5G应用前瞻深度报告——无人机、智能制造
- 格式：pdf
- 大小：7.34 MB
- 文档页数：8
根据中国移动 ５Ｇ 联合创新中心估计，２０１３—２０１８ 年 全球民用无人机市场在消费级无人机带动下保持着每年 ３５％以上的同比增速，２０１８ 年起，伴随工业级无人机应用的
兴起，民用无人机市场将进入爆发式增长期，在 ２０２０ 年前 后增速达到顶峰。到 ２０２５ 年，全球民用无人机市场规模将 达到 １４７５ 亿美元，年均复合增长率达到 ４３％。我国无人机 市场的成长明显更加快速，在全球市场的份额占比逐年提 升，预计到 ２０２５ 年，我国民用无人机市场产值将达到 １８００ 亿人民币，约占全球无人机市场份额的 １７．５％。工业级无人 机行业应用服务将占据市场的绝对份额，市场规模达 １５００ 亿元人民币，其中农林植保、安防巡检、测绘和物流是我国
中国移动 ５Ｇ 联创中心基于时延和速率两个维度，也 列举了大量的 ５Ｇ 潜在应用，包括 ＡＲ／ＶＲ／ 高清视频 ４Ｋ、网 联无人机、智能网联汽车、智能电网、智慧医疗等等。
我们认为，５Ｇ 作为移动通信网络，其核心优势在于移 动状态下的高速率、高可靠、低时延，因此其主要应用场景 可能还是要充分发挥上述特性，而且可能率先应用的场景 还是 ２Ｃ，然后是 ２Ｂ。
的无人机降落或返航。 挑战三：上行容量传输能力受限。带宽受限，较难满足
上行高密度高清视频等并发大容量业务的需求。基于 ８ 天 线的上行平均速率为 ５Ｍｂｐｓ，可支持 ７２０Ｐ 图传业务。基于 ｍＭＩＭＯ 的上行平均速率为 ７Ｍｂｐｓ，基本支持 １０８０Ｐ 图传 业务。
挑战四：时延传输能力受限。网络设计和端到端网络质 量较难满足高下行低时延的控制指令传输需求。时延范围 基 本 在 ２００￣３００ｍｓ 之 间 ，３００ 米 高 度 时 延 会 达 到 ５００￣６００ｍｓ，满足上行状态信息采集时延和部分满足飞行 管控命令下发，较难满足实时图传需求。
二是 ５Ｇ 移动边缘计算满足超低时延业务需求。
在 ４Ｇ 网络中，４Ｇ 计算资源仅能部署于骨干核心网之 上，由于核心网的高位置部署，传输时延比较大，不能满足 超低时延业务需求；此外，业务完全在云端终结并非完全有 效，尤其一些区域性业务不在本地终结，既浪费带宽，也增 加时延。５Ｇ 移动边缘计算兼顾时延和计算能力等需求，分 场景灵活选择 ＭＥＣ 的部署位置。接入机房适用于部署定 位、ＡＲ／ＶＲ 等极高实时性业务，以及企业网等内容本地化 高隔离业务；普通汇聚机房适用于部署监控视频分析等高 传输带宽节省业务、云游戏等较高实时性业务及园区网等
随着智能手机增长率的放缓以及无人机终端化的趋 势，移动运营商们纷纷推出了面向无人机应用的移动通信 解决方案。这类方案目前采用成熟商用 ２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ 网络， 通过定义套餐、开发贴片 ＳＩＭ 卡组件、天线定制等方式，使 无人机作为终端接入商用网络。运营商提供的蜂窝移动通 信能力为无人机，尤其是行业级无人机赋能，延展各行各业 的立体丰富应用。当前已有很多无人机的应用在 ４Ｇ 现网 上运行，例如农业、物流、基础设施巡检等，通信运营商与设 备商也进行了大量的低空覆盖测试和研究。中国移动近期 分 别 组 织 测 试 了 ４Ｇ 网 络 在 ８ 天 线 和 大 规 模 天 线 （ｍＭＩＭＯ）下的低空覆盖能力。通过测试可以得出：４Ｇ 网络 基本满足对带宽和时延要求不敏感的网联无人机业务，但 尚不支持高速率、低时延等特定场景的需求。主要体现为：
一是 ＭＩＭＯ 作为 ５Ｇ 的关键技术，通过在基站侧采用 大量天线来提升数据速率和链路可靠性。
ＭＩＭＯ 的典型应用场景一般是热点地区、高楼或者需 要深度覆盖的区域，对于无人机通信而言，通过 ＭＩＭＯ 垂
2019 金融言行
３４ 专 题 产业
图 ５ ５Ｇ 无人机实时直播业务示意图 资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，信建投证券研究发展部
３０ 专 题 产业
ＤＥＥＰ ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＰＲＯＳＰＥＣＴ ＯＦ ５Ｇ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
5G 应用前瞻深度报告
— — —无人机、智能制造
阎贵成
业界常说“４Ｇ 改变生活，５Ｇ 改变社会”。我们认为，５Ｇ 最革命性的意义在于与文化娱乐、工业设施、医疗仪器、交 通工具等的深度融合，有效满足娱乐、工业、医疗、交通等各 个垂直行业的多样化业务需求，进而实现万物互联。
图 ６ 商用 ＵＡＶ 市场规模预测（十亿美元） 资料来源：机器人网，中信建投证券研究发展部
图 ７ 全球小型无人机市场空间（亿美元） 资料来源：ＡＢＩ Ｒｅ ｓ ｅ ａｒｃｈ，华为，中信建投证券研究发展部
直面和水平面的波束赋形，信号可以在水平和垂直方向进 行动态调整，形成精准的窄波束进行发送和接收，因此能量 能够更加准确地集中指向无人机。对于下行链路，精准的窄 波束一方面提高了无人机的覆盖，另一方面也减少了小区 内或者小区间的干扰。对于上行链路，既可以是基站侧形成 接收波束，也可以是用户侧形成发送波束，从而既可以实现 无人机上行大容量高清视频的传输，也可以减少无人机对 地面终端的干扰。
挑战一：覆盖高度受限。随着高度升高，低空覆盖能力 恶化较明显，较难满足多高度的无人机覆盖需求。４Ｇ 蜂窝 小区覆盖为地面用户设计，１２０ 米以上空域存在较多盲区。
挑战二：数据传输性能受限。上下行干扰信号强度大， 较难满足无人机连续可靠的传输需求。目前 ４Ｇ 网络并未 针对低空进行组网优化，无人机高度不在地面站天线主瓣 范围内，空中信号杂乱，无主覆盖小区，频繁切换，造成终端 下行干扰较大（ＳＩＮＲ 为 －５ｄＢ￣５ｄＢ ），在部分区域可能出现 无法解调，出现断线失联问题，可能触发长时间处于该区域
ｅＭＢＢ 主要面向超高清视频、虚拟现实（ＶＲ）／ 增强现 实（ＡＲ）、高速移动上网等大流量移动宽带应用，是 ５Ｇ 对 ４Ｇ 移动宽带场景的增强，单用户接入带宽可与目前的固网 宽带接入达到类似量级，接入速率增长数十倍，对承载网提 出超大带宽需求。ｍＭＴＣ 主要面向以传感和数据采集为目 标的物联网等应用场景，具有小数据包、海量连接、更多基 站间协作等特点，连接数将从亿级向千亿级跳跃式增长，要 求承载网具备多连接通道、高精度时钟同步、低成本、低功
利用，从而极大地延展无人机的应用领域，产生巨大经济价 值。新一代蜂窝移动通信网络—— —５Ｇ 为网联无人机赋予了 实时超高清图传、远程低时延控制、永远在线等重要能力， 全球将形成一个数以千万计的无人机智能网络，７ｘ２４ 小时 不间断地提供航拍、送货、勘探等各种各样的个人及行业服 务，进而构成一个全新的、丰富多彩的“网联天空”。
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部 表 ５ 无人机植保市场规模预
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部 表 ６ 无人机测绘市场规模预测
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部
市场总值将达到 １５０ 亿美元，为 ２０１６ 年的近 １２ 倍，其出货 量将突破 ６２ 万架，是 ２０１６ 年的 ６ 倍。根据 ＡＢＩ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 的 估计，小型无人机市场将从 ２０１６ 年的 ５３ 亿美元迅速增长 到 ２０２６ 年的 ３３９ 亿美元，包括来自软件、硬件、服务和应用 服务的收入。
2019 金融言行
产业 专 题 ３５
图 ８ 全球民用无人机市场规模（亿美元） 资料来源：中国移动，中信建投证券研究发展部
表 ２ 无人机安防市场规模预测
图 ９ ２０２５ 年中国无人机服务市场规模预测 资料来源：中国移动，中信建投证券研究发展部
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部 表 ３ 无人机末端物流市场规模预测
接入低空移动通信网络的网联无人机，可以实现设备 的监视和管理、航线的规范、效率的提升，促进空域的合理
2019 金融言行
３２ 专 题 产业
图 ３ ５Ｇ 技术与无人机结合 示意图 资料来源：ＩＭＴ－ ２０２０（５Ｇ），中信建投证券研究发展部
图 ４ 无人机关键技术
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证 券研究发展部
相较 ４Ｇ，５Ｇ 网络能力满足了绝大部分无人机的应用 场景的通信需求。５Ｇ 网联无人机的无人机终端和地面控制 终端均通过 ５Ｇ 网络进行数据传输和控制指令传输，并通 过业务服务器加载各类场景的应用。５Ｇ 网络将提供增强移 动宽带（ｅＭＢＢ）、高可靠低时延（ｕＲＬＬＣ）能力，全面提升速 率、时延、覆盖等网络性能指标。此外，通过引入大规模天线 （ｍＭＩＭＯ）、网络切片、移动边缘计算（ＭＥＣ）等多项关键技 术，５Ｇ 网络将为无人机的覆盖和移动性增强、端到端业务 质量保障、高效识别和管控等需求提供新的技术保障，从而 全面保障智能化的网联无人机应用。
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部
内容本地化高隔离业务；重要汇聚机房适用于部署 ｍＣＤＮ 等高计算 ／ 存储业务及天线权值优化等区域协同业务。以 ５Ｇ 无人机实时直播业务为例，为保证直播的实时性，可在 ＭＥＣ 服务器集成视频编解码能力，实现本地视频推送。
总之，相较 ４Ｇ，５Ｇ 网络满足了绝大部分无人机应用场
目前，消费类无人机占据更多的市场份额，但行业无人 机也正在被看好，诸多领域已显现出“无人机 ＋ 行业应用”
的蓬勃发展势头。无人机在农林植保、电力及石油管线巡 查、应急通信、气象监视、农林作业、海洋水文监测、矿产勘 探等领域的应用前景较好，在灾害评估、生化探测、污染采 样、遥感测绘、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐、野生动物保 护等方面也有广阔前景。
目前大部分无人机基于点对点私有协议在 ８４０．５￣８４ＭＨｚ、１４３０￣１４４４ＭＨｚ 和 ２４０８￣２４４０ＭＨｚ 频 段 进
2019 金融言行
表 １ ＭＩＮＯ 应用提升无人机的低空覆盖能力
产业 专 题 ３３
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部
行小范围局域网作业。基于上述频段的私有 Ｗｉｆｉ 等通信方 式基本能实现短距离的个人航拍等消费级应用，但难以满 足日益增长的行业市场需求。
耗、易部署及运维等支持能力。ｕＲＬＬＣ 主要面向车联网、工 业控制等垂直行业的特殊应用场景，要求 ５Ｇ 的无线和承 载网络要具备低时延和高可靠等处理能力。
兴起，民用无人机市场将进入爆发式增长期，在 ２０２０ 年前 后增速达到顶峰。到 ２０２５ 年，全球民用无人机市场规模将 达到 １４７５ 亿美元，年均复合增长率达到 ４３％。我国无人机 市场的成长明显更加快速，在全球市场的份额占比逐年提 升，预计到 ２０２５ 年，我国民用无人机市场产值将达到 １８００ 亿人民币，约占全球无人机市场份额的 １７．５％。工业级无人 机行业应用服务将占据市场的绝对份额，市场规模达 １５００ 亿元人民币，其中农林植保、安防巡检、测绘和物流是我国
中国移动 ５Ｇ 联创中心基于时延和速率两个维度，也 列举了大量的 ５Ｇ 潜在应用，包括 ＡＲ／ＶＲ／ 高清视频 ４Ｋ、网 联无人机、智能网联汽车、智能电网、智慧医疗等等。
我们认为，５Ｇ 作为移动通信网络，其核心优势在于移 动状态下的高速率、高可靠、低时延，因此其主要应用场景 可能还是要充分发挥上述特性，而且可能率先应用的场景 还是 ２Ｃ，然后是 ２Ｂ。
的无人机降落或返航。 挑战三：上行容量传输能力受限。带宽受限，较难满足
上行高密度高清视频等并发大容量业务的需求。基于 ８ 天 线的上行平均速率为 ５Ｍｂｐｓ，可支持 ７２０Ｐ 图传业务。基于 ｍＭＩＭＯ 的上行平均速率为 ７Ｍｂｐｓ，基本支持 １０８０Ｐ 图传 业务。
挑战四：时延传输能力受限。网络设计和端到端网络质 量较难满足高下行低时延的控制指令传输需求。时延范围 基 本 在 ２００￣３００ｍｓ 之 间 ，３００ 米 高 度 时 延 会 达 到 ５００￣６００ｍｓ，满足上行状态信息采集时延和部分满足飞行 管控命令下发，较难满足实时图传需求。
二是 ５Ｇ 移动边缘计算满足超低时延业务需求。
在 ４Ｇ 网络中，４Ｇ 计算资源仅能部署于骨干核心网之 上，由于核心网的高位置部署，传输时延比较大，不能满足 超低时延业务需求；此外，业务完全在云端终结并非完全有 效，尤其一些区域性业务不在本地终结，既浪费带宽，也增 加时延。５Ｇ 移动边缘计算兼顾时延和计算能力等需求，分 场景灵活选择 ＭＥＣ 的部署位置。接入机房适用于部署定 位、ＡＲ／ＶＲ 等极高实时性业务，以及企业网等内容本地化 高隔离业务；普通汇聚机房适用于部署监控视频分析等高 传输带宽节省业务、云游戏等较高实时性业务及园区网等
随着智能手机增长率的放缓以及无人机终端化的趋 势，移动运营商们纷纷推出了面向无人机应用的移动通信 解决方案。这类方案目前采用成熟商用 ２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ 网络， 通过定义套餐、开发贴片 ＳＩＭ 卡组件、天线定制等方式，使 无人机作为终端接入商用网络。运营商提供的蜂窝移动通 信能力为无人机，尤其是行业级无人机赋能，延展各行各业 的立体丰富应用。当前已有很多无人机的应用在 ４Ｇ 现网 上运行，例如农业、物流、基础设施巡检等，通信运营商与设 备商也进行了大量的低空覆盖测试和研究。中国移动近期 分 别 组 织 测 试 了 ４Ｇ 网 络 在 ８ 天 线 和 大 规 模 天 线 （ｍＭＩＭＯ）下的低空覆盖能力。通过测试可以得出：４Ｇ 网络 基本满足对带宽和时延要求不敏感的网联无人机业务，但 尚不支持高速率、低时延等特定场景的需求。主要体现为：
一是 ＭＩＭＯ 作为 ５Ｇ 的关键技术，通过在基站侧采用 大量天线来提升数据速率和链路可靠性。
ＭＩＭＯ 的典型应用场景一般是热点地区、高楼或者需 要深度覆盖的区域，对于无人机通信而言，通过 ＭＩＭＯ 垂
2019 金融言行
３４ 专 题 产业
图 ５ ５Ｇ 无人机实时直播业务示意图 资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，信建投证券研究发展部
３０ 专 题 产业
ＤＥＥＰ ＲＥＰＯＲＴ ＯＦ ＰＲＯＳＰＥＣＴ ＯＦ ５Ｇ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
5G 应用前瞻深度报告
— — —无人机、智能制造
阎贵成
业界常说“４Ｇ 改变生活，５Ｇ 改变社会”。我们认为，５Ｇ 最革命性的意义在于与文化娱乐、工业设施、医疗仪器、交 通工具等的深度融合，有效满足娱乐、工业、医疗、交通等各 个垂直行业的多样化业务需求，进而实现万物互联。
图 ６ 商用 ＵＡＶ 市场规模预测（十亿美元） 资料来源：机器人网，中信建投证券研究发展部
图 ７ 全球小型无人机市场空间（亿美元） 资料来源：ＡＢＩ Ｒｅ ｓ ｅ ａｒｃｈ，华为，中信建投证券研究发展部
直面和水平面的波束赋形，信号可以在水平和垂直方向进 行动态调整，形成精准的窄波束进行发送和接收，因此能量 能够更加准确地集中指向无人机。对于下行链路，精准的窄 波束一方面提高了无人机的覆盖，另一方面也减少了小区 内或者小区间的干扰。对于上行链路，既可以是基站侧形成 接收波束，也可以是用户侧形成发送波束，从而既可以实现 无人机上行大容量高清视频的传输，也可以减少无人机对 地面终端的干扰。
挑战一：覆盖高度受限。随着高度升高，低空覆盖能力 恶化较明显，较难满足多高度的无人机覆盖需求。４Ｇ 蜂窝 小区覆盖为地面用户设计，１２０ 米以上空域存在较多盲区。
挑战二：数据传输性能受限。上下行干扰信号强度大， 较难满足无人机连续可靠的传输需求。目前 ４Ｇ 网络并未 针对低空进行组网优化，无人机高度不在地面站天线主瓣 范围内，空中信号杂乱，无主覆盖小区，频繁切换，造成终端 下行干扰较大（ＳＩＮＲ 为 －５ｄＢ￣５ｄＢ ），在部分区域可能出现 无法解调，出现断线失联问题，可能触发长时间处于该区域
ｅＭＢＢ 主要面向超高清视频、虚拟现实（ＶＲ）／ 增强现 实（ＡＲ）、高速移动上网等大流量移动宽带应用，是 ５Ｇ 对 ４Ｇ 移动宽带场景的增强，单用户接入带宽可与目前的固网 宽带接入达到类似量级，接入速率增长数十倍，对承载网提 出超大带宽需求。ｍＭＴＣ 主要面向以传感和数据采集为目 标的物联网等应用场景，具有小数据包、海量连接、更多基 站间协作等特点，连接数将从亿级向千亿级跳跃式增长，要 求承载网具备多连接通道、高精度时钟同步、低成本、低功
利用，从而极大地延展无人机的应用领域，产生巨大经济价 值。新一代蜂窝移动通信网络—— —５Ｇ 为网联无人机赋予了 实时超高清图传、远程低时延控制、永远在线等重要能力， 全球将形成一个数以千万计的无人机智能网络，７ｘ２４ 小时 不间断地提供航拍、送货、勘探等各种各样的个人及行业服 务，进而构成一个全新的、丰富多彩的“网联天空”。
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部 表 ５ 无人机植保市场规模预
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部 表 ６ 无人机测绘市场规模预测
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部
市场总值将达到 １５０ 亿美元，为 ２０１６ 年的近 １２ 倍，其出货 量将突破 ６２ 万架，是 ２０１６ 年的 ６ 倍。根据 ＡＢＩ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 的 估计，小型无人机市场将从 ２０１６ 年的 ５３ 亿美元迅速增长 到 ２０２６ 年的 ３３９ 亿美元，包括来自软件、硬件、服务和应用 服务的收入。
2019 金融言行
产业 专 题 ３５
图 ８ 全球民用无人机市场规模（亿美元） 资料来源：中国移动，中信建投证券研究发展部
表 ２ 无人机安防市场规模预测
图 ９ ２０２５ 年中国无人机服务市场规模预测 资料来源：中国移动，中信建投证券研究发展部
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部 表 ３ 无人机末端物流市场规模预测
接入低空移动通信网络的网联无人机，可以实现设备 的监视和管理、航线的规范、效率的提升，促进空域的合理
2019 金融言行
３２ 专 题 产业
图 ３ ５Ｇ 技术与无人机结合 示意图 资料来源：ＩＭＴ－ ２０２０（５Ｇ），中信建投证券研究发展部
图 ４ 无人机关键技术
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证 券研究发展部
相较 ４Ｇ，５Ｇ 网络能力满足了绝大部分无人机的应用 场景的通信需求。５Ｇ 网联无人机的无人机终端和地面控制 终端均通过 ５Ｇ 网络进行数据传输和控制指令传输，并通 过业务服务器加载各类场景的应用。５Ｇ 网络将提供增强移 动宽带（ｅＭＢＢ）、高可靠低时延（ｕＲＬＬＣ）能力，全面提升速 率、时延、覆盖等网络性能指标。此外，通过引入大规模天线 （ｍＭＩＭＯ）、网络切片、移动边缘计算（ＭＥＣ）等多项关键技 术，５Ｇ 网络将为无人机的覆盖和移动性增强、端到端业务 质量保障、高效识别和管控等需求提供新的技术保障，从而 全面保障智能化的网联无人机应用。
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部
内容本地化高隔离业务；重要汇聚机房适用于部署 ｍＣＤＮ 等高计算 ／ 存储业务及天线权值优化等区域协同业务。以 ５Ｇ 无人机实时直播业务为例，为保证直播的实时性，可在 ＭＥＣ 服务器集成视频编解码能力，实现本地视频推送。
总之，相较 ４Ｇ，５Ｇ 网络满足了绝大部分无人机应用场
目前，消费类无人机占据更多的市场份额，但行业无人 机也正在被看好，诸多领域已显现出“无人机 ＋ 行业应用”
的蓬勃发展势头。无人机在农林植保、电力及石油管线巡 查、应急通信、气象监视、农林作业、海洋水文监测、矿产勘 探等领域的应用前景较好，在灾害评估、生化探测、污染采 样、遥感测绘、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐、野生动物保 护等方面也有广阔前景。
目前大部分无人机基于点对点私有协议在 ８４０．５￣８４ＭＨｚ、１４３０￣１４４４ＭＨｚ 和 ２４０８￣２４４０ＭＨｚ 频 段 进
2019 金融言行
表 １ ＭＩＮＯ 应用提升无人机的低空覆盖能力
产业 专 题 ３３
资料来源：中国移动 ５Ｇ 联合创新中心，中信建投证券研究发展部
行小范围局域网作业。基于上述频段的私有 Ｗｉｆｉ 等通信方 式基本能实现短距离的个人航拍等消费级应用，但难以满 足日益增长的行业市场需求。
耗、易部署及运维等支持能力。ｕＲＬＬＣ 主要面向车联网、工 业控制等垂直行业的特殊应用场景，要求 ５Ｇ 的无线和承 载网络要具备低时延和高可靠等处理能力。
