式无源物联设备 •完成“e百灵”商用硬件产品，具备商用条件。 分布式节点 组网式无源物联网2.0应用案例 •已在明珞、顺威等客户处完成PoC，部分项目进入商务阶段，同时满足移动集团内部资产管理需求，在信息港完成一期部署。•同时，在推进产品应用落地过程中，根据客户反馈优化迭代产品研发和技术创新。 l顺威成品库资产盘点 l信息港园区资产全生命周期管理 进展：已在信息港二期超2000平办公区部署，管理资产超300个价值：解决人工扫码盘点耗时长、查找难问题，提升资产管理效率 进展：完成PoC及应用方案设计，部署区域实现100%准确盘点价值：解决大型库房人工扫码盘点耗时长、效率低问题，提升资产盘点效率 l明珞产线工序流程追踪 进展：完成定位方案设计及PoC，实现料车米级定位价值：解决料车进出库位管理难、人工寻料耗时长问题 价值：解决物料齐料确认难、流程跟踪难、延期风险发现难问题 基于新型无源物联系统，愿与各企业、院校加强合作，助力企业数智化转型 蜂窝式无源物联网3.0网络技术创新 为突破无源物联局域覆盖的限制，借助蜂窝网络技术优势，项目组进一步探索无源物联全程全网全域覆盖能力，累计申请专利50余项，积极推动国内外标准，并联合产业完成业界首次蜂窝无源物联外场技术试验。 技术优势 研究进展 •通过复用蜂窝网络频谱、站址资源以及生态能力，蜂窝无源物联将支持基站与标签直接通信，实现全程全网全域的标签跟踪能力。 标准引领： •在3GPP国际通信标准组织，中国移动联合行业伙伴成立蜂窝无源物联需求和无线技术标准项目，担任核心技术规范报告人，为世界贡献中国方案。•在国家信标委、中国通信标准化协会，中国移动主导完成国内首个无源物联网项目《基于蜂窝通信的无源物联网应用需求研究》，并牵头应用需求及总体技术要求行标立项。 ü统一调度，实现全程全网管理ü架构灵活，扩展网络服务能力ü激励增强，提升网络覆盖范围ü干扰协调，增强系统工作效率ü安全保障，升级网络保密等级 试验先行： •基于蜂窝无源物联基站和温度传感标签，中国移动联合产业完成蜂窝式无源物联网外场技术试验，覆盖能力进一步得到提升。 蜂窝式无源物联网3.0传感技术创新 面向传统无源标签功能单一、距离受限等问题，联合清华大学研发基于无源技术的复合微能源智能微系统智能微系统，采用反向散射技术实现超低功耗通信，基于复合能力量采集技术，拓展通信感知距离，并实现了多种感知能力融合。 基于无源技术的复合微能源智能微系统 融合感知 集成温度、湿度、振动感知功能，满足多种需求 采集射频能量、环境光能、振动能量，满足不同场景下稳定供电 复合能源 高效能源管理 多种传感集成 基于反向散射天线优化及功能时分方案实现超低功耗通信，灵敏度达-24dBm,通信距离近30米 ü多维感知，海量数据获取ü多源数据，互补误差缺陷 ü低损耗整流，提高能量效率ü高性能电容，延长工作时间 ü高效策略，能量动态优化ü分离机制，能量利用最大化 目录 5G专网全力支撑行业智能化升级 5G专网是基于5G SA网络为垂直行业打造的高质量、定制化、专属化的技术、网络和服务体系。5G专网与5G大网的组网方式遵循“无线整体共用/特殊场景专用”“传输资源共用/按需隔离”“核心网整体独立部署”的原则。 ①无线 ③核心网 由5G专网2B与2C用户共用无线网络资源，仅在特定场景下基于专用基站或划分专用频段，提供专用无线资源。无线网络基于频率和基站是否专用，分为虚拟专网、混合专网、物理专网三类。 2B与2C用户共用传输网络，通过SPN软、硬隔离机制为2B应用按需提供隔离专用的传输资源。 5G专网核心网与面向大网用户的SA网络相对独立部署。除NSSF和NRF两网共用外，控制面网元和用户面网元两网分别独立部署，为支持网络切片重定向，5G专网与大网SA网络间需要提供交互接口，实现两张网间的必要互通。 中国移动推出优专尊产品模式 5G与垂直行业融合不断加深，推动产业向数字化、网络化、智能化全面加速转变。5G专网是基于5G SA网络为垂直行业打造的高质量、定制化、专属化的技术、网络和服务体系。为精准定位行业网络需求，中国移动已推出“优享、专享、尊享”的专网产品体系。 传统管理手段无法满足行业专网高质量服务保障需求 传统大网的管理手段侧重于自有网元管理和ToC业务保障，无法满足行业客户的多样化场景、本地实时监测、业务高质量保障的网络管理需求，亟需建立面向客户、面向业务的高质量网络质量保障能力。 ①5G网络融入生产，客户业务对网络与业务质量敏感度极高 ②传统网管以网元维度监测为主，周期长、业务劣化感知能力弱 •客户要实现基于业务/应用的秒/分钟级监控，但传统IT手段主要为网元监测，对于每个专用连接的业务可用率、上下行速率、时延、抖动等指标无监测能力 •5GtoB网络一户一案，行业客户对专用定制网络的可感知、可靠性、稳定性提出更高的质量需求。 智慧冶金-铁水运输场景：7×24小时铁水运输不中断，10ms端到端低时延智慧港航-船舶引航场景：港口及航道20km~50km超远覆盖，通信、导航需求智慧矿山-煤机远控场景：皮带巷、综采面场景单小区90~150米远距离覆盖，设备发射功率需≤6W智慧文旅-景区VR场景：4K高清视频实时传输需80-100Mbps大上行带宽 某项目远控天车场景中，客户要求视频流畅无卡顿、时延满足控制天车运行的要求，需先于客户发现时延、带宽等业务指标的问题，并快速定界，以满足对客户的SLA承诺。 ④终端问题频发，尚无有效测试与保障手段 ③行业网络复杂度高，跨域/跨专业问题定界难 •5GtoB网络涉及端、管（无线/传输/核心网）、云、边（边缘云）、台（业务平台）多方，故障定位难。 •5G行业终端形态多样，无统一入网标准，端网协同问题是导致业务不可用的主要原因，在已知业务使用问题中，终端原因占比80%。 如某客户自业务上线后，CPE问题不断（每周发生），根因问题是无法监控终端状态，无法对终端和网络的问题进行协同判断，客户严重质疑我司5G网络及产业链成熟度。 “探臻”5G专网质量探针系统构建专网数字孪生基础能力 通过在5G终端/模组中内置软探针，实现5G专网网络/设备/业务质量等200项数据的实时采集、监测和分析，将5G“自治化”运维能力下沉到客户现场，初步构成了专网数字孪生数据采集层、分析优化层的能力基础，为生产保驾护航。 提供感知数据输入 5G专网轻量化运维 5G专网终端软探针 ——专网数字孪生分析仿真