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重磅报告 | 未来5G与能源的深度融合研究

北极星输配电网  来源:能源研究俱乐部  作者:杨永明  2018/7/4 17:41:31  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:电力通信 5G 能源电力

北极星输配电网讯:当前,以AI为代表的智能化技术正在掀起第四次工业革命的浪潮,以5G为代表的移动通信技术正在与AI、大数据紧密结合,开启一个万物互联的全新时代。无论是德国提出的工业4.0,还是中国制造2025,应对新一轮全球竞争所采取的国家战略都需要借助网络连接来实现。如果说电力是工业化的血液,那么网络连接就是工业化的神经。5G网络不仅能给我们带来更好的带宽体验,而且背负着一个重要的使命——使能垂直行业(empower vertical industries),以超高带宽、超低时延以及超大规模连接改变垂直行业核心业务的运营方式和作业模式,全面提升传统垂直行业的运营效率和决策智能化水平。

作为典型的垂直行业的代表,能源电力行业对通信网络提出了新的挑战。随着分布式能源接入、电动汽车服务、用电信息采集、配电自动化、用户双向互动等业务快速发展,各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长,迫切需要实时、稳定、可靠、高效的新兴通信技术及系统支撑,提升能源行业信息化、智能化水平,为经济社会发展提供可靠的用能保障。

在此背景下,能源电力行业与5G网络的深度结合必将推动能源行业安全、清洁、协调和智能发展,真正实现清洁能源替代和电能替代的核心战略的落地,从而为智能化工业革命提供坚实的基础,助力中国制造2025达成既定目标。

一、5G的含义和发展

(一)5G的含义

5G网络是英文“5th-generation”的缩写,意指第五代移动网络通信技术。与传统意义上的通信网络(2G、3G、4G还有Wi-Fi)有所不同,5G网络是一个全面深入的融合网络技术,代表着对现有技术的融合以及新技术集成接入后的总称。5G融合网络通过移动通信技术的不断革新发展和更高标准的制定达到无线网络系统中各个成员的高级别新目标,满足人们对于移动通信网络更高层次的需求,使人与人、人与物、物与物更加安全、快捷、高速地连接在一起。

5G网络拥有体积小、速度快、功能强大、可靠性高等特点,运用范围广泛,覆盖能力广阔。和4G网络相比,5G速率更高(eMBB),容量更大(mMTC),时延更低(URLLC)。5G网络以4G网络良好的技术架构为依托,使用大规模天线传输高频信号,在低频段进行信息传输。相对于4G网络最高每秒150Mb的传输速度,5G网络将达到15Gb每秒。5G网络的大容量将在广域物联网的发展中起到关键作用,使得物联网中各个节点通信成本变低,使得节点自身的生存周期得到极大提升。初代技术LTE网络有效提升了网络速率,并把网络时延降低到了100ms以下,为高要求的应用、高精度的工作提供了可能。

5G解决方案的提出并非是简单地在4G基础上功能拓展,更大区别在于万物互联。随着网络承载能力的加强,5G的发展完善不仅使通信网络朝着更加智能化、广带化、泛在化、融合化、绿色节能化的方向发展,而且将通信行业与其他行业相互连接,提高智能环境,为工业制造、媒体、娱乐、医疗、汽车、交通、能源领域等多行业的转型升级提供新型和增强的技术支持。

(二)5G的发展现状

1.国际5G发展现状

近年来,在国际标准化组织以及各国政府与运营商的努力下,5G标准化进程不断加速,中美日韩及欧洲等国家和地区5G频谱规划相继出台,全球大多数主流运营商已经开始布局和部署5G网络。

2017年12月,在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上,5G NR首发版本正式冻结并发布。这是全球第一个可商用部署的5G标准,意味着5G结束学术讨论期进入市场化商用的新阶段。值得一提的是,中国移动作为唯一报告人和协议主编,领导完成了5G空口场景和需求研究项目,输出5G空口技术纲领性文件,后续所有技术研发和标准化均以此文件为准绳。

全球半导体联盟(GSA)发布的《Evolution of LTE to 5G report》显示,截至2017年9月,全球49个国家的103个运营商正在计划或部署5G技术研发,至少23个国家的32个运营商宣称已经开始部署5G/Pre5G网络。下图中显示了各国运营商发布的最早5G网络部署时间。如图所示,5G已经成为全球争夺的新焦点,欧美日韩等发达国家积极布局5G,抢占5G发展主导权,争取在新一轮的国际竞争中占据优势地位。

资料来源:TDIA,2017年10月

主要国家5G网络部署时间计划图

早在2016年,美国政府就对5G网络的无线电频率进行了分配,计划在2018年实现全面的商用。当时美国政府也向电信公司提供了资助,在四座城市进行5G的先期试验。2018年3月,特朗普政府正式签署5G法案,加快美国5G网络建设进程。截至目前,美国四大电信运营商均已有明确的5G部署第一阶段计划。其中,Verizon和AT&T计划于2018年推出有限的移动5G服务,T-Mobile和Sprint则计划于2019年年初启动商用5G服务。

2016年7月,欧盟发布《欧盟5G宣言——促进欧洲及时部署第五代移动通信网络》,将发展5G作为构建“单一数字市场”的关键举措,旨在使欧洲在5G网络的商用部署方面领先全球。2016年11月,欧盟发布了欧洲5G频谱战略。2017年12月,欧盟确立了5G发展路线图,该路线图列出了主要活动及其时间框架。通过路线图,欧盟就协调5G频谱的技术使用和目的以及向电信运营商分配的计划达成了一致。2020年欧盟各个成员国将至少选择一个城市提供5G服务。到2025年,各个成员国将在城区和主要公路、铁路沿线提供5G服务。

英国将5G研究和发展作为争夺未来工业4.0制高点的战略举措,早在2012年就建立了5G创新中心5GIC。2017年3月,英国发布《下一代移动技术:英国5G战略》,从应用示范、监管转型、频谱规划、技术标准和安全等七大关键发展主题明确了5G发展举措,旨在尽早利用5G技术的潜在优势,塑造服务大众的世界领先数字经济。英国政府计划创建5G创新网络,以试用和演示5G应用,并计划于2018年初完成端到端5G试验,从2018~2019年起推广测试。

韩国发布的5G国家战略提出拟投入1.6万亿韩元(约合14.3亿美元),相比全球其他国家计划在2020年实现5G商用化的目标,韩国则更早地开展了实践行动。2018平昌冬季奥运会上,韩国实现了5G首秀,由韩国电信运营商KT联手爱立信(基站设备)、三星(终端设备)、思科(数据设备)、英特尔(芯片)、高通(芯片)等产业链各环节公司全程提供的5G网络服务,成为5G全球首个大范围的准商用服务。

与韩国冬奥会相似,2020年东京奥运会以及残奥会也成了日本发展5G的重要助力。为配合2020年东京奥运会和残奥会的举办,日本三大移动运营商NTT DoCoMo、Softbank、KDDI计划于2020年在东京都中心城区等区域率先提供5G服务,并用此后的3年时间将5G商业利用范围逐步推广至日本全境。

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