面向行业应用的5G终端芯片及模组增强技术需求.pdf
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1、 5 G 应 用 产 业 方 阵 联 盟 标 准应 用 产 业 方 阵 联 盟 标 准 5G AIA 013-2023 面向行业应用的 5G 终端芯片及模组增强技术需求 5G Terminal Chip and Module Enhancement Technology Requirements for Industry Applications 2023-06-29 发布 2023-06-29 实施 5G 应用产业方阵 发布 I 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 目次 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语、定义和缩略语.1 3.1.1 EPS fallba
2、ck.1 4 5G 行业应用需求分析.2 5 5G 行业应用增强技术需求.7 6 5G 终端芯片及模组设计需求.10 6.1.1 5G 切片设计需求.10 6.1.2 高精度授时设计需求.10 6.1.3 定位设计需求.11 6.1.4 5G LAN 设计需求.11 6.1.5 VoNR 设计需求.11 6.1.6 探针设计需求.11 6.1.7 eSIM 设计需求.12 6.1.8 Open CPU 设计需求.12 6.1.9 上行增强设计需求.12 6.1.10 多 SIM 设计需求.12 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 6.2.1 5G 切片设计需求.13 6
3、.2.2 高精度授时设计需求.13 6.2.3 定位设计需求.13 6.2.4 5G LAN 设计需求.14 6.2.5 VoNR 设计需求.14 6.2.6 探针设计需求.14 6.2.7 eSIM 设计需求.14 6.2.8 Open CPU 设计需求.14 6.2.9 上行增强设计需求.15 6.2.10 多 SIM 设计需求.15 附录A (资料性)资料性附录参考.16 附录B (资料性)资料性附录参考.25 参考文献.27 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草
4、。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由5G应用产业方阵提出并归口。本文件起草单位:紫光展锐(上海)科技有限公司、中国信息通信研究院、中国电信集团有限公司、天翼物联科技有限公司、中国电力科学研究院、鼎桥通信技术有限公司、浙江大华技术股份有限公司、深圳市广和通无线股份有限公司、华为技术有限公司、中讯邮电咨询设计院有限公司 本文件主要起草人:李丛蓉、吴胜武、张伟强、潘振岗、朱勇旭、杜斌、白云、张天静、赵婧博、任勇强、龚彪、曾姝彦、杨坤、符哲蔚、李许安、刘霞、李宁、杜阳、段钧宝、吴云杰、谢相存、王运付、董庆民、鲜柯、姜元山 5G 应用产业方阵联盟标准
5、5G AIA 013-2023 引言 为适应信息为适应信息通信业发展对标准文件的需求,由 5G 应用产业方阵组织制定“5G 应用产业方阵联盟标准”,推荐有关方面采用。有关对本文件的建议和意见,向 5G 应用产业方阵反映。1 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 面向行业应用的 5G 终端芯片及模组增强技术需求 1 范围 本文件规定了用于行业应用的5G终端芯片和模组的增强技术需求,主要包括:5G行业应用需求分析、5G行业应用增强技术需求、5G终端芯片及模组设计需求等内容,本标准作为推荐性使用。本文件适用于行业应用中5G终端芯片和模组的设计需求提供参考,聚焦于行业应用的5G增
6、强特性对芯片和模组设计的影响,结合标准化现状和行业应用现状,对5G增强技术需求和芯片模组设计需求进行定义。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。YD/T 3627-2019 cor1 5G数字蜂窝移动通信网 增强移动宽带终端设备技术要求(第一阶段)YD/T 3988-2021 5G通用模组技术要求(第一阶段)YD/T 3973-2021 5G网络切片 端到端总体技术要求 2020-1334T-YD 5G移动通信网支持新型局域网(L
7、AN)技术要求(报批稿)2020-0525T-YD 5G终端基于NR的语音解决方案(VoNR)技术要求(报批稿)3 术语、定义和缩略语 下列术语、定义和缩略语适用于本文件。术语和定义 3.1.1 EPS fallback 指在5G模式下通过切换或重定向的方式回落至EPC实现VoLTE呼叫的语音解决方案。缩略语 5G LAN 5G 本地局域网 5G Local Access Network DNN 数据网络名称 Data Network Name EN-DC 4G/5G 接入网双连接 E-UTRA-NR Dual Connectivity eSIM 嵌入式 SIM 卡 Embedded-SIM
8、eUICC 通用集成电路卡 Embedded Universal Integrated Circuit Card 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 HPLMN 本地公用陆地移动网络 Home Public Land Mobile Network Modem 调制解调器 Modulator-Demodulator OS 操作系统 Operating System SUL 补充上行 Supplementary Uplink S-NSSAI 单个网络切片选择辅助信息 Single Network Slice Selection Assistance Information
9、UE 用户设备 User Equipment URSP 用户路由选择策略 UE Route Selection Policy VN 虚拟网络 Virtual Network WCS 仓库控制系统 Warehouse Control System WMS 仓库管理系统 Warehouse Management System 4 5G 行业应用需求分析 4.1 智能仓储 自主移动机器人(AMR)工作过程中,5G定位技术的辅助定位精度需要满足1m的定位需求。AGV的搬运业务需要保障高密度并行移动通信。视觉机械臂在拣选搬运过程中,需要上行数据传输大带宽500Mbps。分播小车在垂直和平移过程中需要保障
10、穿行全程信号覆盖和管理。人工拣选终端需要与WMS通信,满足其通信及时性需求。智能叉车的大件物品搬运使用定位技术,定位精度需求1m,时延小于30ms。穿梭车存储区堆垛机克服立库巷道左右的金属货架和货物对无线信号的遮挡,保证信号传输稳定。存储区监控摄像机在智能仓储各个区域需要加强部署巡检和盲点补位。表1 智能仓储行业5G技术需求 场景 技术 需求 AMR 视觉机械臂 AGV 分播小车 人工拣选终端 智 能 叉车 穿梭车 堆垛机 监控摄像机 5G切片 定位/1m-/1m-5G LAN eSIM Open CPU -上行增强/80M /80M/500M-4.2 电力行业 3 5G 应用产业方阵联盟标准
11、 5G AIA 013-2023 精准负荷控制业务场景部分需要快速符合控制的毫秒级控制系统,满足低时延要求业务的信息交互。表2 精准负荷控制场景5G通信需求 业务类别 业务名称 通信需求 时延 带宽 可靠性 安全隔离 连接数 控制类业务 精准负荷控制 50ms 2Mbps 99.999%安全生产 I区 X*10 个/km2 智能分布式配电自动化业务场景,需要降低故障处理时间从分钟级到毫秒级以及安全可靠的电力共应。表3 分布式配电自动化场景5G通信需求 业务类别 业务名称 通信需求 时延 带宽 可靠性 安全隔离 连接数 控制类业务 分布式配电自动化 50ms 2Mbps 99.999%安全生产
12、I 区 X*10 个/km2 配网差动保护业务场景中,需要对配网线路的终端实现精准的同步对时。表4 配网差动保护场景5G通信需求 业务类别 业务名称 通信需求 时延 带宽 可靠性 授时 安全隔离 连接数 控制类业务 配网差动保护 40ms60ms 2Mbps 99.99%us 级 安全生产 I 区 X*10 个/km2 用电信息采集业务场景,点多面广需要良好的运维管理和可靠性。表5 用电信息采集场景5G通信需求 业务类别 业务名称 通信需求 时延 带宽 可靠性 定位 安全隔离 连接数 采集类业务 用电信息采集 5s 800kbps 99.9%应支持定位 管理信息 III区 X*100 个/km
13、2 电力行业智能巡检业务场景,需要精准导航和定位功能,以及稳定的监测数据传输、安全可靠的网络连接。5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 表6 输电线路高清视频及无人机巡检场景5G通信需求 业务类别 业务名称 通信需求 时延 带宽 可靠性 定位 安全隔离 移动应用类 输电线路高清视频及无人机巡检 100ms 最大上行 30Mbps 99.9%应支持定位 管理信息 III 区 特高压线路途经重覆冰、舞动、山火、雷害、风害易发区,目前已规划逐塔安装视频监拍及在线监测装置。表7 输电线路在线监测场景5G通信需求 业务类别 业务名称 通信需求 时延 带宽 可靠性 安全隔离 移动应用
14、类 输电线路 在线监测 1s 最大上行35Mbps 99%管理信息 III 区 电网新型业务中多占融合业务需要云计算的延伸,和高带宽、低时延、本地化业务支撑。表8 电力行业5G技术需求 场景 技术 需求 精准负荷控制 智能分布式配电自动化 配 网 差动保护 用 电 信息采集 移动巡检类业务 输电线路 在线监测 多占融合业务 5G切片 -确定性时延 -高精度授时-定位-eSIM Open CPU 4.3 视频监控 视频监控领域主要分低功耗远程监控、大规模高清接入、人流密集监控、分布式智能协同及跨域目标跟踪监测场景。低功耗远程监控场景,支持实时视频监控和触发唤醒按需监控,要求视频传输持续稳定。大规
15、模高清接入场景,需要视频平稳、高清和流畅播放,对可靠性要求较高,对无线网络波动状态进行实时感知。分布式智能协同场景,对低时延的内网访问服务和端点算力识别有业务需求。5 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 跨域目标跟踪需要高精度目标跟踪抓拍和室内室外混合复杂跟踪。人流密集监控场景终端接入密度高,需要保障稳定的上行定额带宽。上行传输增强场景在小区边缘和上行传输资源紧张场景需要增强上行带宽。表9 视频监控5G技术需求 场景 技术需求 低功耗远程监控场景 大规模高清接入场景 分布式智能协同场景 人流密集监控场景 上行传输增强场景 休眠、唤醒 -探针-5G LAN-网络切片 -上
16、行增强 -VONR -4.4 智慧钢铁 智慧料场场景需要进行数据动态采集不出厂,数据监测不间断,对取料机等设备进行精准定位和控制。皮带智能检测场景需要进行视频图像检查,数据实时传输和视觉检测。无人行车场景对视频数据实时传输和远程操作控制时延要求较高,可靠性要求99.99%。焦化四大车场景需要下发指令实时控制四大车协同作业,以及车辆的精准定位,车辆运行控制定位精度达到mm级。一键炼钢场景需要实时的控制指令下达和图像实时上传。钢包实时跟踪场景需要对钢水温度稳定控制,数据自动采集和实时监测。轧机控制场景高清晰度的视觉支持和操控的灵敏度。带钢表面质量检测需要图片的实时传输。钢卷物料盘点场景需要对云化A
17、GV小车进行定位和实时控制。表10 智慧钢铁5G技术需求 场景 技术 需求 智 慧料场 皮带智能检测 冷轧 无 人行车 焦化四大车 一 键炼钢 钢(铁)包实时跟踪 轧 机控制 带 钢 出口 表 面质 量 检查 钢卷物料盘点 5G切片 -确定性时延-高精度授时 -5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 定位 -/mm级-5G LAN -eSIM-4.5 医疗行业 院前急救场景需要对患者生命体征监测和影像数据等实时采集并进行专家诊断,且急救车移动范围广、位置不固定,需要良好的管理和业务连续性。院内急救场景需要提前定制院内急救方案,远程会诊和指导,信息实时上传。120调度场景需要
18、实时定位能力和5G视频通话可靠性,跨区域调度能力。远程会诊与指导需要高清视频传输和手术诊疗。表11 医疗行业5G技术需求 场景 技术 需求 院前急救 120调度 远程会诊与指导 5G切片 定位-5G LAN-VoNR-eSIM -Open CPU-上行增强 -多SIM -4.6 装备制造 根据工程机械装备制造类工厂的智能化制造流程,按物料切割焊接、定型制造、物流运输、人员管理、后期运维的生产流程步骤分为设备信息采集、生产设备远程控制、产品检测、物料运输、人员行为检测、远程现场、协同管理七种典型应用场景。设备信息采集场景需要数据的大规模采集,高可靠低时延传输。生产设备远程控制场景需要人工远程控制
19、和AI识别和人工操控。产品检测场景需要关键点位部署工业高速相机实时作业,对上行高带宽能力需求强。物料传输控制场景需要对自动化AGV进行实时定位和图像分析、路线规划,以及区域远程控制。人员管理生产场景需要对人员行为进行分析识别和跟踪,采集高清视频并传输。远程现场场景需要语音文字、视频采集传输,以及接收专家语音指导和交流。协同管理场景需要多系统互联互通,对数据采集、决策、管理要求高。7 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 表12 装备制造5G技术需求 场景 技术 需求 设备信息采集 生产设备远程控制 产品检测 物料运输控制 人员行为检测 远程现场 协同管理 5G切片 -确定
20、性时延 -定位-5G LAN-VoNR-上行增强-4.7 铁路行业 高铁沿线需要语音业务呼损率不大于5%,掉话率不大于5%。列车检测场景需要行业数据加密传输和上行数据传输增强。表13 铁路行业5G技术需求 场景 技术 需求 高铁运行 动态检测 5G切片 VoNR 上行增强 -多SIM-5 5G 行业应用增强技术需求 5.1 5G 切片技术需求 5G切片是将PLMN从单个网络转换为创建逻辑分区的网络,并通过适当的网络隔离,资源优化的拓扑结构和特定的配置来满足各种服务需要。5G切片宜支持不同行业的安全技术需求;5G切片宜支持不同业务的端到端切片质量保障SLA;5G终端宜支持同时并发携带多个网络切片
21、标识的能力-UE 能够同时支持当前接入类型和在注册区域内被允许的多个切片 5G切片其他要求可遵照YD/T 3973-20215G网络切片 端到端总体技术要求。端到端切片系统应支持切片之间、切片专属部分或切片共享部分间在数据和网络等层面的隔离控制。5.2 高精度授时技术需求 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 高精度授时技术是通过5G空口授时方式获取并建立高精度时间系统和标准、然后将精准传递时间信息的技术。5G数据采集类业务中1KHz采样率宜支持授时精度100us;1)电力行业-配网差动保护场景技术需求 配网差动保护需要持续实时通信传递数据来判断和检测线路是否发生故障,因
22、此具有持续上行带宽流量需求,并且对带宽资源保障要求高,对通信质量的要求控制类时延12ms;电力5G模组应支持通过空口从网络侧接收授时信息的功能,其中,在网络极好点时,授时精度应5us。5.3 定位技术需求 定位技术是为用户提供位置信息服务的技术。定位功能不局限于单个定位方法或信号测量。信号的测量可以由UE或gNB完成。1)电力行业-定位技术需求 针对电力网络的不同场景,电力5G模组宜支持北斗定位,在开阔天空环境下,定位精度应满足CEP95(即95%概率下的圆形误差),水平定位精度应优于10米,垂直定位精度应15米。电力5G模组宜支持网络定位功能,室外网络定位宜80%的概率满足水平定位精度50米
23、。2)视频监控-定位技术需求 针对视频监控业务,面向摄像机室内室外智能定位联动场景、临时布控场景等摄像机定位需求,室内定位需满足水平定位精度达到1-3米,垂直定位精度达到1-3米。室外定位需求与GPS能力相当,水平和垂直定位精度达到10-30米。5.4 5G LAN 技术需求 5G LAN技术是一种利用5G网络提供局域网-虚拟网络服务的技术,通过5G系统提供私有移动通信业务,为特定终端组提供IP类型或者non-IP类型的点对点通信。根据3GPP SA1针对5G LAN类型服务给出的用例和相关需求,在工业环境中,需求主要围绕严格的工业性能需求;5G LAN宜支持提供质量严格保证的传输服务,如软实
24、时,硬实时,可靠性,等时性等需要符合工业标准,如IEC 61784;5G LAN类型服务提供宜支持与现存工业以太网的互通,支持以太路由,如802.1Q,提供高效率的单播,组播和广播通信。5G LAN类型服务的需求可以分为以太传输,广域覆盖,业务连续性,私有通信,群组管理,安全隐私,服务发现,间接通信,能力开放,计费和监控等。5.5 VoNR 技术需求 VoNR是指由5G NR、5G Core和IMS端到端承载语音业务的技术。VoNR终端宜支持连接状态下的非连续接收(DRX)功能、支持长周期DRX(Long Cycle DRX)、支持短周期DRX(Short Cycle DRX)中的一种或多种;
25、9 5G 应用产业方阵联盟标准 5G AIA 013-2023 VoNR终端可支持下行SPS功能,包括通过RRC信令对下行SPS进行配置、通过PDCCH指示激活和释放下行SPS等操作;VoNR终端可支持建立如下QoS流:5QI=1的会话类语音Qos流、5QI=2的会话类视频Qos流、5QI=5的IMS信令Qos流中的一种或多种;默认在NR网络下,可正常进行短信收发及接打电话,对可用上行带宽无明显影响。VoNR应支持EPS Fallback功能。5.6 探针功能需求 探针技术是对网络和业务质量检测的一种终端数据采集和传输技术。PDCP缓存信息 基于大规模5G超高清视频接入场景,视频业务对实时预览
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