王曦泽：5G+物联网赋能新型工业化

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 提供高速、移动、安全、泛在的“连接服务”，夯实工业互联网发展基础 连 接 •128.5万 •800+ 5G基站 边缘节点 •6000+5G专网项目 •15000+5G项目 •240+终端产品 •30+终端品类 •优享专享尊享 •20+套餐、30+行业模板 商业模式全球首创 行业终端产业引领 垂直行业首要应用 网络规模全球第一 打造一点接入、即取即用的“算力服务”，加速工业互联网演进升级 算 力 N X 31 4+3+X 数据中心 省级区域 边缘区域 中心区域 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 能 力 输出统一封装、灵活调用的“能力服务”，推动工业互联网开放赋能 1 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 中国平煤十矿 山东国网 中国一重 茂名石化 采矿，全国首个高瓦斯超千米智能化掘进场景 电力，全国最5G“双碳”应用示范区 钢铁，全国首个5G+云上钢厂装备制造，5G+工业互联网在 重型装备制造业标杆案例 石化化工，全国生产规模最大炼油化工一体化企业 天津港 港口，私有化北斗高精度定位服务系统+港口自动驾驶产品 家电，全国唯一的连接率100%5G专网 电子设备制造，5G+AI示范车间，效率提升30倍 建材，依托5G专网，实现设备联网及工艺巡检智能工厂项目 纺织，5G+AI解决方案破解纺织行业“飘丝/飘杂”难题 2 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。 中国移动集团研究院整体概况 基础网络技术研究所 人才队伍 高素质研发团队： •员工1800余人，硕士及以上占比87%，平均年龄34岁 高水平专家队伍： •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 研究院 综人力财科技党群合资源信管理工作部部部部部 纪委办公室 合作部 采购部 研发支撑中心 测试中心 无线与终端技术研究所 网络与IT 技术研究所 清华 用户与市场研究所 业务研究所 安全技术研究所 人工智能与智慧运营中心 战略与产业研究所 物联网技术与应用研究所 未来研究院 西安研发中心 美国研究所 紫金创新 浙粤港 - 江澳大中 创湾区国 研 新创新移 究究 院院 研研究动 联 院合研究院 北东中 邮南关 --村 移移泛 动动联 研研移 究究动 院院通 联联信 合合创 创创新 新新研 中中究 心心院 区块链研发中心 车联网与智能交通创新中心 无线 计算 用户 技术 技术 体验 标准 研究 研究 中心 中心 中心 3 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。 主动融入国家科创体系，发挥央企科研主力军作用 建设国家科创平台 攻关国家重大科研任务 承担重大科创工程 •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 国家重点实验室家重点实验室 牵头：新一代移动信息通信技术国家工程研究中心参与：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 国家工程研究中心 • • •规划：移动通信国家技术创新中心 国家技术创新中心 4 •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 更多国家级创新平台• •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 打造原创技术策源地 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 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 牵头组建5G创新联合体 协同创新实现“攻出来”到“用起来” 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 4 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。 物联网所科研布局 以物联网及产业数字化统领研发工作 顶层设计 体系构建 技术攻关 产品研发 标准制订 产业推进 “1+4+N+X”科研布局 无源物联网 无忧行业网 更好的设备控制能力 无损工业网 更好的数据获取能力更好的连接保障能力 5 6 目录 6 目 录 Contents 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。 无源物联网构建千亿级市场连接，带来万亿级市场价值 需求侧：行业应用场景供给侧：连接技术 超低速物联网/标识物联网 超低速物联网 （千亿级连接） 智能家居室内导航 微型健康监控智能表面身份鉴定 纳米传感 微观物联网 （分子/纳米级） RFIDNFC THz纳米传感 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。 无源1.0 无源2.0 无源3.0 单点式架构 网络 传统RFID 架构优化 组网式架构 系统革新 蜂窝式架构 •一体式读写 •点对点近距离读写 •组网式架构，实现空间覆盖 •接收灵敏度提升，实现百米级通信 •引入蜂窝技术，扩展系统能力，新协议、新架构、新标签 •结合标识服务，实现资产的全生命周期管理 传统RFID标签 终•射频能量供电 端•单一资产标识 简单能力升级 •天线阻抗自匹配，适应环境变化 •引入敏感单元构建简单温湿度感知能力 通信和感知能力增强 •新型低功耗协议增强通信性能 •复合环境能量采集扩展能量源 •多维度感知功能扩展应用场景 8 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。 全双工干扰对无源物联的挑战 全双工设备内自干扰全双工设备间互干扰 干扰模式分析： •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 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 TXRX 下行：激励 上行：通信 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。 传统无源RFID单点式架构 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 管理平台 WMS/MES • • • 中心节点 中心节点 控制信令 控制信令 控制信令 控制信令 分布式节点 数据上报数据上报 分布式节点 分布式节点 数据上报数据上报 分布式节点 • • • 激励信号激励信号 激励信号 激励信号 标签 标签 标签 标签 ☆架构创新 灵活组网协同部署连续覆盖 ☆算法创新 协同调度防碰撞机制干扰消除 ☆能力创新 •定位能力 •盘点出入库能力 •定向查找能力 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。 10 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。 组网式无源物联网2.0产品研发进展 “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。 管理平台 中心节点 （控制+数采） 中心节点 （控制+数采） 分布式节点(转发) 分布式节点 “e百灵”组网式无源物联设备 中心节点 •完成“e百灵”商用硬件产品，具备 商用条件。 分布式节点 （转发） 标签微系统 （标识） 标签微系统 （标识） 11 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。 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 顺威成品库资产盘点 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 明珞产线工序流程追踪 进展：完成3次PoC，试点情况满足要求 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 美的电器料车定位 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 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 12 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。 蜂窝式无源物联网3.0网络技术创新 技术优势 •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。 统一调度，实现全程全网管理 架构灵活，扩展网络服务能力 激励增强，提升网络覆盖范围 干扰协调，增强系统工作效率 安全保障，升级网络保密等级 直连式 中继式 标准引领： 研究进展 •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。 试验先行： •基于蜂窝无源物联基站和温度传感标签，