证券研究报告：通信|深度报告 2023 年 11 月 15 日 市场有风险，投资需谨慎 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业投资评级行业投资评级 强于大市强于大市|维持维持 行业基本情况行业基本情况.

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从需求到实践:6G超大规模天线的技术演进中 国 移 动 金 婧2 0 2 3 年 9 月 2 6 日目 录23分布式MIMO演进之路2集中式MIMO演进之路16G新需求沉浸式云XR、全息通信、数字孪生等6G新业务的出现对网络性能指标提出了更高的要求如100Gbps级别的峰值速率、10100Gbps的用户体验速率、相比5G有23倍的谱效提升等，MIMO技术如何演进才能适配上述的极致性能需求？新业务、新场景驱动新的需求体验面向6G新的场景和需求，多天线技术仍将发挥最重要的作用6G典型场景6G网络关键能力目 录43分布式MIMO演进之路2集中式MIMO演进之路16G新需求集中式MIMO的发展现状3GSmart Antenna初步探索MIMO能力4G标准支持最高8通道5G标准及商用最高支持64通道从MIMO到Massive MIMO部署与维护成本高组网性能无法满足6G极致要求部署、维护和功耗成本均随天线数的增加而增加24663040008T32T64T 设备功耗现网宏站对密集场景及室内覆盖场景仍有性能瓶颈，尤其是FR2频段的应用并不理想，面向未来6G的极致性能要求还需持续演进从3G到5G时代，天线规模发生了显著的变化，5G超大规模天线技术具有许多优势，但面向6G的极致性能要求还需持续演进【减成本降功耗】新形态阵列和架构设计 考虑新材料、工艺的引入，设计新型阵列形态和MIMO架构，实现更低的成本、功耗p 把天线阵元在一定孔径上稀疏布置，用较少的天线数达到与均匀阵类似的性能p 均匀阵天线数越多，可稀疏的比例越高，可达50% ，而性能可以达到接近均匀阵的水平p 优势：简化结构，降低造价面向商用化的高性价比天线架构设计（性能-成本-复杂度等折中）数字通道模拟部分移相器Analog BF 1Digital BF 1UE1UE2UE3UE4p 高性价比MIMO系统架构，包括：射频与通道连接方式、数模混合架构向全数字架构演进、近场模型影响等p 达成性能-成本-复杂度的折中稀布阵天线架构设计【减成本降功耗】新形态阵列和架构设计 考虑新材料、工艺的引入，设计新型阵列形态和MIMO架构，实现更低的成本、功耗基站智能反射面控制反射面p 将原有自然不可控电磁传播环境变为人为可控的电磁传播环境p 潜在应用场景：小区边缘覆盖提升，上行增强，室内覆盖增强，小区容量增强/热点增流等p 优势：低成本、低功耗、易部署基于新型电磁超材料的阵列设计小间距天线/全息MIMO研究p 通过减小天线间距，提升天线口径效率p 初步仿真结果表明：小规模阵列（4天线、8天线）可以以更小的阵列尺寸达到与传统MIMO相近的信道容量p 优势：体积小，能效高，可应用于终端、小站【提性能扩覆盖】中低频段超大规模MIMO6-7GHz频段作为未来6G网络的主要工作频段，其信道特性对超大规模MIMO组网提出新挑战随着部署频段的不断升高，基站覆盖距离越来越小，如何在相同站址数，基站能耗不明显增加的情况下，尽可能保证和5G相同的覆盖性能覆盖问题9275702004006008000160018002.6GHz 3.5GHz4.9GHz6GHz覆盖性能 单位：mPDSCH PUSCH192天线阵子，100M带宽，PL计算模型：UMa随天线规模提升而出现边际效应小区平均谱效增益边缘用户谱效增益 2.6GHz，BW=100M，ISD=500m天线数与谱效关系非线性，单纯增加天线数无法有效提高频谱效率，同时还要考虑实际现网中对面板尺寸的要求56.8150.3624.8400Performance gain(%)32(4v8h)vs16(4v4h)64(4v16h)vs32(4v8h)128(8v16h)vs64(4v16h)41.3360.917.75007032(4v8h)vs16(4v4h)64(4v16h)vs32(4v8h)128(8v16h)vs64(4v16h)【提性能扩覆盖】中低频段超大规模MIMO 多维度拓展超大规模MIMO潜力，挖掘组网性能上限AI使能低功效高谱效融合设计、简化信道反馈方案，提升MIMO信道反馈方案的多场景泛化性能探究超大规模天线更灵活的部署方案，包括集中式与分布式的融合、传统天线与新型天线的融合、多频段融合等超大规模天线下波束赋型管理、近场的测量与码本设计增强近场近场远场远场球面波球面波平面波平面波瑞利距离瑞利距离2?/?【提性能扩覆盖】毫米波频段大规模MIMO 面向FR2频段的毫米波组网，5G时代的实践经验并不成熟国外商用5G毫米波的可用性偏低，产业发展并不成熟，毫米波商用之路仍有很大挑战5G商用性能有很大提升空间图片来源：Opensignal问题和挑战n 信道条件苛刻：高频段信道除路径损耗本身较大之外，还需额外考虑人体损耗、氧气及雨水影响n 组网成本高：覆盖范围相对受限，同时硬件设备成本相对较高，对组网部署及网规网优提出更大挑战n 考虑大带宽色散现象、近场模型等对系统设计的影响【提性能扩覆盖】毫米波频段超大规模MIMO 设计高性能超大规模收发架构及传输方案，提升系统谱效，利用弥补信道损失毫米波高性能大规模收发架构设计高频多用户调度方案，实现低复杂度MU-MIMO传输方案优化，克服单用户信道不满秩带来的性能限制对抗色散效应的预编码设计和调度方案，解决波束分裂带来的性能损失高效传输方案设计高效波束管理方案，以用户为中心的解决方案通道数的提升不能带来明显的性能优势调度算法优化新算法可以有效提升mu配对数及吞吐量，并体现出高通道的性能优势目 录123分布式MIMO演进之路2集中式MIMO演进之路16G新需求6G 分布式MIMO演进evolutionevolution面向热点高容量场景，6G 分布式MIMO将以用户为中心，通过多节点智慧交互与协作提升用户一致性体验6G 分布式MIMO的演进目标用户体验速率边缘用户速率网络吞吐量速率提升多频率灵活扩展按需组网灵活性提升接入时延时延降低算力降低终端移动性终端复杂度、功耗切换时延n协作MIMO以用户为中心，以多节点间智慧交互与智能协作为基础，融合多频段传输特性，使得无边界用户体验在6G网络下成为可能。TRP1簇1簇2簇3TRP2TRP3TRP4TRP5TRP6 分布式MIMO物理层技术挑战大规模协作节点范围导致MIMO预编码复杂度的急剧提升，并且在算力约束下的容量增益有限。大规模节点的时频同步和校准工作是实现协作传输的必要条件。终端如何快速接入网络并选择合适的节点进行协作传输；用户的移动性影响如何实现无感切换BBU/AAU/RRU之间可能引入交叉前传链路导致前传架构不灵活面向商用网络的分布式MIMO，需解决 高性能、低复杂度与高灵活性 之间的矛盾性能（网络能力）性能（网络能力）灵活（网络灵活（网络质量质量）算力（网络效率）算力（网络效率）bestbesttradeofftradeoff6G 分布式MIMO挑战“不可能”面向商用网络的分布式MIMO，如何在性能与算力寻求折中方案仍有多重挑战分布式MIMO-算力调度与分簇：调度：低复杂度多TRP联合调度，资源分配算法动态分簇：综合考虑UE QoS需求,干扰抑制和算力的动态分簇算法，协作站点和UE双向选择。多节点协作下的联合SSB/CSI-RS/SRS参考信号设计低复杂度协作预编码方案：簇内CJT预编码：有限交互的低复杂度预编码(BD,MMSE channen inversion)簇间传输方案：结合布网，前传时延等因素确定，独立传输，协同干扰抑制 CJT传输TRP1簇1簇2簇3TRP2TRP3TRP4TRP5TRP6TRP1 预调度TRP2 预调度TRP N 预调度联合调度算法：SU/MU paring,新传/重传,资源分配调度信息/buffer更新，空口传输调度信息/buffer更新，空口传输调度信息/buffer更新，空口传输挖掘预编码和分簇算法的性能与算力的最优边界分布式MIMO-校准与同步同步：灵活部署，多TRP CJT传输时的精准定时同步。TA联合测量上报，校准信令增强：RAR，MAC-CE.校准：异站RRU间天线校准-站间收发校准信号异站RRU间天线校准-UE辅助的校准方法RRU内残留误差校准，TDD上下行天线校准不同TRP间的频偏/时延校准簇间同步簇间同步簇内同步簇内同步考虑实际系统同步和校准问题，需寻求鲁棒性解决方案基站侧RRU自校准的特殊时隙配置方法：RRU组1特殊时隙的第5、6个符号处于发送校准参考信号（CAlibration Reference Signal，CARS）时，RRU组2处于GP和接收状态，反之亦然(符号7/8)RRU之间互相发送校准信号实际验证中，发现高频的校准要求较高，也在提一些鲁棒性的方案分布式MIMO-接入与前传新型分布式MIMO架构导致BBU/AAU/RRU之间可能引入交叉前传链路动态簇灵活变化导致前传接口吞吐量增加更加智能的预编码，调度算法降低前传数据开销。接入：按照协作TRP构建协作同步信号。终端测量不同的测量同步信号进行上报和接入，直接接入协作网络实现接入即协作动态簇1动态簇2动态簇3用户移动信息交信息交互互切换：测量阶段：测量对象分为非协作节点和协作簇的参考信号通过L1/L2信令进行测量上报和切换指示，避免通过L3 RRM流程的复杂信令和长时延。切换环节：节点/协作簇间通过前传交互协作请求和确认信息优化终端快速接入和小区切换流程，降低前传数据开销，可有效提升网络灵活性分布式MIMO与网络协作通感依托分布式MIMO网络架构优势，构建全域通感算智融合网络，丰富6G业务类型技术原理网络协作感知的优势网络协作感知的优势:多节点协作感知可提升感知定位精度利用灵活节点布置提升感知信号强度，处理能力，避免通信/感知信号干扰。基站基站1 1基站基站2 2基站基站3 3节点节点 A A节点节点 B B节点节点 C C感知信号融合算法：感知信号融合算法：“软”融合：联合处理原始感知信号后，获取目标感知信息传输数据量大，需判断各节点信号关联性“硬”融合：各节点计算获得各自感知结果后，再进行联合处理传输数据量较小，需判断各节点结果可靠性分布式MIMO-样机验证依托东南载体协作项目，构建6G分布式实验MIMO系统，实现48数据流高谱效并行传输基于中国移动商用低成本RRU构建6G无蜂窝分布式MIMO试验系统首次实现支持5G商用终端无蜂窝分布式MIMO，验证空口校准、上下行的相干多用户传输等关键技术；实现48数据流并行传输，频谱效率达到0.2Kbps/Hz，技术指标国际领先综合试验平台可支撑低时延高可靠、无蜂窝毫米波系统、通感一体化等6G技术验证

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 证券研究报告证券研究报告 20232023年年1111月月1515日日 卫星互联网专题：低轨卫星开启通信变革卫星互联网专题：低轨卫星开启通信变革1中泰证券中泰证券 通信首席分析师：陈宁玉通信首席分析师.

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中国电信RedCap 场景白皮书Page 1 of 54中国电信RedCap 场景白皮书Page 2 of 54目录目录1 RedCap 概述.72 RedCap 应用场景.82.1 智慧电力.92.1.1 数采类场景.92.1.1.1 智能台区.92.1.1.2 配网 PMU.102.1.1.3 线路故障监测.112.1.2 视频类场景.132.1.2.1 电力巡检.132.1.2.2 作业安全管控.162.1.3 远控类场景.182.1.3.1 配电自动化三遥.182.1.3.2 秒级负控.192.1.3.3 配网差动保护.202.1.3.4 配网自愈.212.2 智慧工厂.222.2.1 数采类场景.232.2.1.1 MES 数据采集.232.2.1.2 SCADA 设备联机数采.242.2.1.3 AIDC 数据采集.252.2.2 视频类场景.262.2.2.1 工业视觉.262.2.2.2 仪表数据读取.272.2.2.3 生产/园区监测.272.2.2.4 危险区域巡检.282.2.3 远控类场景.292.2.3.1 智能物流调度.292.2.3.2 设备远程控制.302.3 智慧矿山.312.3.1 数采类场景.312.3.1.1 设备数据采集.312.3.1.2 作业人员数据采集.322.3.2 视频类场景.322.3.3 远控类场景.332.3.3.1 电铲远控.332.3.3.2 矿区自动驾驶.332.4 智慧港口.342.4.1 视频类场景.342.4.1.1 智能理货.342.4.1.2 安全监控.352.4.2 远控类场景.36中国电信RedCap 场景白皮书Page 3 of 542.4.2.1 场桥/岸桥远控.362.4.2.2 港区智能集卡.362.5 智慧城市.372.5.1 安防监控.382.5.2 城市治理.382.5.3 车辆管理.392.6 其他场景.402.6.1 户外监控场景.402.6.2 无人农机.402.6.3 河湖监管.403 RedCap 适配终端.413.1 智慧电力终端.413.1.1 数采类终端.413.1.2 视频类终端.423.1.3 控制类终端.453.2 智慧工厂终端.463.2.1 数采类终端.463.2.2 视频类终端.483.2.3 远控类终端.483.3 智慧矿山终端.493.3.1 数采类终端.493.3.2 视频类终端.503.3.3 控制类终端.513.4 智慧港口终端.513.4.1 视频类终端.513.4.2 控制类终端.513.5 智慧城市终端.513.6 其他类终端.524 电信策略.534.1 整体策略.534.2 5G 能力魔方.54中国电信RedCap 场景白皮书Page 4 of 54附图附图图 2-1智能台区示意图.10图 2-2配网 PMU 架构图.11图 2-3电缆型故障指示器.12图 2-4高精度暂态录波故障指示器系统.13图 2-5输电线路防外破.14图 2-6变电站巡检应用场景.15图 2-7摄像头输电线路监测.16图 2-8电力系统作业管控架构.17图 2-9电力系统现场布控球机和安全帽.17图 2-10配网差动保护架构图.21图 2-11配网自愈的模式.22图 2-12我国设备数字化和联网率的整体水平.22图 2-13SCADA 数据采集.24图 2-14园区视频安防应用.28图 2-15智能行为分析.28图 2-16远控天车架构.30图 2-17智能理货.35图 3-1嵌入式 5G 通信仓.42图 3-2PMU 型 FTU 终端.42图 3-3配电房巡检机器人.44附表附表表 2-1RedCap 三个发力的层级.8表 2-2智慧电力 RedCap 原生特性需求概览.9表 2-3智能台区通信技术要求.10表 2-4配网 PMU 场景的通信技术要求.11表 2-5线路故障监测通信技术要求.13表 2-6巡检类通信技术要求.14表 2-7作业管控通信技术要求.17表 2-8配电自动化三遥的通信技术要求.18表 2-9秒级负控通信技术要求.19表 2-10配网差动保护通信技术要求.21表 2-11配网自愈的通信技术要求.22表 2-12智慧工厂 RedCap 原生特性需求概览.23表 2-13MES 数采通信技术要求.24中国电信RedCap 场景白皮书Page 5 of 54表 2-14SCADA 设备联机数采通信技术要求.25表 2-15AIDC 数据采集通信技术要求.25表 2-16AIDC 产品分类.25表 2-17工业视觉数采的应用场景.26表 2-18工业视觉通信技术要求.26表 2-19仪表数据读取通信技术要求.27表 2-20生产/园区监测通信技术要求.28表 2-21危险区域巡检通信技术要求.29表 2-22智能物流调度通信技术要求.30表 2-23设备远程控制通信技术要求.31表 2-24智慧矿山 RedCap 原生特性需求概览.31表 2-25设备数据采集通信技术要求.32表 2-26作业人员数据采集通信技术要求.32表 2-27矿山视频场景通信技术要求.33表 2-28电铲远控通信技术要求.33表 2-29矿区自动驾驶通信技术要求.34表 2-30智慧港口 RedCap 原生特性需求概览.34表 2-31智能理货通信技术要求.35表 2-32港口安全监控通信技术要求.35表 2-33场桥/岸桥远控通信技术要求.36表 2-34港区智能集卡通信技术要求.37表 2-35智慧城市 RedCap 原生特性需求概览.37表 2-36智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求.37表 2-37典型安防监控的通信技术要求.38表 2-38典型城市治理的通信技术要求.39表 2-39典型车辆管理的通信技术要求.39表 2-40其他场景 RedCap 原生特性需求概览.40表 3-1轮式巡检机器人.43表 3-2配电自动化终端.45中国电信RedCap 场景白皮书Page 6 of 54前言前言本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。主编单位：本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。主编单位：中国电信股份有限公司政企信息服务事业群起草单位：起草单位：天翼物联科技有限公司参编单位（按拼音首字母）：参编单位（按拼音首字母）：翱捷科技股份有限公司；北京智芯微电子科技有限公司；成都鼎桥通信技术有限公司；广州通则康威科技股份有限公司；华为技术有限公司；杭州必博半导体有限公司；杭州赋信科技有限公司；杭州海康威视数字技术股份有限公司；利尔达科技集团股份有限公司；联发科技股份有限公司；美格智能技术股份有限公司；南京南瑞信息通信科技有限公司；上海新基讯通信技术有限公司；上海星思半导体有限责任公司；上海移芯通信科技股份有限公司；上海移远通信技术股份有限公司；深圳市广和通无线股份有限公司；深圳市宏电技术股份有限公司；深圳市今天国际物流技术股份有限公司；深圳市三旺通信股份有限公司；深圳市有方科技股份有限公司；芯翼信息科技（上海）有限公司；紫光展锐（上海）科技有限公司；浙江大华技术股份有限公司；中科慧拓（北京）科技有限公司；中兴通讯股份有限公司中国电信RedCap 场景白皮书Page 7 of 541 RedCap 概述RedCap 概述RedCap（Reduced Capability）即缩减能力，属于轻量化 5G 的重要组成部分。5G在 Rel-15/Rel-16 定义了增强型移动宽带（eMBB），海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大典型应用场景。随着 5G 的不断部署和广泛应用，中低端物联网方案对设备复杂度、成本、尺寸和功耗等提出了更严苛的要求。作为“轻量级”5G 技术，R17 版本 RedCap 是一种介于 5G eMBB 与 LTE Cat1/1bis之间，在成本与功能特性上取得平衡的技术。相较于 5G eMBB，RedCap 进行了多项功能特性裁减，如：带宽：RedCap 要求支持的频谱带宽更窄，在 FR1 频段只要求最大 20MHz 带宽，远小于 5G eMBB 的 100MHz。天线：RedCap 减少了发射和接收天线的数量，减少了 MIMO 层数，降低了终端RF 收发器和基带处理模块的能力要求。功耗：RedCap 引入了多项省电措施，如 e-DRX 功能和 RRM 测量放松机制，使终端可以降低功耗从而获得更高的续航能力。调制：RedCap 必选的最高阶调制方式从 256QAM 裁剪到 64QAM，但终端可以在承担一定的设计复杂度和成本提高的情况下，根据目标客户需要灵活支持上/下行 256QAM，以满足不同行业的上下行峰值速率需求。双工：RedCap 从标准上支持了半双工 FDD 的通信方案。不过经业界充分讨论，当前基本仍采用全双工 FDD 的端网部署方案。主要理由是支持半双工 FDD 方案时基站调度处理会比较复杂，而半双工 FDD 的设计对终端成本降低也不够明显。另外，根据 3GPP 协议，RedCap 不需支持载波聚合（CA）、双连接（MR-DC）、双激活协议栈（DAPS）、条件主辅小区添加或改变机制（CPAC）、集成接入回传（IAB）的能力，进一步降低了终端的设计复杂度和成本。相较于 LTE，目前 1T2R 的 5G RedCap 产品与 LTE Cat4 双天线产品相比虽然理论速率能力接近，但是由于 RedCap 具备 5G NR 接入能力，在时延、可靠性、覆盖增强、节能、切片、授时、5G LAN、定位等方面具备特性优势，在实际使用体验上相较于 LTE Cat4会有大幅提高。目前 R17 标准冻结后的 5G RedCap 基本特性可对标 LTE Cat4，而 R18 标准推进的5G RedCap 将在峰值速率、带宽上进一步裁剪，可直接对标 LTE Cat1/Cat1 bis。中国电信RedCap 场景白皮书Page 8 of 54RedCap 终端的规模化应用依赖于 5G 网络的大范围覆盖。鉴于 5G 商用网络覆盖尚未达到 4G 商用网络覆盖的广度和深度，因而在一段时间内终端支持 4G、5G 将成为主要的连接方式。由此，RedCap 终端目前应支持 5G 4G 双模制式，以提高终端的连接能力。在数据速率上，RedCap 对 5G 的信号带宽、调制方式、MIMO 层数等方面进行了裁剪，不过相比于 LTE Cat4，性能方面仍保持优势，以 FDD 为例在同等带宽下峰值速率上行提升 20%、下行提升 13%。在时延可靠性上，RedCap 继承了 5G NR 的低时延高可靠特性，相比于 LTE Cat4和 Cat1/1bis，在低时延特性上可提升近 80%，及复杂工业场景下 RedCap 可保持较高的可靠性。在功耗电流上，LTE Cat4 工作情况下为 120160(mA)、待机情况下为 1222(mA)。RedCap 通过支持新增的节电特性，对标 LTE Cat4 可进一步降低功耗。在 5G 原生特性方面，RedCap 相比 LTE Cat4 与 Cat1/1bis 拥有切片、5G LAN、高精度授时等新增特性，为特定业务的专用链路、专用局域网等需求提供保障。通过在终端上进行一定的兼容性设计，可以支持 5G 高精度定位的新特性，结合网络能力，提供室内、室外亚米级的高精度定位服务。2 RedCap 应用场景RedCap 应用场景RedCap 应用的发力分为三个层级，第一层级为电力、工业数采和安防领域；第二层级为 5G 定制网所覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域；第三层级为车联网和可穿戴领域。表 2-1 RedCap 三个发力的层级三个发力层级第一层级：电力、工业数采和安防第二层级：5G 定制网覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域第三层级：消费领域的车联网和可穿戴在 5G 定制网的环境下，RedCap 将基于切片、大带宽、高精度授时、5G LAN、低时延高可靠、定位等特性，以及低功耗、低成本和小体积特点，在 5G 定制网项目中得到广泛应用。中国电信将基于重点应用场景，依托 RedCap 的原生特性和网络基础打造标中国电信RedCap 场景白皮书Page 9 of 54杆项目，推动 RedCap 规模商用。2.1智慧电力智慧电力智慧电力在数采、视频和远控领域都存在重要的应用场景，数采领域主要包括智能台区、配网 PMU、线路故障监测；视频领域主要包括电力巡检、作业安全管控；远控领域主要包括配电自动化三遥、秒级负控和配网差动保护。表 2-2 智慧电力 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧电力智能台区配网PMU线路故障巡检电力巡检作业安全管控配电自动化三遥秒级负控配网差动保护配网自愈2.1.1 数采类场景数采类场景2.1.1.1智能台区2.1.1.1智能台区智能台区以优质的供电质量、高效的运营效率和优良的用户体验为目标，采用基于智能融合终端基于智能融合终端、传感网等多种先进的信息化、智能化技术、设备及运维管理手段，充分融合不同系统、不同设备数据，支撑用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能，通过低压故障预判、停电事件感知和低压故障定位，提高主动检修、故障抢修工作效率，实现供电质量、运营效率和用户体验的全面提升。智能台区是分分中国电信RedCap 场景白皮书Page 10 of 54布式新能源并网和充电桩管理布式新能源并网和充电桩管理的重要环节。图 2-1 智能台区示意图表 2-3 智能台区通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数智能台区1s10k-10Mbps99.9%NA生产控制大区110 个/km22.1.1.2配网 PMU2.1.1.2配网 PMU随着大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入后，配电网电力电子化趋势更加明显，运行状态更加复杂多变，传统测量面临的电气噪声急剧增加，测量装置的准确性面临挑战。用户侧出现电源和负荷交织融合的现象，配电网的潮流变化更加频繁，传统的电网监视、感知和分析手段难以满足实时高效掌控电网状态的要求。相比传统自动化系统，配网 PMU（同步相量测量设备）具有快速性、准确性、可靠性和扩展性。同步相量测量技术可快速准确掌握电网动态运行工况、支持更高效的多方互动，有效提升电网的可测、可观和可控水平。相应的，也对通信提出了更高要求，包括低时延、高可靠以及高精度时间同步等。中国电信RedCap 场景白皮书Page 11 of 54图 2-2 配网 PMU 架构图配网 PMU 的业务需求包括：1、业务隔离1、业务隔离：配网 PMU 业务属于电力生产控制大区非实时控制类（安全区 II）业务，按照国能 36 号文要求，电力生产控制大区必须和其它行业业务以及电力管理信息大区业务实现物理隔离。2、终端永久在线2、终端永久在线：当配网 PMU 装置第一次上线向主站注册时建立通信链路，此后将一直保持该 TCP 连接，以保障双方随时可以通信。3、通信速率和时延需求3、通信速率和时延需求：实时数据采集及遥调，上下行应用层速率不低于 107kbps、非实时数据采集，上下行应用层速率约在 37 kbps，取决于单数据量大小(这里设为 4Byte)；4、高精时钟同步/授时功能需求4、高精时钟同步/授时功能需求：分布式配网 PMU 终端需要根据授予的时标信息，同步获取相量数据，主站获取上传的同步时标和同步相位后，方可开展状态估计、态势感知等高级应用。相对于主网 PMU，在配网环境下，由于线路普遍较短，相角差较小，对时标精度要求较高。配网 PMU 时标信息精度（指标）1us。时标信息可通过 B 码模拟量授予配网 PMU 装置。5、海量接入需求5、海量接入需求：10km 半径范围内，接入终端 50-100 个。表 2-4 配网 PMU 场景的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网 PMU50ms2Mbps99.99%1us生产控制大区X*10 个/km22.1.1.3线路故障监测2.1.1.3线路故障监测1、电缆型故障指示器1、电缆型故障指示器我国配电网错综复杂，容易发生故障，尤其是接地故障，由于其隐性特性，很难中国电信RedCap 场景白皮书Page 12 of 54查找。有时不得不通过拉分段开关并试送电来确定故障所在区域，对线路、设备运行的安全性极为不利。利用高集成度的配电终端实现配电网的故障识别、故障隔离、网络重构及配电网的无功/电压控制和优化运行等功能，这种方案当然是配网自动化一个重要选择，但安装运营起来比较复杂，成本较高，目前主要在部分城市重要区域实现。故障指示器以及基于故障指示器的配电线路故障监测系统成为配电网建设一种经济高效的选故障指示器以及基于故障指示器的配电线路故障监测系统成为配电网建设一种经济高效的选择，故障指示器能实时准确地在线监测线路状态，并将所采集到的线路负荷、故障信息、停送电状态等通过通讯终端发送到主站通过通讯终端发送到主站；主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算，确定故障区域，从而引导工作人员迅速准确找到故障点，有效提高线路故障检测的自动化水平和工作人员的效率。图 2-3 电缆型故障指示器2、暂态录波型故障指示器2、暂态录波型故障指示器暂态录波型故障指示器，通过对线路电流的精确测量及高速录波，可精准检测线路故障类型，并快速定位故障区段，从而缩短线路故障的响应和处理时间，提高供电可靠性。架空暂态录波型远传故障指示器由采集单元、汇集单元等部分组成，配合配电自动化主站构成故障定位系统。其中，汇集单元是核心传感单元与系统主站交互的桥梁，借助短距无线和远程无线混合组网技术，使系统具备通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能借助短距无线和远程无线混合组网技术，使系统具备通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能。可选采用太阳能板作为主供电源，并辅以可充电电池作为备用电源，保证系统稳定可靠运行，电力工作人员可对线路工况信息和故障信息实时监测。中国电信RedCap 场景白皮书Page 13 of 54图 2-4 高精度暂态录波故障指示器系统目前，我国配电网线路长度接近 500 万公里，按照平均每 2-3 公里一套的高水平部署来看，高精度故障指示器的市场空间接近 200 万套，百亿空间，目前渗透率尚不足 30%。高精度故障指示器的市场空间接近 200 万套，百亿空间，目前渗透率尚不足 30%。表 2-5 线路故障监测通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数线路故障监测50ms2Mbps99.99%NA生产管理大区12 个/km22.1.2 视频类场景视频类场景2.1.2.1电力巡检2.1.2.1电力巡检电网巡检、维护从检测对象维度主要可以分为发电设备类、变配电设备类和输电线路类。发电设备类发电设备类：分布式电站通常由多个设备组件组成，设备组件故障将影响正 常的电力供应，由于分布式电源集中建设于室外，部分位于山地、高原、荒漠之中，自然环境对设备影响较大，需定期巡检，如风机叶片缺损、脱落、裂纹等，光伏组件脱落、异物覆盖等。变配电设备类变配电设备类：变电和配电设备作为电力系统的关键节点，对电力系统的稳定运行有着至关重要的作用，室外变电站与室内配电设备是监测重点，且容易受极端天气影响，需定期对表计读数、开关位置、设备温度、柜体局部放电等状态进行巡检监控。输电线路类输电线路类：输电线路巡检的主要内容包括接地、基础、杆塔、绝缘子、导线、金夹具等线路本体设备；防雷、防鸟、各种监测设备等线路附属实施以及线路通道环境。输电线路的防外破，包括工程车辆识别、覆冰、山火、采挖识别等。中国电信RedCap 场景白皮书Page 14 of 54图 2-5 输电线路防外破从智能运维应用环境与场景来看，智能运维在输电、变电、配电环节均已有应用。输电线路主要结合无人机等巡检装备的巡检视频、图像无人机等巡检装备的巡检视频、图像，开展输电线路、杆塔、金夹具等装备的外观缺陷识别；变电设备主要结合巡检机器人、高清视频等装备巡检机器人、高清视频等装备的视频、图像，开展变电设备的外观缺陷识别；配电站主要结合室内巡检机器人等设备室内巡检机器人等设备，对配电站室内运行状况进行状态感知、缺陷识别。表 2-6 巡检类通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数电力巡检机器人1s4Mbps99.9%NA生产管理大区10 个/km2输电线无人机巡检控制100ms 采集1s2Mbps控制99.99%媒体99.9%NA生产管理大区10 个/km2输电线路状态监测1s100k-35Mbps99%NA生产管理大区10 个/km21、变电站巡检变电站在线智能巡视系统可利用电力机器人、高清视频设备、红外摄像头等变电站在线智能巡视系统可利用电力机器人、高清视频设备、红外摄像头等，对主设备、继保室、端子箱、构支架、消防、土建设施及站内环境等进行自主巡视，代替变电站运维人员开展日常巡视、红外测温、表计抄录等大量重复性工作，可替代人员在暴雨、台风等特殊天气下开展设备巡视，为运维人员开展远程无人巡视创造条件，从而提高工作效率，降低现场作业风险。中国电信RedCap 场景白皮书Page 15 of 54图 2-6 变电站巡检应用场景根据国网山东电力统计，通过在线智能巡视系统可节约单次巡视时间、增加巡视频率，220kV 变电站现场例行巡视频次可由 1 周 1 次提高为 1 周 7 次，单次整站例行巡视时间由人工巡视 3 小时下降至机器巡视 1 小时；500kV 变电站现场巡视频次由 3 天 1次提高为 1 周 7 次，单次整站例行巡视时间由人工巡视 4 小时下降至机器巡视 1.5 小时，大幅提高运维效率。根据国家相关规划，预计到“十四五”末，国家电网现代设备管理体系初步建成，设备智能化升级和业务数字化转型取得突破，设备安全运行水平、质量管控水平、管理精益化水平、供电保障能力持续提升。相比“十三五”末，预计“十 四五”期间，国家电网输电线路长度将增长 49%，变电容量增长 39%，配电线路增长 45%，实现 220 千伏及以上轮式巡检机器人全覆盖，并全面推广应用到 110 千伏变电站，全面推动变电站在线智能巡视系统纳入新建变电站典型设计实现 220 千伏及以上轮式巡检机器人全覆盖，并全面推广应用到 110 千伏变电站，全面推动变电站在线智能巡视系统纳入新建变电站典型设计。2、输电线路巡检初步统计全国电网 35 千伏及以上输电线路回路长度 198 万千米输电线路回路长度 198 万千米，比上年增长3.4%。随着电网快速发展，输电线路、变电站、配电网等存量规模越来越大，相应的设备也越来越多，且分布式电站数量的增多，电力设备运维的工作量越来越繁重，而基层运检部门普遍存在人员配置率偏低、人力资源结构性短缺等问题，运维班组工作负荷不断上升，设备监控集约化与管理精益化之间的矛盾日益凸显，电网运维工作也由传统运维向智能化运维发展。1、摄像头1、摄像头通过在摄像头、融合传感终端上加载线路缺陷、故障及通道隐患识别、诊断模组，中国电信RedCap 场景白皮书Page 16 of 54实现输配电线路通道隐患和本体缺陷的智能识别及预警，提升输配电线路的实时监测能力。图 2-7 摄像头输电线路监测2、无人机2、无人机无人机电力巡检是通过无人机巡检代替传统人工的方式，对输电线路设备及周边环境情况进行巡视。早期，我国电力巡检以人力巡检为主，巡检人员通过肉眼观察、望远镜瞭望、红外测温检查和登塔核实等手段了解线路运行健康状况，该方式劳动作业强度大、巡视效率低、作业风险高，对巡检人员个人经验积累情况要求较高。随后国家电网尝试过载人直升机巡线，但仍存在成本高、灵活性不足和人员安全等局限因素。近年来，得益于无人机技术的进步和应用的拓展，为了弥补人力巡检、载人直升机巡检的局限性，无人机电力巡检应运而生。无人机利用其空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、激光雷达等多种机载设备，可对输电线路设备及周边环境情况进行全光谱的快速拍摄监测和数据采集无人机利用其空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、激光雷达等多种机载设备，可对输电线路设备及周边环境情况进行全光谱的快速拍摄监测和数据采集。通过人工或智能分析，可快速发现各类设备缺陷、隐患以及线路附近可能对线路造成 威胁的各类危险源，大幅度提高巡检质量、实现快速巡检、克服视距限制、保障巡检人员安全。2.1.2.2作业安全管控2.1.2.2作业安全管控随着电网规模不断扩大，基建、网改、技改大修等任务越加繁重，作业现场点多面广，一些小型、分散、临时的工作现场安全管控力度薄弱，容易带来监控盲区，人员作业高度依靠经验，现场安全管理难度也在不断增大。电力公司为加强作业现场安全管控，要求设备、配网、基建、营销、通信、信息、后勤专业、送变电公司、外部电力公司为加强作业现场安全管控，要求设备、配网、基建、营销、通信、信息、后勤专业、送变电公司、外部中国电信RedCap 场景白皮书Page 17 of 54建设项目施工作业全面执行“无视频不作业”。建设项目施工作业全面执行“无视频不作业”。在便携摄像头便携摄像头上融合图像分析模块、传输加密模块等采集传输模组，通过作业行为图像识别分析网关，实现作业过程全面可视化，作业现场违章行为的实时分析及预警，提升作业监管的智能化水平。通过智能安全帽智能安全帽还可以远方联动“云、管、边、端”网络架构的风险管控平台，安全帽具有 SOS、录像、对讲、照明等功能，有效保障一线作业人员的人身安全，提升巡查联动能力。图 2-8 电力系统作业管控架构图 2-9 电力系统现场布控球机和安全帽作业现场管控主要是语音通话和视频类要求，具体网络指标如下。表 2-7 作业管控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数作业现场语音通信600ms256Kbps99%NA管理信息大区按需部署作业现场视频600ms4Mbps99%NA管理信息大区按需部署中国电信RedCap 场景白皮书Page 18 of 542.1.3 远控类场景远控类场景2.1.3.1配电自动化三遥2.1.3.1配电自动化三遥配电自动化三遥主要包括：1、遥信1、遥信：其传输数据是对设备状态信息的监控，如告警状态或开关位置，阀门位置等。由终端上传到配电自动化主站系统(上行方向)；2、遥测2、遥测：其传输数据是电网的测量值信息，如被测电流和电压数值等。由终端上传到配电自动化主站系统(上行方向)；3、遥控3、遥控：通过与继电保护自动装置配合，实现配网线路区段或配网设备的故障判断及准确定位，其传输数据主要包括远程控制开关完成线路故障定位（定线、定段）、隔离（如断开开关）、恢复（如合拢开关）时的命令。由配电自动化主站下发终端（下行方向）。三遥是电网自动化的基本动作单元，通过对这三种基本单元的组合，配电自动化系统可以实现对电网运行状态的网络监测，并在此基础上通过对电网负荷、电源、故障等状态的计算分析决策，对配电网进行调度配置类高级业务。配电自动化（三遥）业务主要分为总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）5大业务，总体的数据量较小，以网络连接需求为主。各类子业务的内容为：总召业务总召业务：由主站发起，将目的从站采集的所有设备状态信息、告警信息（遥信）、测试模拟量的信息（遥测）上报到主站，监测网络各个从站的运行状态。遥信业务遥信业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为设备状态信息，如告警状态、开关分合信息等等。遥测业务遥测业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为从站设备采集到的设备模拟量值。遥控业务遥控业务：由主站发起，将远程控制指令通过网络传输到从站，控制从站下属设备的状态，如闸刀的分合。监测报文（心跳）业务监测报文（心跳）业务：由主站定时下发监测各个从站的在线状态。总体来看各个业务的通讯量均不大，数据包大小的典型值250B，以连接为主要诉求以连接为主要诉求。表 2-8 配电自动化三遥的通信技术要求中国电信RedCap 场景白皮书Page 19 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数配网自动化三遥1s20kbps99.9%生产控制大区X*10 个/km22.1.3.2秒级负控2.1.3.2秒级负控负荷控制，又可称为负荷管理，其主要是用来碾平负荷曲线，从而达到均衡地使用电力负荷，提高电网运行的经济性、安全性，以及提高电力企业的投资效益的目的。电力秒级负荷控制采用集中控制方法，由负荷控制主控站按改善负荷曲线的需求，通过与客户联系的通信装置及装设在客户处的终端装置，对客户的可间断负荷进行集中控制，其负荷控制响应时间为秒级。秒级负荷控制系统可以实现电力营销监控、电力营销管理、抄收、数据采集、负控控制等综合目的秒级负荷控制系统可以实现电力营销监控、电力营销管理、抄收、数据采集、负控控制等综合目的。秒级负荷控制应用的产业生态链成熟。之前秒级负荷控制应用主要用光纤作为通信手段，联系负控终端和负控主站，但由于光纤敷设成本过高光纤敷设成本过高，秒级负控应用未能大规模推广。负荷控制终端和负荷控制主站已在电力系统应用多年。随着 5G 硬切片承载电力控制业务的试点开展，秒级负荷控制应用中只需要将 5G 硬切片管道替代原来光纤管道。秒级负荷控制应用和配电三遥业务基本相同，均采用 IEC104 规约，主要分为总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）5 大业务，总体的数据量较小，以网络连接需求为主。各类子业务的内容包括：总召业务总召业务：由主站发起，将目的从站采集的所有设备状态信息、告警信息（遥信）、测试模拟量的信息（遥测）上报到主站，监测网络各个从站的运行状态。遥信业务遥信业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为设备状态信息，如告警状态、开关分合信息等等。遥测业务遥测业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为从站设备采集到的设备模拟量值。遥调/控业务遥调/控业务：由主站发起，将远程控制指令通过网络传输到从站，控制从站下属设备的状态，如闸刀的分合。监测报文（心跳）业务监测报文（心跳）业务：由主站定时下发监测各个从站的在线状态。表 2-9 秒级负控通信技术要求中国电信RedCap 场景白皮书Page 20 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数秒级负荷控制1s20kbps99.9%生产控制大区X*10 个/km22.1.3.3配网差动保护2.1.3.3配网差动保护现有配电网保护配置方式下，线路某处发生故障，将造成变电站出线开关跳闸，整条线路都会停电，然后依靠配电自动化主站进行故障隔离和供电恢复，整个过程往往持续几分钟至几十分钟，严重影响用户用电感受。随着分布式电源接入到配电网中，配电网故障电流等级、潮流方向发生了较大变化，传统的三段式过流保护已经难以满足配电网保护的要求。分布式差动保护能够实现故障区段的快速定位与隔离，但差动保护要求保护装置之间实时快速通信分布式差动保护能够实现故障区段的快速定位与隔离，但差动保护要求保护装置之间实时快速通信。配网差动保护的工作机制为：配电自动化终端 DTU 定期（可配置，一般设置为每个工频周期采用 24 次，即 24/20=0.833ms 发送一次消息）给同一条配网线路上的其它终端发送电流矢量值（Sv 原始值），DTU 终端通过比较两端或多端同时刻的电流矢量值，当电流差值超过门限值时判定为故障发生，并就地执行对应的差动保护动作；每一个保护终端都通过通信通道将本端的电气测量数据发送给对端，同时接收对端发送的数据并加以比较，判断故障位置是否在保护范围内，并决定是否启动将故障切除。中国电信RedCap 场景白皮书Page 21 of 54图 2-10 配网差动保护架构图配网差动保护场景的业务需求包括：1、业务隔离1、业务隔离：智能分布式配电自动化同样属于电力生产控制大区实时控制类（安全区 I）业务，按照国能 36 号文要求，电力生产控制大区必须和其它行业业务以及电力管理信息大区业务实现物理隔离。2、终端永久在线2、终端永久在线：智能分布式配电自动化终端同样需要保持永久在线状态，以保障配网线路上终端间随时都能实时发送业务。3、连续上行带宽需求3、连续上行带宽需求：保护终端的典型采集频率通常设置为 1200Hz，每隔 0.833ms发送一次数据，单次数据量为 245Byte，通信带宽需求为 2.36Mbps。由于配网故障发生是随机的，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。4、高精时钟同步/授时需求4、高精时钟同步/授时需求：在差动保护业务中，如果线路两端保护终端不同步将导致线路两端差动电流 IAIB 数值计算不准确，影响差动电流计算和保护逻辑判断的准确性。因此，需要通过高精度授时等技术来实现全网设备和采集量的同步对时。配网差动保护要求对时精度优于 3us。表 2-10 配网差动保护通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网差动保护80ms 2.5Mbps99.99%3us生产控制大区 X*10 个/km22.1.3.4配网自愈2.1.3.4配网自愈配网自愈是指不需要或仅需要少量的人为干预，利用先进的保护、控制手段，出中国电信RedCap 场景白皮书Page 22 of 54现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不影响非故障用户的正常供电或将其影响降低至最小。发展到现在，主要有就地控制、集中控制、分布式控制三种模式。图 2-11 配网自愈的模式表 2-11 配网自愈的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网自愈200ms0.5Mbps99.99us生产控制大区X*10 个/km22.2智慧工厂智慧工厂在智慧工厂的关键环节中，设备数字化、设备联网、生产数据采集、工艺监测、质量追溯以及物料管理等都可以由 5G RedCap 深度赋能在智慧工厂的关键环节中，设备数字化、设备联网、生产数据采集、工艺监测、质量追溯以及物料管理等都可以由 5G RedCap 深度赋能。其中，根据中国工业和信息化部定期统计和发布的设备数字化率、数字化设备联网率、关键工序数控化率三项反映指标，当前我国的装备数字化水平整体处于 40-50%的相对较低水平装备数字化水平整体处于 40-50%的相对较低水平，还有很大提升空间。国内工业企业在工业装备的数字化、联网化方面仍需加大发力，工业数据的全面采集是提升装备数字化的重要手段工业数据的全面采集是提升装备数字化的重要手段。图 2-12 我国设备数字化和联网率的整体水平中国电信RedCap 场景白皮书Page 23 of 54表 2-12 智慧工厂 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧工厂MES 数据采集SCADA设备联机数据采集AIDC 数据采集工业视觉仪表数据读取生产/园区监测危险区域巡检智能物流调度设备远程控制2.2.1 数采类场景数采类场景工业数据采集工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行实时高效采集和云端汇聚，是数字化转型的基础是数字化转型的基础。在人、机、料、法、环、测等全面联网后，便可通过人工输入、系统导入、自动感知、设备读取、视频采集、系统生成等方式，对设备数据、研发数据、生产数据、运维数据、管理数据、外部数据等各类生产运营管理所需的数据进行采集对设备数据、研发数据、生产数据、运维数据、管理数据、外部数据等各类生产运营管理所需的数据进行采集。采集到的数据应包含但不限于海量的关键价值数据、接口数据、信息化数据以及文档、图片、音频、视频等类型数据。2.2.1.1MES 数据采集2.2.1.1MES 数据采集中国电信RedCap 场景白皮书Page 24 of 54通过对海量生产数据的采集，形成模型仿真、孪生共智等数字孪生型应用的数据基础，并将相关业务分析在生产看板呈现。此类应用多基于 MES 平台，将产能预测、过程感知、转产辅助等功能与 MES 生产管理业务相结合，实现生产稳定高效运行。将产线设备的 MES 数据通过 CPE/网关接入 5G 网络。在该场景中，多个设备可以共使用1 台 CPE/网关，先通过交换机连接多台生产看板，再将生产 MES 数据通过 5G 网络与数据中心连接，将能耗数据、设备运营状况数据、产品生产质量与进度数据、库存实时状况数据能耗数据、设备运营状况数据、产品生产质量与进度数据、库存实时状况数据等，通过各类传感器采集后，通过 5G 网络实时呈现。MES 数据采集对带宽、时延要求不高，RedCap 的性能可以满足。表 2-13 MES 数采通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数MES 数据采集200ms1Mbps（数采）9 Mbps（文件传输）99.99%无X*100 个/5000m22.2.1.2SCADA 设备联机数采2.2.1.2SCADA 设备联机数采SCADA 数采型应用以生产设备联机为例。车间设备生产数据采集包括产出数据、工艺参数、设备状态信息、报警信息以及传感器的数字量/模拟量信号产出数据、工艺参数、设备状态信息、报警信息以及传感器的数字量/模拟量信号等。采集设备量大，单设备采集点多，有秒级和分级的长周期信号，也有毫秒级高速数据。多样的需求对网络时延和带宽都提出了较高的要求。图 2-13 SCADA 数据采集通过将数据采集终端基于 5G 接入 SCADA 系统，设备采集数据通过 5G CPE/网关传输到工厂的业务平台，有效的减少车间有线网络部署，优化车间布局，同时在云端实施设备状态监控，减少人员干预，降低生产和维护成本。部分 SCADA 联机数据采集对时延较高，RedCap 可以覆盖大部分需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 25 of 54表 2-14 SCADA 设备联机数采通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数SCADA 设备 连 机数据采集200ms（实时采集100ms；控制50ms）1Mbps（数采）9 Mbps（文件传输）99.99%无X*10 个/5000m22.2.1.3AIDC 数据采集2.2.1.3AIDC 数据采集在传统生产制造方式变革推动下，智能制造的发展将扩大对自动识别和数据采集（AIDC）技术设备的需求，通过工业手持智能终端的使用，传统生产制造方式得以变革，生产线实现无纸化作业生产线实现无纸化作业，车间内工序派工、报工、指导等环节的信息流转效率得到有效提升，生产进度得到实时监控。同时通过扫描记录条形码实时采集、上传数据建立可追溯信息库最终实现成本可控、产品总量可统计、产品档案可溯源等目的。AIDC在信息采集/追溯、仓储出入库、工艺指导、工序报工、缺陷检验在信息采集/追溯、仓储出入库、工艺指导、工序报工、缺陷检验等环节帮助生产制造企业完成信息化布局，提升企业生产效率、订单交付能力、库存周转水准三大智能制造关键指标，加快数字化升级。表 2-15 AIDC 数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数AIDC 数据采集 200ms1Mbps99.99%无X*100 个/5000m2表 2-16 AIDC 产品分类分类分类说明说明扫描枪、扫码枪主要用于条形码的扫描录入，是自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备手持智能数据终端（PDA）用于数据采集和智能应用，也同属于自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备条码打印机用于条形码的打印，是自动识别与数据采集行业条码赋码阶段设备RFID 无线射频通常被行业内划定到智能数据终端里面，是配合智能数据终端进行使用的，可以中国电信RedCap 场景白皮书Page 26 of 54设备辅 助智能数据终端达成快速扫描的目标固定设备主要为工业用固定式读码器2.2.2 视频类场景视频类场景2.2.2.1工业视觉2.2.2.1工业视觉工业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导工业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导，各行业细分应用场景不同，由于场景多变，客户需求具备“小批量、定制化”特点。表 2-17 工业视觉数采的应用场景行业主要应用场景次要应用场景行业主要应用场景次要应用场景3C 电子视觉在线（在线质检）视觉引导（自动生成轨迹）锂电池3D 缺陷检测在线质检纺织等轻工业视觉检测（质检）视觉引导（轨迹规划）仓储物流视觉引导视觉识别金属加工视觉引导（工件上料）视觉检测汽车3D 视觉检测视觉引导（工件上料）半导体视觉测量视觉检测医疗视觉引导视觉测量重工视觉引导视觉识别从工业视觉应用产品分类情况来看，2D 检测类应用产品最多，占比 50%，市场竞争更为激烈；其次是 3D 检测类，占比 20- 检测类应用产品最多，占比 50%，市场竞争更为激烈；其次是 3D 检测类，占比 20%，应用较少的是 2D 与 3D 引导定位类，占比均为 15%。以 3C、锂电、纺织和半导体行业为例，工业视觉检测的需求各不相同，定制化属性较高工业视觉检测的需求各不相同，定制化属性较高。通过 5G RedCap AI 的工业视觉解决方案，基于端 5G 网络 边缘云 云服务的协作，已成为未来智能化工厂标配解决方案，设备增加“眼睛”，让工厂质量检查和缺陷识别提升灵活性和零部件高效测量变得简单和高效。表 2-18 工业视觉通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数工业视觉检测 100-1000ms 4Mbps（单连接）99.99%无X*10 个/5000m2中国电信RedCap 场景白皮书Page 27 of 542.2.2.2仪表数据读取2.2.2.2仪表数据读取在制造生产等企业中，各位安全监控仪表数据采集和监控是数字化管理的基础，物联网系统的构建可以将设备数据进行实时采集，大大提升整体管理效率，对于异常情况进行及时报警。在构建物联网进行数据采集的过程中，往往会遇到以下的 3 大类问题，使得物联网监控系统构建受到很大阻碍：1、设备支持1、设备支持：一些传统指针仪表，并不支持数字化的采集方式并不支持数字化的采集方式，无法将模拟信号转化成数字信号，仅仅能通过仪表盘进行数据读取，无法进行物联网协议对接；2、协议开放2、协议开放：设备仪表厂家众多、协议众多，很多厂家协议并不对外开放很多厂家协议并不对外开放，往往数据对接要和仪表厂商进行进一步沟通，很难得到有效支持，阻碍了仪表设备数据对接；3、施工周期和成本3、施工周期和成本：由于受到设备协议、场地接线等影响，建设完备的物联网体系周期往往较长，由于受到设备协议、场地布线布网难度大等影响，建设完备的物联网体系周期往往较长，如表计设备多设置于管廊、地下室等偏僻地方，改造时布线布网难度较大、成本较高。通过视觉数采这类非侵入，易安装的方式实现对于各种类型仪表的图像采集，训练深度学习 AI 模型，实现对于仪表的自动化数字识别和传输，在物联网对接条件受到限制情况下，可绕开各类复杂协议、网络对接的问题，直接从图像数据中采集仪表数字通过视觉数采这类非侵入，易安装的方式实现对于各种类型仪表的图像采集，训练深度学习 AI 模型，实现对于仪表的自动化数字识别和传输，在物联网对接条件受到限制情况下，可绕开各类复杂协议、网络对接的问题，直接从图像数据中采集仪表数字。表 2-19 仪表数据读取通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数仪表数据读取100-1000ms4 Mbps99.9%无X*100 个/5000m22.2.2.3生产/园区监测2.2.2.3生产/园区监测制造园区视频监控应用主要面向园区内部道路、园区外部围墙、厂房室内安防等环境，通过视频技术，构建园区数字化管理能力，提升园区道路交通、安全安防、火灾隐患等管理手段。中国电信RedCap 场景白皮书Page 28 of 54图 2-14 园区视频安防应用5G RedCap AI 视频监控，主要场景有园区及车间的安防视频监控，产线工人日常作业规范监控。生产产线工人日常作业中，利用 5G 将产线监控视频回传到企业 AI 平台，对产线关键岗位员工作业行为进行智能分析，如动作是否标准/步骤是否缺失/动作是否超时等，加强对关键岗位作业规范的管控，从而提升产品的合格率及流程的不断优化改进。以某工厂为例，利用 5G 将产线视频监控接入生产内网，用于实时监控产线电子检漏、电气安全检测、运转测试、工序检验等多个关键岗位人员的动作，并从质量控制云进行基于 AI 的工艺行为识别，提升关键岗位工艺质量管控效果，促进生产工艺持续优化改善。图 2-15 智能行为分析表 2-20 生产/园区监测通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数生产园区监测 300ms 4 Mbps（单连接）99.9%无X*100 个/5000m22.2.2.4危险区域巡检2.2.2.4危险区域巡检巡检机器人可对现场设备、温度、环境等信息全方位实时监控，并将监控数据上传后台，经过 5G AI 大数据分析，将相关结果展示在大屏，重要告警则以短信等方式提醒相关人员处理，从而实现自主巡检、运行数据实时监测、故障报警和应急处理等中国电信RedCap 场景白皮书Page 29 of 54功能。巡检机器人搭载有红外热成像功能、摄像机功能和危险气体监测等定制化功能。基于 RedCap 巡检机器人，利用 5G 网络进行实时数据回传，以智能机器人当前作业视角查看现场影像，同步更新巡检状态和掌握巡检进度情况。异常情况及时弹窗告警，降低安全风险。同时可将机器人获取的高清影像、红外数据以及识别成果进行归档整理，并对识别的表计读数、部件温度进行统计分析。对于无人机空中巡检，可以利用无人机机动灵活、视野全面、可搭载小型检测设备等特点，对长管廊带、烟囱、火炬、塔、球罐区等难以人工到达的地方进行高空全方位巡检，结合视频 AI 分析，解决人工检查难的问题，可大大提高巡检效率，降低人员巡检安全风险。通过平台设定配送路线，实现无人机远距离配送的功能。全面提高运送效率，降低人工和时间成本。表 2-21 危险区域巡检通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数危险区域巡检 300ms4Mbps99.9%无X*100 个/5000m22.2.3 远控类场景远控类场景2.2.3.1智能物流调度2.2.3.1智能物流调度物流环节是生产制造不可或缺的业务场景，包括来料运输存储、生产零配件运输和产品仓存储运输等核心环节。由于物流设备移动性较强，基于 5G 无线通信构建工厂物流通信网络，不仅能实现业务管理扁平化，更进一步提升物流作业效率。其中，AGV/AMR/叉车是支持厂区物流的重要应用场景，RedCap 可以满足 AGV/AMR/叉车的调度需求，对接 WMS 系统，WCS 系统，实现全流程自动化。AGV 调度系统需要对缓存订单任务、对接设备信息以及系统内的各辆 AGV 状态信息进行实时交互和分析，动态调整 AGV 运行路径和任务，确保 AGV 系统能够以最快效率完成系统订单任务。常规 AGV 运行速度约 0.5-2m/s，叉车运行速度约为 5-10m/s，交互频次周期500ms，常规数据包包含与远程控制系统服务器 RCS 间关于电池，温度，电压状态以及任务信息的交互。因此，对 AGV/AMR/叉车的作业，需要考虑复杂的环境下的全覆盖，并且网络性能要满足待命点接收指令、作业开始，完成搬运、行驶、装卸再回到待命点业务流，中国电信RedCap 场景白皮书Page 30 of 54计算支持 AGV/AMR/叉车周期作业所需的网络 RTT 时延和稳定性。企业部署基于 RedCap的 AGV/AMR/叉车应用，采用 5G 网络可以提供稳定可靠低时延的无线网络，并支持大量终端的并发接入，提升作业效率。表 2-22 智能物流调度通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数智能物流调度50ms2 Mbps99.99%无X*10 个/5000m22.2.3.2设备远程控制2.2.3.2设备远程控制现场产线控制，主要包括对产线 PLC、产线 I/O、设备运动控制，其网络流量一般具备周期性特征，根据不同的控制对象，其网络时延和丢包等关键指标参数存在差异化的需求。在实际的工业生产中，有大量设备的生产数据需要通过工业网关服务器作为统一接口处理，实现海量设备协议统一后提交至 SCADA 平台，并作为应用数据计算。在业务作业的数据交互过程中，存在不同的交互周期，从而带来网络流量的不同业 务 模 型。根 据 典 型 的 SCADA 平 台 配 置 分 析，可 将 其 交 互 周 期 归 纳 为50ms/100ms/1000ms/3000ms 四类典型档位，同时超时周期可分为 50ms/100ms/1s/3s四挡。该类应用数据包较小但单车间的连接有较高密度。例如工厂中的远控天车，通过对行车进行视频远控改造，通过行车上安装的摄像头和 PLC，行车司机在中控室观看多路实时视频进行操作，完成行车所有动作如吊车吊具精准移动、抓举废钢等。5G 的大带宽低时延可实现龙门吊远程控制场景中监控视频回传，PLC 可靠通信，大幅度降低行车视频远控改造成本和改造门槛。图 2-16 远控天车架构远程控制的应用对带宽要求不高（非高清视频场景），但是对时延和可靠性要求较高，RedCap 可以满足部门远控的需求。通过 5G 高实时、稳时延的通信网络，将现场海量的 OT 数据及时传输，提高了生产稳定性，并为数字孪生构建了良好的数据治理基中国电信RedCap 场景白皮书Page 31 of 54础。表 2-23 设备远程控制通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延可靠性时延可靠性单连接速率满足度单连接速率满足度可靠性可靠性连接数连接数设备远程控制100ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.3智慧矿山智慧矿山智慧矿山在数采、视频和远控领域均可使用 RedCap 进行赋能，在数采领域主要包括设备数据采集和作业人员数据采集场景；在视频领域主要包括安全监控场景；在远控领域主要包括电铲远控场景和矿区自动驾驶场景等。表 2-24 智慧矿山 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧矿山设备数据采集作业人员数据采集安全监控电铲车远控矿区自动驾驶2.3.1 数采类场景数采类场景2.3.1.1设备数据采集2.3.1.1设备数据采集主要包括对固定设备的设备信息及运行状态检测，对移动装备的位置、状态、安全情况进行状态感知。要求系统在黑暗、潮湿、多粉尘的环境条件下完成远程设备数据采集并实时传输。能够对固定设备的状态检测，对移动装备的位置、状态、安全情况进行感知和智能调度。具备预防检测服务，对设备参数、运行状态的综合分析，增中国电信RedCap 场景白皮书Page 32 of 54加井下设备批量操作、故障急速定位处理、分钟级算力监测、远程多中心操作等核心功能，保障日常运维操作。通过 Redcap 终端实现 5G 网络接入，对矿车、挖机、钻机实时监控运行状态、视频数据进行实时采集和监控，并通过遥控驾驶舱下发控制指令，将生产人员从现场撤离，避免作业风险。表 2-25 设备数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数设备数据采集200ms256Kbps256Kbps9 Mbps（文件传输）99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.1.2作业人员数据采集2.3.1.2作业人员数据采集通过嵌入 RedCap 模组的智能终端，对作业人员的位置信息、生命体征信息、作业安全信息进行监测，在采集作业人员信息的同时，还需要对实现视频传输、通话等功能，对作业人员进行更加全面的防护和作业指导。表 2-26 作业人员数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数作业人员数据采集200ms256Kbps256Kbps4 Mbps（视频）99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.2 视频类场景视频类场景利用通过认证的摄像头，对重点区域设备运行状态和人员综合状态进行检测。以视频图像为处理单元，实现对设备异常工况、人员三违行为（违章指挥、违章作业、违反劳动纪律）的图像识别、自动定位人员及设备隐患并感知预警，从而实现对人、移动设备之间的智能调控和作业流程监管。AI 视频业务需要 5G 的高速上下行速率的能力，并可以按需增加边缘计算能力。利用无人机，对矿山进行巡检，结合 AI 图像识别，对矿区进行日常巡检；爆破期间，爆破区域实现智能化警戒，自动识别人、动物、矿车等后，及时告警。中国电信RedCap 场景白皮书Page 33 of 54表 2-27 矿山视频场景通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数矿山视频200ms4Mbps99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.3 远控类场景远控类场景2.3.3.1电铲远控2.3.3.1电铲远控电铲是千万吨级露天矿山主要采掘设备之一，生产率高，作业率高，操作成本低，是采矿业公认的机型。采掘工作面环境复杂，地质条件相对而言比较恶劣，水、瓦斯、顶板、粉尘等自然灾害的潜在威胁普遍存在，采掘工作面的少人化、无人化一直是矿山智能化转型的一个重要方面。电铲远控主要由控制流和视频流两种业务流构成，其中控制流需要由低时延高可靠的要求，视频流需要保障多个摄像头的上行容量，维持视频的流畅。电铲车可通过内嵌 RedCap 模组或 CPE 的方式接入 5G 网络。表 2-28 电铲远控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时连接数连接数电铲远控50ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%NA按需部署2.3.3.2矿区自动驾驶2.3.3.2矿区自动驾驶地上矿卡的业务场景主要包括矿卡车辆的无人驾驶系统建设、辅助自动驾驶系统建设，用于实现矿料的自动运输，降低人员的实际参与度，增强员工安全性。无人矿卡的系统要求包括需具备实时数据采集、高精度定位、稳定运行性能；能在阴天、潮湿环境下进行稳定运行，不可产生因环境影响的长时间停车；能在特定多粉尘条件（如车辆交汇处）实现正常运行，不可产生因粉尘影响的停车，能在大雨条件下实现安全中国电信RedCap 场景白皮书Page 34 of 54停车，不可产生因大雨影响造成的行车事故；需要露天矿无人运输系统运维功能。露天矿无人运输系统在面向操作用户层面，应包含平台上海品茶、智能调度、集成监视、统计分析、基础配置、系统设置等主要功能模块；车载无人驾驶硬件（雷达、天线、车载主控制器等）通过自身防水防尘设计或通过安装防水防尘外壳达到IP67级防水防尘；车载无人驾驶硬件（雷达、天线、车载主控制器等）通过自身设计实现-40C50C环境温度下工作等。对于无人矿卡，自动驾驶算法主要是由单车 AI 算法完成。5G 网络用于路径规划，关键数据回传。当自动驾驶算法失效的时候需要利用 5G 进行远程控制。无人驾驶矿卡可通过内置 RedCap 模组或 CPE 的方式接入 5G 网络。表 2-29 矿区自动驾驶通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时连接数连接数自动驾驶50ms2Mbps30Mbps（远程接管状态）99.99%NA按需部署2.4智慧港口智慧港口智慧港口的 RedCap 主要应用于视频和远控类领域，视频类主要包括智能理货和安全监控场景；远控类主要包括场桥/岸桥远控和港区智能集卡等场景。表 2-30 智慧港口 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧港口智能理货安全监控场桥/岸桥远程控制港区智能集卡2.4.1 视频类场景视频类场景2.4.1.1智能理货2.4.1.1智能理货中国电信RedCap 场景白皮书Page 35 of 54港口智能理货利用 OCR 技术，在装卸船、堆放、理货、验残、提箱、出关环节，识别集装箱箱号、装卸提箱状态、铅封有无、箱体残损程度等。通过 5G 网络将图像和视频数据快速实时回传至云端 AI 系统，借助智能 AI 系统自动识别与核销箱号、箱损、拖车号等海量人工重复劳动，实现理货作业信息作业自动化采集，提高准确率、效率。通过智能理货，一个理货员可同时监控和操作多个岸桥作业线，并可支持跨船舶作业；提供实时监控摄像机云台控制实时查看现场情况并进行异常介入。图 2-17 智能理货表 2-31 智能理货通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数智能理货200ms4 Mbps（单路）99.9%X 个/万 m22.4.1.2安全监控2.4.1.2安全监控港口监控划分为泊位、堆场、闸口、办公等多子区域系统，可实现对人流、物流的监控，及时发现异常行为，避免安全事故和违规操作的发生。摄像头可搭载 AI 功能，对异常行为进行智能识别，并通过 RedCap 上传后台。表 2-32 港口安全监控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数摄像头300ms4 Mbps99.9%X 个/万 m2中国电信RedCap 场景白皮书Page 36 of 542.4.2 远控类场景远控类场景2.4.2.1场桥/岸桥远控2.4.2.1场桥/岸桥远控传统场桥/岸桥操控现场作业环境艰苦，人工成本高，安全隐患大，通过场桥/岸桥远控方案，改善工人工作环境，减少司机数量，保证安全生产，同时可以降低港口成本、提高收益。通过 5G RedCap 的改造，于港口中控室（远程控制中心）的操作人员获取 TOS（码头营运系统）下发的调度任务后，根据场桥/岸桥上实时回传的视音频数据，通过操纵杆的 PLC-PLC 通信来远程实时控制场桥/岸桥抓手的移动操作和抓手抓取/放开等操作，实现集装箱的高效、有序堆放与转运。场桥/岸桥实现远程控制后，一个操作人员可以控制多台设备，降低人员空闲时间，提升作业效率，同时可以降低安全风险。无线化方案需要保证充足的连续覆盖效果，并满足 PLC 控制业务和监控视频回传业务的带宽、时延和包可靠性等诉求，在保证安全生产的前提下提升集装箱作业的效率。表 2-33 场桥/岸桥远控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数场桥/岸桥远控100ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.4.2.2港区智能集卡2.4.2.2港区智能集卡港区智能集卡的基本作业流程为：1、基于 TOS 系统的任务安排，智能集卡集群调度中心指定集卡启动作业；2、集卡车辆等待岸桥吊完成集装箱装载；3、集卡车辆按照中控室调度路线行驶并反馈车辆运行信息；4、集卡车辆将集装箱运入堆场交换区；5、轨道吊将集装箱从集卡取下并放置到指定的堆场位置。其中，AGV（Automated Guided Vehicle）自动导引车是现阶段自动化码头运输集装箱的工业车辆，它可以按设定的路线自动行驶至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物。AGV 车辆通过无线网络系统进行集中控制和调度，在全港口铺设了磁钉定位系中国电信RedCap 场景白皮书Page 37 of 54统的通道内全自动化运行。AGV 无人驾驶行走控制均由网络调度中心自动化控制。IGV（无人自动驾驶集卡）是未来港口水平运输工具一个重要发展方向。港口 IGV无人驾驶集卡利用商用集卡底盘改装，集成毫米波激光、毫米波雷达、摄像头等，利用高精度地图和定位，由控制中心监控 IGV 的位置、姿态、电量、载重等，下发车辆规划信息实现自主行驶，与 AGV 不同，IGV 不需要预埋磁钉，既可以应用于新建港区，也适用于存量港口，成本低。IGV应用需要支持车管平台调度和异常工况远程接管，IGV驾驶对通讯时延要求高，多台 IGV 在远程接管时存在视频回传需求。表 2-34 港区智能集卡通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延可靠性时延可靠性速率速率可靠性可靠性连接数连接数港区智能集卡50ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.5智慧城市智慧城市智慧城市的 RedCap 主要应用于视频类领域，主要场景包括安防监控、城市治理和车辆管理等。智慧城市的 RedCap 主要应用于视频类领域，主要场景包括安防监控、城市治理和车辆管理等。表 2-35 智慧城市 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧城市安防监控城市治理车辆管理表 2-36 智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求分辨率编码方式典型帧率速率时延720PH264/H265251-3Mbps1s1080PH264/H265252-8Mbps1s中国电信RedCap 场景白皮书Page 38 of 542KH264/H265254-10Mbps1s4KH264/H265306-12Mbps1s2.5.1 安防监控安防监控视频监控是安防产品的重要组成部分，也是安防行业的核心环节，其产品占整个安防产品的市场比重约为 50%。在政府一系列政策引导与“平安城市”、“雪亮工程”、“智慧城市”等项目的带动下，安防规模迅速扩大。城市安防监控主要是指公共安全和政府监督执法通过安装 5G AI 摄像头，对公共安全、违规车辆、违规作业等进行智能监控，控制中心可通过视频监控及时准确掌握现场动态，实时预警，提前干预。表 2-37 典型安防监控的通信技术要求2.5.2 城市治理城市治理1、社区治理社区治理的摄像头监管主要包括机动车/非机动车管理、高空抛物监测、垃圾分类管理、社区安全监管等。在社区治理的场景中，摄像头安装具有分布广和布点复杂等特点。2、工地管理通过摄像头在工地的部署，可以实现人员管理、作业现场管理、车辆管理、安全管理、质量管理等，满足各级监管部门、建筑开发商、施工单位和监理单位的需求，提升工地的智能化水平，降低安全风险。3、移动执法（1）城市管理部门的工作人员佩戴具有录像功能的终端，作为执法工作的重要可业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数公共安全小于 1s 4-10Mbps99%NA公安交管单独隔离大于 100 个/km2违规车辆小于 1s 4-10Mbps99%NA公安交管单独隔离大于 100 个/km2违规作业小于 1s 4-10Mbps99%NA生产大区隔离大于 100 个/km2中国电信RedCap 场景白皮书Page 39 of 54穿戴装备以提升执法的智能化水平。（2）在治理过程中，对部分重点区域需要通过搭载摄像头的无人机进行高空巡检，以提高巡检效率。4、应急管理通过摄像头，对城市设施的重要区域进行常态化监管，例如重要建筑、易内涝区域、危化品区域等。表 2-38 典型城市治理的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数社区治理小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离3050 个/km2工地管理小于500ms 4-10Mbps99%NA生产大区隔离2030 个/km2移动执法仪小于 1s4Mbps99%NA公安交管单独隔离10-20 个/km2应急管理小于500ms 4-8Mbps99%NA生产大区隔离5 个/km22.5.3 车辆管理车辆管理1、公交车/班线车通过车内搭载的摄像头，可实现对司乘的安全监管，有效防止危害公共安全的事件发生。当发生危险事件时，相关信息可立刻上传管理平台，以便快速采取应急措施。2、急救车通过 5G 网络实时传输医疗设备监测信息、车辆实时定位信息、车内外视频画面，便于实施远程会诊和远程指导，对院前急救信息进行采集、处理、存储、传输、共享可充分提升管理救治效率，提高服务质量，优化服务流程和服务模式。表 2-39 典型车辆管理的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数公交车/班线车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离3050 个/km2急救车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离10 个/km2中国电信RedCap 场景白皮书Page 40 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求渣土车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离10 个/km22.6其他场景其他场景表 2-40 其他场景 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗其他场景户外监控无人农机2.6.1 户外监控场景户外监控场景为了提升农林牧渔等户外偏远地区的智能化管理水平，视频监控成为技术方案的重要组成部分。但是受安装环境所限，其光纤部署和供电较为困难。当前的摄像头工作方式为太阳能电池板结合蓄电池为摄像头供电，通过 5G 网络实现视频传输。但 5G模组功耗较高，在连续阴雨天气或光照不强的区域，摄像头难以满足 7*24 小时工作。而 RedCap 的低功耗特性可以满足此类场景的需求，降低摄像头功耗，提升工作时间。2.6.2 无人农机无人农机农业机械是衡量农业现代化发展的水平的主要指标之一，目前中国主要粮食作物基本实现全程机械化，薄弱环节机械化进程也在加快推进。而利用数字化手段来提高中国农业装备的智能化程度，对于推动农业产前环节数字化进程具有重要意义。无人农机不仅可以实现智能互联，将农机工作状态数据上传管理平台，同时还可以实现农机的自动驾驶和远程控制。无人农机可通过内嵌 RedCap 模组的通信单元或外接 DTU接入 5G 网络。2.6.3 河湖监管河湖监管随着经济社会快速发展，我国河湖管理保护出现了一些新问题，例如一些地区入河湖污染物排放量居高不下，一些地方侵占河道、围垦湖泊、非法采砂现象时有发生。给河湖监管和治理带来难题，而河湖一般在郊区野外，网络和电力部署成本高，通过5GredCap 进行传输，同时使用太阳能进行供电，满足用户 7*24 小时对河湖监管的需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 41 of 543 RedCap 适配终端RedCap 适配终端3.1智慧电力终端智慧电力终端3.1.1 数采类终端数采类终端1、智能台区融合终端变电台区是智能电网的关键网络节点，配变终端设备（TTU）监测并记录配电变压器运行工况配变终端设备（TTU）监测并记录配电变压器运行工况，采样并记录电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数等参数，为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据，集计量、电能质量监测、配变工况监测、无功补偿功能于一体。在配电台区电力物联网规划提出后，国网内部提出“一台区一终端”规划在配电台区电力物联网规划提出后，国网内部提出“一台区一终端”规划，部分台区 TTU 与集中器开始融合出现了智能融合终端部分台区 TTU 与集中器开始融合出现了智能融合终端。智能融合终端归口于国网设备部，其产品定位主要为台区供用电信息采集、电表数据收集、就地化分析决策、协同计算等智能融合终端归口于国网设备部，其产品定位主要为台区供用电信息采集、电表数据收集、就地化分析决策、协同计算等，标准归口单位是中国智能配电与物联网创新联盟。2021 年下半年，国网发布台区智能融合终端技术规范，将远台区智能融合终端和能源控制器（公变）标准归口单位统一为国网科技部，未来智能融合终端和能源控制器（公变）招标有望合二为一。新版智能融合终端和能源控制器（专变）成为国网配电网智能化改造主要终端新版智能融合终端和能源控制器（专变）成为国网配电网智能化改造主要终端。新版智能融合终端（TTU）/能源控制器满足传统用电信息采集、公共事业数据采集、新型电力系统分布式电源接入与监控、充电桩数据采集分布式电源接入与监控、充电桩数据采集、需求侧数据采集、企业能效监测、智能家居应用等多种需求，并依托智慧物联体系的“云管边端”架构，具备信息采集和边缘计算信息采集和边缘计算功能，支撑营销、配电及新兴业务，集台区供用电信息采集、各采集终端和电能表数据收集、设备状态监测及通讯组网、就地分析决策、协同计算等功能。智能融合信息终端/能源控制器通过嵌入式 5G 通信仓5G 通信仓实现 5G 网络的接入。中国电信RedCap 场景白皮书Page 42 of 54图 3-1 嵌入式 5G 通信仓2、配网 PMU 终端PMU 型馈线自动化终端 FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能，可实现基于相邻终端处同步电流电压的差动原理的故障检测定位。FXU 有效克服了传统 FTU 依据单点电气量研判单相接地故障的算法“死区”，解决了高阻接地或系统电容电流水平低导致的单相接地保护拒动或误动问题，从原理上彻底破解了单相接地故障检测及保护这一难题。FXU 的故障检测具有“绝对选择性“，不存在传统级差保护配合困难、整定配置复杂等问题，可用于实现简单高效的馈线自动化（FA），完成秒级故障自愈。图 3-2 PMU 型 FTU 终端所以配网 PMU 为搭载相量测量技术的 FTU 终端，其 5网络接入方式与 FTU 一致其 5网络接入方式与 FTU 一致。3.1.2 视频类终端视频类终端1、电力巡检终端中国电信RedCap 场景白皮书Page 43 of 54表 3-1 轮式巡检机器人轮式巡检机器人可搭载可见光摄像机、红外热像仪、日盲紫外成像仪、拾音器可见光摄像机、红外热像仪、日盲紫外成像仪、拾音器等设备，支持全自主巡检。可支持 2D/3D 激光、惯性导航、自主避障及路径规划。机器人通过图像声音检测模组对电力设备温度、外观、放电、噪声等进行非接触信息采集。巡检机器人主要由智能巡检机器人本体、后台监控系统及故障诊断算法平台构成，巡检机器人本体和后台监控系统通过 WIFI、5G 等无线通信方式进行数据传输，故障诊断算法平台可与后台监控系统合并部署，也可单独部署，通过有线网络与后台监控系统通信。巡检机器人可通过内嵌 5G 模组、5GDTU 等方式接入 5G 网络。电力无人机巡检包括通道巡检和精巡检。精细巡检的对象主要为输电线路本体设备及附属设施，通道巡检的对象主要为线路通道环境精细巡检的对象主要为输电线路本体设备及附属设施，通道巡检的对象主要为线路通道环境，即架空输电线路路径所占用的土地和线路两侧一定范围内的空间区域。精巡检对输电线路绝缘子伞裙破损、销钉缺失、螺栓螺帽松脱、间隔棒损坏、防震锤移位、线夹发热 等细小缺陷进行可见光拍照或红外检测，精度可达销钉级见光拍照或红外检测，精度可达销钉级。精细巡检按照规范的作业流程和拍摄方法进行多航点路径规划，具有航线路径短、拍摄点位多的特点。单次起降巡检一般 3-5 基杆塔，每基杆塔拍摄点位一般为 20-50 个。2、配/变电房巡检终端配/变电所的主控室、通信室等房间内，由于需要监测的电气设备众多，如果采用传统的球形或者筒型的摄像机去完成状态监测，则需要部署大量的摄像机去满足可视角度的要求，而轨道机器人由于其具备轨道，可通过轨道移动加变焦的形式，针对性的观测具体设备表面，具备可视角度好，成像画面清晰，可巡检设备数量多等特点。中国电信RedCap 场景白皮书Page 44 of 54图 3-3 配电房巡检机器人轨道巡检机器人由合金轨道、巡检机器人（控制总程、升降机构、行走机构、旋转机构）、挂载（高清摄像头、红外热像仪、局放传感器、拾音器、SF6 传感器、臭氧传感器）等核心设备和辅助设备组成。为确保轨道巡检机器人在运行过程中的安全性，轨道巡检机器人搭载了激光避障模块，通过激光传感器实时探测其水平、垂直方向上的障碍物，一旦检测到障碍物，立刻停止运行，待障碍物移走后继续执行巡检任务。轨道巡检机器人通过轨道精确定位后（运动精度5mm，升降精度2mm），配合滑触线取电方式，真正意义上的实现 7*24 小时不间断高频率巡检。利用多节升降模块和双自由度云台，针对变电所内大量预标定采样点进行全覆盖检测；结合智能环境监测系统，全方位、大批量获取设备运行状态、环境信息。3、作业安全管控终端在便携摄像头上融合图像分析模块、传输加密模块等采集传输模组，通过作业行为图像识别分析网关，实现作业过程全面可视化，作业现场违章行为的实 时分析及预警，提升作业监管的智能化水平。5G 智能头盔是在传统头盔的基础上集成了录音、录像、高精度定位、语音播报、语音通话、SOS、AI 识别和多传感融合等功能的新型安全防护终端。4、摄像头线路巡检摄像头，通过在摄像头、融合传感终端上加载的线路缺陷、故障及通道隐患识别、诊断模组，实现输配电线路通道隐患和本体缺陷的智能识别及预警，提升输配电线路的实时监测能力。变电站安防监控摄像头，用于变电站的安全巡防。摄像头可直接嵌入 5G 模组。其中，摄像头也可接入边缘计算设备，通过边缘计算设备进行中国电信RedCap 场景白皮书Page 45 of 54数据处理和 5G 上传。3.1.3 控制类终端控制类终端1、配电自动化终端配电自动化三遥、配网差动保护和配网愈主要由 DTU（配电自动化站所终端）和FTU（配电自动化馈线终端）DTU（配电自动化站所终端）和FTU（配电自动化馈线终端）实现。PMU 型馈线自动化终端 FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能，可实现基于相邻终端处同步电流电压的差动原理的故障检测定位。表 3-2 配电自动化终端终端名称功能分类结构分类产品功能产品应用范围网络接入方式终端名称功能分类结构分类产品功能产品应用范围网络接入方式DTU（站所终端）三遥立式、卧式、组屏式等控制开关分合闸功能，具备测量数据，状态数据的远传和远方控制功能，可实现监控开关的灵活扩展开闭所、环网柜、配电室及箱变等电力专用 CPE/网关二遥动作型嵌入式开关就地控制功能，符合越限告警上送功能，单相接地故障的检测，告警及动作功能开闭所、环网柜、配电室及箱变等二遥标准型立式、壁挂式故障检测及故障判别开闭所、环网柜、配电室及箱变等FTU（馈线终端）三遥箱式、罩式满足控制开关分合闸，数据远传及远方控制功能柱上开关、小型环网柜电力专用无线数据终端和嵌入式无线数据通信模块（板卡级）二遥动作型满足开关就地控制功能，故障自动隔离和切除等柱上断路器、负荷开关、分段开挂等二遥标准型罩式分支开关的遥信和遥测等功能柱上断路器、负荷开关、分段开挂等其中，DTU 通过 5G CPE/网关实现网络连接（电力专用 CPE），DTU 通过 5G CPE/网关实现网络连接（电力专用 CPE），电力 FTU 通过无线数传终端或嵌入式无线通信模块（罩式专用）无线数传终端或嵌入式无线通信模块（罩式专用）实现无线网络通信。2、电力负荷终端负荷管理终端（又称为专变终端）针对大用户用能表具有数据采集、负荷控制、统计数据、越限报警、主动上报、停电管理数据采集、负荷控制、统计数据、越限报警、主动上报、停电管理等功能。上行可通过 5G、4G、RS232/485、Ethernet上行可通过 5G、4G、RS232/485、Ethernet 等多种方式连接到主站管理系统，与主站前置机交换数据、接收指令。下行通过 RS485下行通过 RS485 可以同时抄读多种国内外电表，负责抄表过程的控制以及电表数据的接收、存贮、统计与传送。终端可通过内置的 5G 通信模块内置的 5G 通信模块接入 5G 网络。终端可实现大中国电信RedCap 场景白皮书Page 46 of 54用户用电量的统计，为电力营销系统提供各类电量结算数据为电力营销系统提供各类电量结算数据，对大用户的负荷进行控制和管理大用户的负荷进行控制和管理，实现“削峰添谷”有序用电，对大用户电能表运行状况进行实时监控大用户电能表运行状况进行实时监控，对用电异常，进行实时监察用电异常，进行实时监察。3.2智慧工厂终端智慧工厂终端3.2.1 数采类终端数采类终端1、工业 CPE/网关由高性能工业级的微型处理器搭载嵌入式操作系统，以及装载了独立自主 IOT 软件组成的微型主机。它具有 232/485 串口、网口、WIFI 及 GPRS 模块等物理接口，既可与智能仪表、PLC 设备、触摸屏、SCADA/DCS 通讯完成数据的读取及本地存储，也具备通过 HTTP、Socket 和 MQTT 等协议与第三方（SCADA、MES）系统平台集成。其特点包括，部署灵活多样部署灵活多样：安装时可采用导轨式，也可采用机架式，还可定位安装。采用工业防护级金属外壳、无风扇扇热、电磁兼容性强、抗震抗干扰、宽温宽压设计，能在高温、潮湿、电磁辐射、粉尘、电压不稳等复杂恶劣条件下使用，适用于复杂的工业应用场景。提供多种物理通讯接口提供多种物理通讯接口：且接口扩展性强，能适用和匹配设备的不同通讯方式。丰富的工业通讯协议丰富的工业通讯协议：网关内不仅内置 modbus、modbusTcp、TCP/IP、OPC、DTL645 等常见通讯协议，而且兼具有西门子、三菱、欧姆龙等厂家 PLC 的私有协议。可与现场绝大多数设备控制器实现通讯，具有强大数据采集及传输能力。网关内置数据库网关内置数据库：支持数据本地存储，可有效预防数据的丢失。具有与第三方系统集成的常见通讯协议及二次开发 API/SDK 接口，可实现与第三方系统（SCADA、MES 等）快速集成。网络连接可靠性网络连接可靠性：工业网关需要保障通信的可靠性，部分场景需要保障低时延。还要设计软件与硬件双重看门狗技术，自动监测上报工作状态，当网关设备偶发异常时，要智能进行软件唤醒或硬件断电重启，保障设备回复正常运行，避免宕机造成的生产延误和损失。同时网关还应该支持多级链路检测机制，自动恢复网络正常。2、工业 DTUDTU(Data Transfer unit)，是专门用于将串口/LAN 口数据转换为 IP 数据或将IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，DTU 仅支持数据透传，不做协议和数据解析DTU 仅支持数据透传，不做协议和数据解析。DTU 的尺寸较小，重量较轻，可以十分方便的与设备进行融合，使其在不改变硬件结构的情况下，满足嵌入式小型安装需求，以快速实现联网中国电信RedCap 场景白皮书Page 47 of 54和数采。当前，DTU 是解决“哑终端”，尤其是具有移动性的“哑终端”联网的重要数采产品DTU 是解决“哑终端”，尤其是具有移动性的“哑终端”联网的重要数采产品。3、工业 RTURTU（Remote Terminal Unit）满足关键的工业数据数据采集需求，具备模拟量输入、开关量模拟量输入、开关量、多路 RS232 和 RS485 接口，系统采用安全隔离技术，支持远程管理功能和存储功能。兼容各类流量计、压力、水质分析仪、液位、工业串口摄像机、PLC、智能串口屏等仪器。一个 RTU 可以由几个、几十个或几百个 I/O 点组成，可以放置在测量点附近的现场。有些 RTU 还具备 PID 控制功能或逻辑控制功能PID 控制功能或逻辑控制功能等。由于部分行业的传感器输出的是模拟量，所以需要进行转换才能进行数据分析和传输，而 RTU 就可以实现此功能。4、边缘计算设备边缘计算可实现海量、异构的联接，满足业务的实时性要求，实现数据的优化，注重应用的智能性，同时保护安全与隐私。边缘计算在实时性、短周期数据、本地决策等工业数据采集场景方面有不可替代的作用边缘计算在实时性、短周期数据、本地决策等工业数据采集场景方面有不可替代的作用。5、PDA/扫码枪扫码枪主要用于条形码的扫描录入，是自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备。智能手持 PDA，用于数据采集和智能应用，也同属于自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备6、对讲机工业对讲机在一般对讲机的基础上，还有一些更为突出的特点。首先，工业对讲机的频率范围更宽广。由于工业环境的特殊性质，不同设备间的通讯需求也不同，因此工业对讲机拥有更广泛的频率范围，以适应不同场合的通讯需求。其次，工业对讲机的耐用性和抗干扰能力较强。在工业环境中，设备常常会遭遇到各种恶劣的条件，例如高温、低温、湿度等。而工业对讲机则能够在这些恶劣条件下稳定工作，保证通讯的顺畅进行。同时，它还可以抵抗各种电磁干扰，不易受到干扰的影响。工业对讲机还具备多信道功能。这一特点可以让用户在同一时间内，在不同的信道中进行通讯，大大提高了通讯的效率。工业对讲机的通讯距离更远。在某些大型工业现场，设备之间的距离较远，一般的对讲机很难实现远距离的通讯。而工业对讲机则能够实现较远的通讯距离，确保了现场通讯的需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 48 of 543.2.2 视频类终端视频类终端1、摄像头普通摄像头用于智慧工厂一般环境下的安防监控、生产监管等场景。摄像头可内嵌 5G 模组或通过边缘计算设备进行 5G 网络接入。2、特种摄像头特种摄像头应用于特殊环境，例如危化品区域、易燃易爆区域、粉尘环境、高温高适环境等，此类摄像头具有三防功能的高 IP 等级。3、工业相机工业视觉数采系统分为图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。工业相机与镜头是系统工业相机与镜头是系统成像器件，通常的视觉系统都是由一套或者多套这样的成像系统组成，如果有多路相机，可能由系统控制切换来获取图像数据，也可能由同步控制同时获取多相机通道的数据。工业相机按照芯片类型、扫描方式、分辨率大小、输出信号方式、输出色彩、输出信号速度、响应频率范围等有着不同的分类方法，种类繁多，需要根据应用需求进行选择。此外还包括光源、控制单元和图像处理计算单元。4、巡检机器人巡检机器人主要用于在危险区域代替人工巡检。机器人云台上可搭载摄像头、红外成像仪、气体传感器等装备，可以快速感知危险区域内的基本情况，并将相关数据上传至管理平台。3.2.3 远控类终端远控类终端1、AGV/叉车移动机器人在工业物流领域，按照应用环节分，具体可分为三大部分：产线物流、仓储物流以及园区物流。产线物流是指原材料、半成品等按照工艺流程在各个加工点之间不停顿地移动、转移的过程。产线物流规划是为生产作业服务的，必须服从生产作业对物流的整体要求。随着柔性制造能力需求的增强，智能化产线运输成为关键环节，AGV/叉车移动机器人通过智能移动和负载，为产线物流提供了高效的物料搬运能力。在此过程中，AGV/叉车需要与管理系统紧密交互并接受调度，其数据量不大，但对可靠性有一定要求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 49 of 542、PLCPLC，即可编程逻辑控制器，其在微处理器的基础上，融合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，是生产控制中最核心的控制装置，按 I/O 点数可分为小（256 点以下），中（2562048 点），大（2048 点以上）。3、边缘计算设备边缘计算设备除可应用于工业数采外，也可用于低时延应用的边缘端控制场景，通过边缘侧进行 AI 数据分析，并发送控制指令。边缘计算设备是在网络的边缘进行高效计算，从而解决远离云端服务器带来的数据处理延迟问题。在 AI 边缘计算设备中，最重要的部分是计算单元。这个单元负责处理和分析海量的数据，它包括一些处理器、内存和存储等硬件资源。这些设备也需要配备各种传感器接口，以便与各种传感器进行交互，从而实时获取环境数据。另外，它们也需要有网络接口、WiFi、5G 等，以实现与云端服务器的快速通信。为了保证设备的可控制性，它还配备了一系列输入和输出接口，包括 GPIO、I2C、SPI 等。最后，为了确保设备的稳定运行，它们都配备了电源接口。3.3智慧矿山终端智慧矿山终端3.3.1 数采类终端数采类终端1、CPE/网关/边缘计算设备矿山内的各类传感器通过 CPE 或网关的形式接入 5G 网络，若在数据侧需要进行分析，则引入边缘计算设备，在边缘侧进行数据处理和分析后，再上传系统平台。矿山作为工业生产的重要场所，对于工业网关的要求十分严格。在矿山环境中，首先，矿山工业网关必须具备高度的稳定性。由于矿山的工作环境十分恶劣，包括各种复杂的地形地貌和气候条件，因此工业网关必须能够稳定地工作，不受外界环境的干扰，保证数据传输的可靠性和稳定性。其次，矿山工业网关需要具备高效的数据传输速度。在矿山生产过程中，需要实时传输大量的数据，比如监控视频和传感器数据等等。第三，必须具备严格的安全性。由于矿山生产过程中存在各种安全隐患，因此工业网关必须能够保障矿山生产过程的安全可靠，能够实时监测和防范各种安全风险，预防事故的发生。第四，需要具备耐用性。由于矿山环境的特殊性，设备很容易受到磨损和破坏。因此，工业网关必须具备优良的耐用性，能够在长期使用过程中保持稳中国电信RedCap 场景白皮书Page 50 of 54定的性能表现，不需要频繁更换和维护。最后针对存在爆炸性气体的矿山，工业网关还需要具备防爆功能，能够保障在易燃易爆环境下的人员和设备安全。通过采用防爆设计和技术手段，工业网关能够在高风险环境下安全运行，从而为矿山安全生产提供有力的支持。2、智慧安全帽5G 智能安全帽通过集成智能传感、人工智能、高精度定位等技术，实现对作业人员的安全监管和远程指导，拥有的功能包括智能传感：支持佩戴检测、生命体征检测、高度检测、电压感知、跌落碰撞检测等功能；智能记录：支持录像、拍照、录音、实时视频录制等功能；智能识别：支持二维码识别、射频识别、人脸识别、行为识别等功能；平台联动：支持远程指导、电子围栏、风险预警、大数据分析等功能；安全管理：支持人员绑定、高精度定位、SOS 等功能。3、智能手表矿工专用智能手表可以实现生命体征监测、行为监测、实时语音和高精度定位等功能，为矿工提供充分的安全防护。4、防爆手机本安防爆手机是一种特殊的手机，它可以在煤矿、化工等危险环境下使用。手机采用了更加坚固的外壳和更加安全的电路设计，能够有效防止因意外碰撞、高温、火花等原因引起的爆炸或火灾事故。防爆手机还可以用在石油化工等危化品生产、运输和仓储等领域。5、智慧矿灯集成Redcap模组的智慧矿灯不仅是矿工必备的安全照明工具，还可以集人员定位、集群通话对讲、视频记录仪、健康监测、有害气体检测等多功能于一体。从而推动作业标准化，实现作业的可视、可管、可回溯，助力矿山用户解放员工双手，保护员工安全，提高生产效率3.3.2 视频类终端视频类终端1、特种摄像头智慧矿山由于环境特殊，安装的摄像头需要通过“煤安”/“矿安”认证，拥有一定的三防等级。2、巡检无人机中国电信RedCap 场景白皮书Page 51 of 54巡检无人机搭载摄像头，可以对矿区整体进行巡视，对危险区域进行无人化重点巡视。3.3.3 控制类终端控制类终端1、电铲车电铲车是矿山采掘的核心装备，智能化是电铲车的重要发展方向。电铲车可以基于 5G 网络条件，通过摄像头、防撞雷达、倾角仪、陀螺仪等设备将电铲的数据信息反馈至远程控制室，再通过控制数据流进行电铲车的远程遥控。2、无人矿卡/宽体车无人矿卡/宽体车通过激光雷达、毫米波、相机多传感器深度融合网络技术，实现环境感知。感知系统可确保在矿区粉尘、雨雪雾、剧烈震动和极端低温等恶劣工况的使用需求，实现车辆颠簸行驶过程中的高鲁棒性多目标的检测和跟踪。无人驾驶卡车具备复杂场景智能决策与自主路径规划能力，引导车辆安全完成作业任务，可适用于实际生产中的各种极端装载、卸载道路条件，确保在生产过程中的高效和安全。3.4智慧港口终端智慧港口终端3.4.1 视频类终端视频类终端港口的视频类终端主要包括摄像头。由于港口的特殊环境，根据工作位置，智慧港口所用的视频类终端需要具备盐雾、高湿、台风、暴雨等气候条件的适应性。3.4.2 控制类终端控制类终端港口控制类终端主要包括智能集卡和场桥/岸桥。智能集卡可以通过 CPE 接入 5G网络，依托车机进行集卡的远程控制。场桥/岸桥通过 CPE 接入 5G 网络，根据视频的回传信息，通过 PLC 进行远程控制。3.5智慧城市终端智慧城市终端1、摄像头城市安防监控和社区治理的终端主要为摄像头，部分摄像头需要搭载 AI 功能，例如高空抛物、人/车识别、垃圾分类、行为监测等。摄像头可以通过直接内嵌 RedCap模组或边缘设备接入 5G 网络。公交车/班线车等车辆可通过车载监控主机（MNVR）终中国电信RedCap 场景白皮书Page 52 of 54端接入 5G 网络，急救车可通过 CPE 接入 5G 网络。2、音视频记录仪视音频记录仪是集超高清视频录制、视频回传、语音对讲、实时定位、轨迹记录、智能巡查等功能于一体的数字化记录设备，可实时捕获工作现场动静态数据。为满足行业客户多样化需求，可选择性提供 AI 智能识别、智能防抖、多业务并发传输等能力。产品关键功能：1)智能识别：支持视频智能算法，具有目标识别、目标检测、特征值提取等功能。2)智能广角：支持广角镜头设计，可提供 4K 高清视频画质传输能力；3)智能防抖：支持智能防抖算法，视频压缩算法，可提供移动场景下稳定拍摄能力；4)自动关联：支持通过蓝牙、NFC、二维码等方式的业务单与视音频证据文件自动关联；5)多端协同：支持协同管理、异设备互通、实时融合指挥调度等功能；6)安全保障：支持数据加密、安全传输等功能。应用范围：适用于市政、交通、能源等多个行业领域。典型应用场景：公安执勤执法、市政执法、危险识别、线路巡检等应用场景。3、视频 NVR/5G近年来，安防监控在城市治理及社区安防管控中已有较多的监控设备部署，投入较大，为节省改造时间和改造成本，通过将原有的 IP 有线摄像头接入 5G NVR 或者 AI视频盒，不仅能最大限度地利旧以节约投入，还能快速地将普通的安防监控设备接入5G RedCap 网络，实现无线化及智能化改造。3.6其他类终端其他类终端1、太阳能摄像头太阳能摄像头搭载光伏板和蓄电池，一般用于户外场景，对 IP 等级有一定要求，同时对功耗要求严格。2、无人农机农机种类较多，包括耕整地机械、种植施肥机械、田间管理机械、收获/后处理机械、搬运机械、排灌机械等。通过嵌入 RedCap 通信模组或通信单元，可以对农机实现中国电信RedCap 场景白皮书Page 53 of 54智能化管理和控制。3、安全帽建筑工地：各省市的工地监管平台要求重要人员上传定位信息考勤，重要事项（如隐蔽工程）需要录像并上传平台集中存储电网检修：电网临时作业，线路施工要对现场的作业动作进行记录，远程监控铁路巡检：铁路巡检需要对现场巡检过程进行记录，远程监控通过在安全帽摄像机嵌入 RedCap 通信模组或通信单元，实现视频的实时查看和回传。4 电信策略电信策略4.1整体策略整体策略RedCap 的产业推进将以场景方案为牵引，以生态建设为基础。RedCap 的产业推进将以场景方案为牵引，以生态建设为基础。RedCap 将作为 5G方案的重要组成部分，以满足场景客户的多样化需求。通过场景方案的牵引，RedCap可实现快速落地和规模复制，进而推动产业链加速成熟。RedCap 场景方案的规模应用需要产业界通力合作，产业链环节缺一不可，否则将无法形成全栈式解决方案。通过生态建设的夯实，RedCap 可实现芯模端网全栈式协同发展，助力场景方案规模落地。可以看到，场景方案和生态建设相互促进，共同推进产业不断演进。首先，在场景方案上，形成从场景需求挖掘到场景标杆打造，再到场景规模复制的发展路线，不断推动基于 RedCap 的端到端解决方案与场景应用深度结合首先，在场景方案上，形成从场景需求挖掘到场景标杆打造，再到场景规模复制的发展路线，不断推动基于 RedCap 的端到端解决方案与场景应用深度结合。具体而言，在 5G 数字化转型项目的基础上识别和挖掘 RedCap 需求，基于需求在重点场景打造标杆，深度淬炼 RedCap 解决方案，将终端、连接和平台形成标准化产品体系。依托重点场景的标杆效应和方案积累，快速形成规模复制能力，并持续拓展应用场景，将 RedCap更加广泛地融入到千行百业的 5G 数字化转型项目建设中。其次，在生态建设上，以检测认证、行解孵化和生态汇聚为抓手，促进产品优化和加强各方深入合作，打造双赢局面。其次，在生态建设上，以检测认证、行解孵化和生态汇聚为抓手，促进产品优化和加强各方深入合作，打造双赢局面。对于检测认证，积极制定 RedCap 模组及终端检测标准，按需发布与滚动更新规范，并依托标准组织各方开展多个实网环境下试商用模组和终端的端网兼容性测试，以及围绕重点行业应用场景开展相应终端产品的重要功能、性能试点测试和入库测试认证。同时针对 RedCap 检测展开培训和整改服务，根据测试中国电信RedCap 场景白皮书Page 54 of 54过程中发现的问题制定终端侧优化解决方案（包括并不限于产品的标准化、产品的性能）和网络侧优化解决方案，推动 RedCap 终端与平台和解决方案的适配。针对端侧认证入库测试，携手仪表和网络设备商搭建 RedCap 芯片认证和模组/终端入库测试实验室环境及勘测现网测试路线。对于行业解决方案孵化，联合生态伙伴进行模组和终端研发以及解决方案打造，形成针对重点行业的全栈 RedCap 解决方案。同时，依托场景客户需求和 5G 数字化转型项目，通过实验室、现网的测试和方案验证，支撑 RedCap 在重点场景的应用落地。对于生态汇聚，通过 RedCap 生态平台搭建和活动组织充分为生态伙伴提供交流空间，为产业界的共同发声和方向引导提供支持；通过资源对接和RedCap 能力输出为合作伙伴赋能；通过生态合作体系的构建，为集团与 RedCap生态伙伴的合作打通渠道。4.25G 能力魔方5G 能力魔方为了满足行业对于 5G 网络定制化程度高、性能差异大的业务需求，进一步释放 5G应用规模发展的潜能，中国电信发布了 5G 能力魔方，通过拉通 5G 定制网项目六个业务维度，实现行业应用可视、性能需求可读、技术方案可译、商务模式可解的灵活组合业务方案能力；同时，基于 600 余个项目的实践经验，5G 能力魔方归纳提炼远程控制、工业视觉、智能巡检等行业应用场景需求解析模型 40 余个，电子制造、港口、急救等行业及通用场景能力模型 10 余个，以及网络容量、覆盖模型等业务经验模型，可面向 5G 全连接工厂、智能交通、卫健医疗、智慧教育等行业提供更灵活的 5G 定制网项目售前服务和可推广的优秀案例经验，有力的展现出“百案千面”的规模效应。同时，5G 能力魔方积极推进 5G 与行业系统及装备的融合应用能力构建，形成 5G AGV、5G AR/VR、5G 双域专网等 5G 融合应用、网络及终端的产品方案体系，促进 5G 在实体经济和民生服务领域中更广范围、更深层次、更高水平的深度融合。5G 能力魔方包括业务需求面、技术参数面、原子能力面、标准产品面、业务方案面和商业模式面。通过六维积木式组合，实现场景精准适配、能力多维构建以及方案快捷交付，规模复制。RedCap 作为中高速 5G 物联网的重要拼图，将成为 5G 能力魔方的关键组成部分之一。

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 证券研究报告2023年11月13日行业：通信增持（维持）三大技术趋势助力行业成长，现象级终端产品带来产业新增量卫星通信行业深度报告分析师：刘京昭 SAC编号：S08705230400052主要观点 三. 

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 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 卫星互联网行业专题报告 为什么我们要重视 SpaceX 星舰进展？2023 年 11 月 13 日 星舰最初由马斯克火星殖. 

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分析师分析师潜在市场前景广阔，我国星网计划蓄势待发卫 星 互 联 网 行 业卫 星 互 联 网 行 业 深 度深 度 研 究 报 告：研 究 报 告：证券研究报告|2023年11月12日李鲁靖李鲁靖登.

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2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录 目录 一、卫星导航概述.1 二、卫星导航市场空间及发展现状.4 三、北斗卫星导航系统.8 四、卫星导航产业链及驱动因素.14 五、卫. 

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中国电信 5G NTN 技术白皮书 天地一体、手机直连2 2023023 年年 1 11 1 月月目录目录第一章第一章引言引言.1第二章第二章5G5G NTNNTN 应用场景及生态应用场景及生态.22.12.1手机直连卫星手机直连卫星.22.22.2汽车直连卫星汽车直连卫星.42.32.3其他应用场景其他应用场景.52.42.45G5G NTNNTN 产业生态产业生态.6第三章第三章5G5G NTNNTN 技术标准进展及面临挑战技术标准进展及面临挑战.83.13.13GPP3GPP 标准进展标准进展.83.23.2CCSACCSA 标准进展标准进展.113.33.35G5G NTNNTN 当前挑战当前挑战.12第四章第四章5G5G NTNNTN 组网架构组网架构.154.14.15G5G NTNNTN 网络架构概述网络架构概述.154.24.25G5G NTNNTN 组网架构展望组网架构展望.16第五章第五章5G5G NTNNTN 技术思考及实践技术思考及实践.195.15.1芯片一体化增强芯片一体化增强.195.25.2终端模组增强终端模组增强.205.35.3无线空口增强无线空口增强.235.45.4核心网增强核心网增强.255.55.5NTNNTN 容量评估容量评估.275.65.6NTNNTN 测试验证测试验证.285.75.7手机直连演进路线手机直连演进路线.31第六章第六章总结总结.33缩略语缩略语.35联合编写单位及作者联合编写单位及作者.38中国电信 5G NTN 技术白皮书1第一章第一章引言引言5G NTN（5G Non Terrestrial Network）是面向卫星通信和低空通信等新应用场景的重要演进技术，标志着 5G 从地面走向了空间。5G NTN 基于 3GPP 开放标准，可实现卫星通信与地面通信体制兼容，借助手机直连，可充分利用和分享地面 5G 的产业链和规模经济效益，快速扩增卫星通信产业规模。5G NTN 是星地融合通信发展的主流方向，主要包括 IoT NTN 和 NR NTN 两条技术路线。前者基于 NB-IoT 技术演进而来，侧重支持物联网业务，提供低速数据传输、短消息等功能；后者基于 5G NR 技术演进而来，侧重支持宽带数据、语音和固定无线接入等功能。5G NTN 为下一代空天地一体化融合通信系统奠定了重要的技术基础，目标是达成 6G 一张网，实现统一空口传输、统一接入控制、统一鉴权认证和统一组网架构，实现星地无感切换。近年来，随着卫星互联网、手机直连和天地一体等新技术的不断涌现，国内外产业各方均加快了针对 5G NTN 的标准、能力以及应用创新的试验，成功进行了大量 5G NTN 原型试验，芯片、终端和网络设备等产业各方均大力推进 5G NTN的技术预研。中国电信作为国内同时拥有卫星移动通信和地面移动通信运营牌照的基础电信运营商，一方面，承接和组织我国“天通一号”卫星移动通信系统的民用运营，另一方面，紧跟国家“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施建设”战略，加快推进天地一体能力构建，积极探索 5G NTN、6G 等未来网络标准技术与应用，基于高轨卫星开展了大量的 5G NTN 技术试验和应用验证。本白皮书基于国内外标准组织关于5G NTN技术体制的研究现状及演进态势，提出中国电信有关 5G NTN 的标准、架构及关键技术的展望，并结合卫星、核心网、无线网、终端、芯片等关键环节的方案论证、测试结果和性能评估，形成5G NTN 技术演进的发展建议，为中国电信未来网络及业务演进提供战略参考。中国电信 5G NTN 技术白皮书2第二章第二章5G5G NTNNTN 应用场景及生态应用场景及生态5G NTN 能提供媲美地面移动通信网的相同业务服务，包括语音、短信、物联、社交、视频等。一方面，5G NTN 技术适用于应急通信、交通、矿产、油气、电网及海事等行业场景；另一方面，5G NTN 技术借助手机直连卫星等技术，逐步拓展到普通大众消费群体，在增大存量用户黏性的同时，提升了用户 APRU 值。基于 5G NTN 技术构建的天地融合网络，通过星间链，支持高中低轨卫星资源协同，与地面组合形成一张网络，服务手持、船载、车载、机载等用户群体，如图 1 所示。图 1 5G NTN 应用场景示意图本章将介绍手机直连卫星、汽车直连卫星和卫星互联网等三大典型场景。2.12.1 手机直连卫星手机直连卫星手机直连卫星能满足人们对“永不失联、永远在线”的需求，提供全区域、全维度的泛在连接服务。经济效益与需求双轮驱动下，技术的突破推动手机直连业务成为大势所趋。其应用场景包括旅游探险、应急救灾、蜂窝补盲等。1.户外旅游探险。游客身处户外、沙漠、高山或者乘坐游轮时，经常面临地面网络无信号的窘境。如 2023 年五一期间，新疆、甘肃、青藏等边疆地区成为旅游热门地，光新疆地区接待游客超 800 万人次，手机直连卫星业务可较好满足游客在偏远地区的通信需求。2.应急救灾通信。遭遇重大灾害时，成片的基站损毁失能，造成断网停服。如今年 8 月北京、天津、河北和黑龙江等地水灾期间，地面通信一度中断，应急中国电信 5G NTN 技术白皮书3救援部门通过卫星电话实时掌控受灾区域的人员情况成为刚需。3固定及蜂窝网络覆盖补充。从全球来看，目前尚有 80%以上的陆地区域和 95%以上的海洋区域缺少地面网络覆盖，在人烟稀少的深山、森林、沙漠等区域，地面网络部署成本过高或难度过大。当地牧民、科研人员使用卫星业务是一种相对经济的通信手段。图 2 手机直连卫星主要应用场景根据中国信通院分析报告，2023年1-8月国内市场手机总体出货量累计1.67亿部，预估 2026 年将达 3.14 亿。5G NTN 属于 3GPP 标准技术，基于海量普通手机用户群体及产业规模，可以大幅降低卫星芯片、终端模组、手机的成本，使手机直连卫星具备经济可行性，三年内预估 NTN 芯片出货量有望突破 5000 万片。数据来源：中国信通院国内手机市场运行分析报告图 3 2018-2026E 国内手机出货量及预测中国电信 5G NTN 技术白皮书42.22.2 汽车直连卫星汽车直连卫星除了手机，汽车也是大众体验卫星通信服务的重要手段。国内多个汽车生厂商制定计划，要在新车型前装卫星通信模块，拉动汽车直连卫星商用进程。在沙漠、草原、戈壁、森林等越野旅游场景下提供车辆位置监控及上报、车辆救援、遇险呼救、社交娱乐等能力。图 4 汽车直连卫星主要业务基于中国汽车工业协会统计数据测算，预计 2024/2025/2026 年全国汽车出货量约为 2500/2620/2755 万台，其中高端车占比约 2%-3%。按照 NTN 卫星直连模组在高端车型前装渗透率逐步提高的趋势，2024 年预计采用 NTN 技术的汽车直连卫星的高端车型渗透率预计达 5 万台，到 2026 年约为 52.3 万台。NTN 汽车直连卫星功能前期主要搭载在高端车型为主，预计 2026 年逐渐拓展中低端车型。图 5 5G NTN 汽车 2024E-2026E 年预测数据中国电信 5G NTN 技术白皮书52.32.3 其他应用场景其他应用场景5G NTN 的 IoT NTN 路线主要应用于卫星物联网领域，一方面，集成了 NB-IoT多次重传、低功耗、长待机的优点，另一方面，兼具卫星的立体广覆盖能力，在海运、航空等领域具有广泛应用前进。而 5G NTN 的 NR NTN 路线主要应用于卫星宽带业务，解决各类场景中的图片、视频等数据传输需求。典型的应用场景如下：1.海运场景：在现代渔业、海洋监测、油气勘探、远洋运输等领域，卫星物联网主要满足轮船（如客轮、远洋船、渔船等）状态、环境和位置信息上报、视频监控，以及船内人员宽带上网、电话以及短信等需求。据2022 年交通运输行业发展统计公报 显示，全国水上运输船舶 12.19 万艘，预计 2026 年达到 12.68万艘。当前海运场景多采用 GMR、DVB 等传统技术体制提供的卫星通信服务，预计 2026 年前后将运输船舶的卫星通信技术将逐步升级为 5G NTN 体制。数据来源:交通运输行业发展统计公报图 6 2018-2026E 全国水上运输船舶数量及预测2.航空场景：涵盖民航客舱内用户上网、短信和语音等业务，以及通用航空领域的语音调度、轨迹数据回传等需求。中国民用航空局发布的2022 年民航行业发展统计公报显示，截至 2022 年底，我国民航全行业运输飞机期末在册架数 4165 架，全行业无人机将近百万。预计 2026 年支持 NTN 的机载卫星终端达7 万个。中国电信 5G NTN 技术白皮书63.智慧农业：主要包含智慧农场、智慧养殖两类典型应用场景。前者基于卫星物联网设备实现农场气象、土壤环境等监测数据的传输上报，为农业智慧化提供精确参照；后者实现对牲畜的实时状态及位置监测，提升农业养殖效率和效益。图 7 智慧农场应用示例4.资产管理：针对偏远地区企业资产（如野外林区、海上风电设备、戈壁、油气开采设备等）的监管需求，传统蜂窝基站成本代价太高，借助卫星连接将资产当前的状态、位置、照片等信息实时上报企业，可节省大量的人力巡检成本以及地面网投资。图 8 资产管理应用场景5.智慧物流：通过卫星通信模组监控和跟踪集卡、货运车辆及货物位置，优化交付和运输路线，大幅提升物流运输、仓储、包装、装卸搬运、信息服务等各环节的系统感知、统筹调度以及物流交接效率，降低行业成本。根据 Berg Insight 数据显示，全球卫星物联网用户未来几年将保持 25%以上的高复合增速，至 2026 年，全球卫星物联网用户数将达到 2120 万,市场规模将增长到 10 亿美元级别。2.42.4 5G5G NTNNTN 产业生态产业生态5G NTN 产业涉及卫星制造、卫星发射、卫星运营、地面设备等多个环节，中国电信 5G NTN 技术白皮书7我国在上述环境均已形成初步布局。卫星制造和发射是产业链价值最集中的环节，技术成熟度高。但卫星整机制造难度大、研发周期长、资金投入大、发射服务成本较高，并且上述环节存在较高的门槛和技术壁垒，中国航天科技集团、中国航天科工集团、中科院等央企在该领域实力雄厚。在卫星技术体制中引入 5G NTN 将是各大企业的重点方向。在卫星运营环节，当前具备商用服务能力的主要有航天卫通、中国电信、中交集团等企业，后续随着卫星互联网的建设到位，中国星网等卫星运营商将逐步涌现。利用现有卫星增加 5G NTN 基带、或在后续卫星系统中直接设计和实现5G NTN 技术体制，以便实现天地一体，已成为运营商的重要选项。在地面设备环节，涉及信关站在内的接入网和核心网设备，以及各类终端、芯片及模组等，吸引了众多企业参与，业界整体处于预研、测试及快速催熟阶段。芯片方面，紫光展锐、联发科、高通和海思等已开展或正推进支持 NTN 能力的芯片研发；终端方面，众多的手机终端厂商及物联网模组厂商也在规划支持 NTN 的终端产品；网络设备方面，中兴通信、中信科等网络厂商已有支持 3GPP 最新协议的 NTN 无线及核心网原型试验设备。目前，除国外卫星运营商 Skylo 已宣布推出基于摩托罗拉手机的 NTN 商用服务（APP 模式的卫星短数据）外，其他产业链参与方尚处实验阶段。国内已有多家运营商联合芯片、终端及网络设备提供商基于 3GPP R17 标准进行了多次技术试验和测试，从测试结果、设备成熟度、卫星资源冗余度来看，预计 20242025年业界初步具备支持 IoT NTN 商用的终端、芯片以及网络设备，而 NR NTN 尚需继续推进更大规模的技术试验和测试，以持续完善标准协议。未来，在海洋强国、交通强国、乡村振兴等国家战略推动下，5G NTN 产业生态将更趋完善和成熟，产生巨大的社会和经济效益。中国电信 5G NTN 技术白皮书8第三章第三章5G5G NTNNTN 技术标准进展及面临挑战技术标准进展及面临挑战3.13.1 3GPP3GPP 标准进展标准进展随着近年来卫星通信受到的关注度不断提升，3GPP 作为通信行业最重要的国际标准组织之一，开展了对非地面网络技术体制的研究和标准化。按照 3GPP的规划，5G 的技术演进分为两个阶段，R15、R16 和 R17 三个版本是 5G 的第一个阶段，之后的R18、R19和R20是第二个阶段，第二个阶段又被称之为5G Advanced，即 5G 演进。图 9 3GPP 5G NTN 演进路线1.第一阶段3GPP 在 R15 阶段首先提出将 NTN 纳入 5G 系统需求与应用前景的讨论。进入 R16 阶段，3GPP 标准组就终端、无线和核心网等方面开展了 NTN 系统性技术研究讨论。针对终端，研究了基于 S/Ka 频段的卫星通信手机功率、能耗的影响；针对无线接入，评估了面向不同的部署场景的信道模型、多普勒频移、传输时延等重要特性估，并给出支持 NTN 对现有地面通信标准的潜在增强需求；针对核心网，研究了支持卫星透明转发的组网架构，以及网元功能增强需求等。从 R17 版本开始，3GPP 启动了正式的 NTN 规范制定，并提出了 NR NTN 和 IoTNTN 的第一个基线规范版本，旨在指导 NTN 快速落地。针对卫星通信因场景距离中国电信 5G NTN 技术白皮书9远、移动快、覆盖广带来的多普勒频偏大、信号衰减大和传播时延大等问题，NTN设计了空口增强协议，引入了调度时序管理、HARQ 功能编排、时延补偿、频率补偿、空地快速切换移动性管理增强等先进技术，理论上支持手持及物联网终端具备直连卫星的通信能力，可分别以 5G NR 或 NB-IoT/eMTC 协议接入 5G 或 4G网络。在 R17 标准中，NR NTN 重点提出了以下增强技术：（1）网络架构：支持透明转发模式下手机直连卫星，解决核心网侧注册、会话建立流程中的关键问题。（2）时频同步：引入终端侧和卫星侧的时频补偿机制，参考星历信息弥补服务链路（终端-卫星）和馈电链路（卫星-信关站）引入的大时延和多普勒频偏。（3）移动性：引入基于时间和位置信息的小区选择/重选和切换机制，提高了移动性管理的准确性。（4）频谱：引入 n255（上行：1626.5-1660.5MHz，下行：1525-1559MHz）和 n256（上行：1980-2010MHz，下行：2170-2200MHz），作为支持 NTN 技术体制的卫星频段，采取频分双工模式，规范了手持终端的射频性能要求。R17 版本周期，IoT NTN 复用了 NR NTN 相对成熟的技术方案，除此之外，IoTNTN 具有特有的非连续覆盖要求，比如部分 IoT NTN 场景下卫星物联网终端不需要连续发送和接收数据，比如基于服务卫星和星座广播相关的辅助信息确保卫星物联网终端能预测即将到来的卫星、并在无卫星覆盖时段节省功率，适应部署稀疏星座的卫星物联网服务，比如超出覆盖范围的卫星物联网终端设备不需要执行接入层（AS）功能等。2.第二阶段在 R18 版标准中，NR NTN 将进一步完善 5G 卫星组网能力，重点包括：（1）支持 10GHz 以上频段部署：3GPP 将考虑相关共存场景,确保基于 NTN引入的卫星频段不影响现有规范，不会导致 3GPP 指定的与 NTN 频段相邻的地面频段网络服务质量下降。R18 指定的超过 10GHz 的 3 个新 NTN 频段是 n510、n511和 n512。中国电信 5G NTN 技术白皮书10（2）覆盖增强：考虑 NTN 时延大和卫星高速运动特性，重点增强上行信道，在 PUCCH 信道引入重复传输机制以提高信号质量，在 PUSCH 信道引入 DMRS 联合信道估计以提高信道估计准确度。（3）移动性和服务连续性增强：针对卫星小区频繁切换信令开销大的问题，引入 RACH-less 和不改变 PCI 的切换方案优化信令流程，降低切换开销，并在陆地和卫星小区边界通过广播小区覆盖范围避免对小区频点的盲目搜索。（4）基于卫星回传架构的星上 MEC，支持星上本地数据交换功能：考虑到某些边缘地区（例如：偏远农村地区或孤岛地区）的基站与核心网之间难以部署回传网络，3GPP 提出了集成卫星回传的 5G 网络架构。并针对卫星链路引入的较长数据包延迟和有限带宽等问题，通过在高轨卫星上部署 UPF 和/或 EASDF 等核心网网元，实现星上 MEC 和星上本地数据交换。在 R18 版标准中，IoT NTN 体制主要增强了：（1）移动性增强：支持无线链路失败前的相邻小区测量和相应的测量事件触发、支持适用于 eMTC 和 NB-IoT 的相邻小区星历系统信息信令，并沿用 R17 NRNTN 中引入的移动性增强方案来适应 eMTC 的移动性。并针对非对地静止星座稀疏导致的不连续覆盖问题，增强 AMF 网络功能，使其能够根据卫星的覆盖周期调整移动可达定时器和/或隐式去注册定时器的值，避免网络在无卫星覆盖时仍频繁寻呼卫星接入的物联网终端，并增设等待定时器来防止当卫星覆盖再次可用时，大量物联网终端同时向网络发起移动注册更新，产生信令风暴问题。（2）业务体验增强：通过禁用 HARQ 混合自动重传请求反馈，避免由于无空闲 HARQ 进程 ID 而无法传输新数据的情况，减轻了 HARQ 等待对物联网终端设备数据传输速率的影响。5G NTN 在 R17 和 R18 两个版本的研究均是聚焦卫星通信透明转发模式，即卫星侧不对所接收的数据进行调制、解编码等信号处理操作，相关操作均依托于信关站。这种情况下卫星网络的服务仍受地理限制（例如：在海洋等不利于建设信关站的区域），难以真正地实现的全球无缝覆盖。中国电信 5G NTN 技术白皮书11后续的 R19 版本将重点聚焦再生模式的 NTN 研究，计划攻克用户和通信链路移动性管理难题，利用星间链路加强卫星间的协同，进一步增强上行和下行覆盖，实现全球无缝覆盖、更快数据速率、更大网络容量，助力汽车、无人机等新型终端设备获得可靠连接。同时，R19 版本将增加卫星通信的新场景，包括不连续链路存储和转发的物联网应用、独立运行的 GNSS、卫星接入的定位增强、同一卫星下的 UE 组间通信等。此外，ITU 也在为 IMT-2020 技术方案的收集召集各标准化组织提交就卫星无线接口技术（SRIT）的备选方案及相关评估，将在 2023 年 12 月的 ITU WP 4B大会处理。3GPP 承接此要求在接入网侧已于 2023 年 3 月展开专项研究，该项目基于 R17 版本的 NR NTN 及 IoT NTN 按照 ITU 要求进行相关自评估，预计将于 2023年 12 月基于相关评估结果向 ITU 提交 3GPP 的卫星接入技术备选方案。3.23.2 CCSACCSA 标准进展标准进展作为国内行业标准的主要阵地，CCSA 主要参考 3GPP 规范，面向国内运营商的实际需求，在 5G NTN 标准方面，当前其主要聚焦透明转发、低轨卫星 NR 互联网、IoT NTN 等三个技术方向，基于 3GPP 标准进行国内定制化工作。具体包括：一是鉴于透传转发模式对卫星和网络运维要求低、易运维，当前主要推荐采用透明转发模式进行 NTN 初步部署。二是考虑到国内 LEO 卫星资源受限、产业链不成熟、GEO 卫星和频谱资源已初具条件，建议在无线接入层面重点关注 IoT NTN 的空口支持，在核心网层面同时支持 IoT NTN 和 NR NTN 两种业务类型，正完备 NTN 窄带物联的行标体系。三是全力推进卫星互联网技术标准化，鉴于 CCSA 覆盖无线、核心网和承载网全的优势，组织制定完整的国内卫星互联网标准，后续向 3GPP 贡献国内方案。与此同时，CCSA 充分考虑到国内运营商的高轨卫星优势，立足国内现状，推动国内标准化方案。其中无线通信技术委员会（TC5）和航天通信技术（TC12）紧跟技术发展，配合产业需求，基于国内外动态，提出首波卫星业务主要是面向IoT NTN 的物联网服务，未来演进 NR NTN，以此全面推进国内的 5G 卫星行标标准工作。中国电信 5G NTN 技术白皮书12中国电信发挥既有卫星又有地面网的优势，先行布局 IoT NTN 技术体系，牵头 NTN 窄带物联标准体系，通过基于非地面网络（NTN）的物联网窄带接入（NB-IoT）接入网总体技术要求（第一阶段）等五项接入网行业标准立项，包括“接入网总体技术要求、卫星接入节点设备技术要求、卫星接入节点设备测试方法、终端设备技术要求和终端设备测试方法”等。该系列行标主要参考 3GPP R17及 R18 的 NTN 物联网技术，将 NB-IoT 与卫星通信结合，助力我国构建天地一体的窄带物联网络。在核心网方面，通过立项基于非地面网络的物联网窄带接入（NB-IoT）核心网技术要求和测试方法（第一阶段）标准，启动配套核心网行标规范工作，明确和完善 IoT NTN 对于核心网的技术要求，推动 IoT NTN 技术在我国的应用落地。在宽带 NR NTN 行标领域，中国电信一是牵头了基于 R17 NTN 核心网总体技术的支持卫星接入的 5G 核心网技术要求（第一阶段）行标立项，主要研究注册区域分配与管理、移动性限制及基于 UE 位置的接入控制等关键技术；二是联合中国信通院提交第一阶段技术要求的测试方法立项，研究和完善测试用例；三是完成支持卫星接入的 5G 核心网技术要求（第二阶段）的行标立项，研究非连续卫星覆盖下的终端移动性管理和星上用户面边缘计算和数据交换技术等。在天地一体频率领域，中国电信在 TC5 牵头了IMT 地面网络与未来 NTN 卫星网络邻频共存兼容性研究行标立项，在 TC12 牵头了基于高低轨协同的天地一体组网技术研究、面向多种应用场景的星地融合终端技术研究等行标立项，从频率、组网、终端提升等各个维度开展科研布局，推动天地一体星地融合技术进展。3.3.3 3 5G5G NTNNTN 当前挑战当前挑战自 3GPP R15 版本开始，5G NTN 便被纳入 5G 标准体系，并将在 5G Advanced中持续演进。在 R17 基础上，NTN 覆盖增强、移动性增强、物联网增强、高低协同等技术方面尚有诸多待进一步成熟和完善之处。后续，3GPP 将兼顾 5G NTN 中的遗留问题和 6G 需求，在 5G Advanced 标准中开展持续研究，主要将聚焦：中国电信 5G NTN 技术白皮书131.时域方面。由于高低轨卫星的传播延时存在较大差异，终端需要具备大范围动态调整上行定时提前参量的能力。同时低轨卫星的快速移动，需要终端具备短时间内完成大范围的 TA 调整能力。另外，时延的大范围波动还会影响 HARQ过程，不同传播时延的链路应适配灵活的 HARQ 进程数量以满足业务要求。2.频域方面。卫星通信涉及到了多个频段的管理和协同，复杂程度远高于地面网络。针对 L/S/Ka/Ku 等卫星频段，首先应关注解决干扰共存问题，其次为提高无线频谱的利用效率，卫星频率和地面网频率间的干扰共存和资源协调具有较大挑战。3.芯片及终端方面。卫星网络要求终端提供更大的发射功率来弥补卫星上行链路信号衰减的问题。在标准演进中，需设计适应卫星环境的无线测量机制，结合位置、星历等信息有选择地切换终端的工作状态和无线测量方式。同时，考虑到语音业务对于卫星移动通信网络的重要性，以及国内星座规模及容量较小，需强化信源编解码解决方案及端网协同解决方案的研究。另外，单模 5G NTN 芯片会增加消费者购机成本，规模推广受限，采用 5G NTN 芯片与 5G 芯片的一体化设计和融合，借助 5G 产业完成 NTN 技术的快速推广是较为经济的解决途径。4.网络架构方面。未来，再生模式是将地面移动网络能力加载到卫星的基础技术，但亟需解决大量快速移动的低轨卫星给 5G 网络架构带来的影响。首先应关注和解决运动中无线网与核心网之间连接的动态变化导致的通信效率问题，其次应关注和解决 UE 不断变换连接的卫星带来的移动管理问题，最后应关注和解决星间链连接拓扑的动态变化带来的承载切换导致的 QoS 不稳定问题。在当前R17 版本下，再生网络模式暂不成熟，透传模式是更可靠的选择。故当前阶段，基于透传模式构建 5G NTN 网络，与地面 5G 网络融合，将是运营商重点关注事项。5.网络功能方面。目前较成熟的 IoT NTN 技术从 NB-IoT 演进而来，NB-IoT基于地面网络环境设计，仅支持小数据和短信业务，暂不支持语音业务。考虑到语音业务对于 NTN 进手机直连市场的重要推进作用，需重点关注通过增强 IoTNTN 核心网能力，实现对语音业务的支持。相较地面网络，卫星移动通信网络在中国电信 5G NTN 技术白皮书14传播延迟、链路预算、多普勒频偏、移动性管理和大半径小区等方面均存在较大差异，业界应关注和进一步优化时延、覆盖、移动性、调度、信令裁剪等技术。6.卫星共享方面。考虑到中低轨卫星系统重点在于全球覆盖，其商业闭环需要基于全球市场统筹考虑，为提升卫星投资效率，卫星运营商需重点解决卫星与跨国地面运营商新型组网模式下的网络、频率、承载、信关站等共建共享策略和运营主体的权益等。中国电信 5G NTN 技术白皮书15第四章第四章5G5G NTNNTN 组网架构组网架构4 4.1.1 5G5G NTNNTN 网络架构概述网络架构概述从标准组角度，5G NTN 技术适用于高轨、低轨等多种星座部署场景，是实现星地网络融合发展的可行技术路线。5G NTN 网络分为用户段、空间段和地面段三部分。其中用户段由各种用户终端组成，包括手持、便携站、嵌入式终端、车载、船载、机载终端等；空间段即星座中的所有卫星,作为通信中继站,提供用户段与地面段之间的连接，卫星可以是高轨卫星、中轨卫星或低轨卫星；地面段包含信关站、网络设备、卫星控制中心、测控站及地面支撑网等，用户通过地面段接入核心网。除此之外，地面段还包含对空间段的测控、网络运行管理及用户管理等功能。整体架构如图 10 所示。图 10 卫星网络分层架构示意图5G NTN 网络基于不同的应用场景与差异化的用户需求为，聚焦数据业务传输、短消息交互以及语音通话等功能，支持多体制融合、多形态终端、多场景漫游、灵活自主可控。针对 5G NTN，3GPP 提出了两种架构模式，透明转发和星上再生。如图 11 和图 12 所示。1.透明转发架构中，终端与地面基站之间通过服务链路和馈线链路连接，卫星提供射频中继转发功能，实体卫星和地面网关对数据流转发过程透明。该架构中国电信 5G NTN 技术白皮书16可应用于新发射卫星技术体制，也可复用现有卫星资源（具备透明转发能力），利于 5G NTN 快速商业落地。图 11 5G NTN 透明转发架构2.星上再生架构中，5G NTN 基站功能集成到卫星侧,如图 12 所示。该架构具有灵活组网、传输时延低、支持跳波束资源灵活调度的特点，但技术复杂度和卫星成本较高。图 12 5G NTN 可再生网络架构4.24.2 5G5G NTNNTN 组网架构展望组网架构展望在推进天地一体网络建设工作中，面对“天星”、“地网”体制分离的现实问题，中国电信结合地面网络和卫星网络的双重运营经验，基于 5G NTN 技术标准，提出星地漫游和星地融合两种网络架构。1 1.星地漫游星地漫游星地漫游场景下，5G NTN 网络与地面蜂窝网络之间通过国际漫游/省间漫游实现用户的自主接入，实现星地网络的能力协同。用户可在 5G NTN 网络和地面蜂窝网络间漫游，5G NTN 网络用户可根据自身需求漫入地面蜂窝网络，通过地中国电信 5G NTN 技术白皮书17面蜂窝网络使用高清语音、视频通话、数据传输等业务；地面蜂窝网络用户可在无覆盖或应急场景下漫入 5G NTN 网络，使用短信、语音、低速数据等业务。星地漫游网络架构如图 13 和图 14 所示。图 13 5G NTN 用户漫游到地面蜂窝网络架构图 14 地面蜂窝网络用户漫游到 5G NTN 网络架构2 2.星地融合星地融合星地融合是星地漫游网络架构的进一步演进，在星地融合网络架构中，卫星作为一种接入方式经信关站连接到天地一体化核心网，为用户提供无差别化的基础通信业务和增值业务，同时可为行业专网客户提供卫星 5G LAN、星上边缘计算和切片等业务。天地一体阶段的网络架构如图 15 所示。中国电信星地融合网络架构将实现 5G NTN 卫星网络与地面蜂窝网络的深度融合，提供弹性可重构的灵活组网能力，支持星地网络节点功能的柔性分割，实现星地多层网络间自适应路由，支持星地一体灵活部署及灵活迁移，通过智能网络统一管理系统，实现星地网络资源协同调度及频谱资源高效利用。以汽车直连、手机直连为代表的终端用户可以无感接入最合适的网络节点，并在星地间无缝切中国电信 5G NTN 技术白皮书18换。相比传统地面网络架构及星地漫游网络架构，星地融合网络架构提供的无处不在、无感接入、无缝切换的通信网络服务，将构建起性能更优异的独特竞争优势。图 15 星地融合网络架构对于 5G NTN 来说，受限于标准不完善、端到端产业不成熟，整体来看，其网络架构前期应以透明转发为主，构建星地漫游网络架构；后期随着卫星技术、星上再生技术的成熟，再按需调整网络架构部署形态，逐步迁移到星地融合上来，真正实现星地一体无缝切换。中国电信 5G NTN 技术白皮书19第五章第五章5G5G NTNNTN 技术思考及实践技术思考及实践中国电信在 5G NTN 技术体制演进上持续探索，联合端到端行业合作伙伴，从芯片、终端、无线网、核心网、容量评估和测试验证等维度不断推进 5G NTN技术和产业成熟，为未来 5G NTN 商用打造核心能力。5 5.1.1 芯片一体化增强芯片一体化增强5G NTN 芯片的繁荣对 5G NTN 产业发展具有重要意义。目前来看，对于 5G NTN芯片，已有 IoT NTN 单模芯片商用，但 NR NTN 芯片暂时未商用，各大芯片厂商均处于探索和实验阶段。考虑到现有 5G 技术广泛应用，5G 芯片产业成熟，因此，实现 5G NTN 与 5G芯片的一体化，借助 5G 芯片的规模效应，实现 5G NTN 技术的快速推广，将是芯片发展的必由之路。接下来，本白皮书将从射频、基带、软件、成本、功耗等几个方面来探讨 5G NTN 芯片一体化方案的可行性。1.从射频来看，5G NTN 支持的频段集中在 L/S/Ka 频段，目前 5G 芯片在 FR1（6GHz 以下）频段较为成熟，可平滑升级支持 L/S 频段；对于 Ka 频段，随着 5G芯片在 FR2（24.25GHz52.6GHz）频段的逐渐成熟，其融合进 5G 芯片也将具有相当可行性。对于 IoT 芯片，主要包括 NB-IoT、CatM、Cat1 等类型，支持 L/S频段，不支持 Ka 波段。2.从基带来看，5G NTN 要求芯片能够读取并解析星历信息、获取自身所处位置、预补偿终端和卫星之间的时延，以及纠正多普勒频偏。5G 芯片一般通过软件升级即可满足以上要求，IoT 芯片则有所区别，部分 IoT 芯片采用软架构基带，可通过软件升级，支持计算和预补偿终端和卫星之间的时延，以及多普勒频偏。3.从软件来看，对于 IoT NTN，需要芯片支持 4G/5G 协议栈，对于 NR NTN，需要芯片支持 5G 协议栈。目前 5G 芯片支持 4G/5G 协议栈，IoT 芯片目前以支持4G 协议栈为主，未来支持 5G 协议栈需要做软件升级。4.从成本来看，需要芯片支持 GNSS 能力。目前大部分 5G 芯片和部分 IoT中国电信 5G NTN 技术白皮书20芯片支持 GNSS 能力，但是对于没有集成 GNSS 能力的芯片，需要额外增加支持GNSS 能力带来的成本。5.从功耗来看，目前 5G 芯片和 IoT 芯片支持 C-DRX、eDRX 及 PSM 等蜂窝省电技术，这些技术都可以平滑迁移到 NTN 中达到省电的效果。根据上述分析，无论是 5G 芯片还是 IoT 芯片，都能平滑演进支持 L 和 S 频段的 NTN 通信，可以借助现有蜂窝通信中的省电技术节省功耗，但是面临一定的软件升级和成本增加，比如增加 GNSS 芯片组和 5G 协议栈软件升级等，后续需持续开展芯片一体化的研发及测试工作。5.5.2 2 终端模组增强终端模组增强5G NTN 网络，特别是 IoT NTN 网络，由于系统带宽小、信号衰减大，其速率、容量等性能受到限制，因此，需要终端侧适应性增强以与网络侧实现端网协同，共同保障短信、语音等业务性能。5 5.3.1.3.1 语音编码增强语音编码增强常见的语音编码方案有 AMR-NB（4.7512.2kbps），AMR-WB（6.623.85kbps），EVS-NB（5.924.4kbps）和 EVS-WB（5.9128kbps）。对于 NR NTN，其上下行速率较高，上述语音编码方案中的低速率模式可以适用，若 NR NTN 的带宽能够进一步增强，上述语音编码方案中的高速率模式也将可以应用。但是，对于 IoT NTN，因为带宽受限，如果承载语音业务，需采用 2.4kbps/1.2kbps 或者更低速的语音编码方案。低速语音编码虽然解决了带宽受限问题，但是却导致语音质量下降。因此，开展低速语音编码方案研究，在降低语音编码速率的同时，尽可能地保证语音质量，对于 IoT NTN 具有重要意义。低速语音编码方案主要有波形编码、参数编码、混合编码。其中，波形编码语音质量好，但是编码速率高；参数编码相比波形编码速率较低，但语音质量一般没有波形编码好；混合编码结合了波形编码和参数编码的优势，可在低编码速率条件下尽量实现较好的语音质量，是未来低速语音编码方案的重要方向之一。中国电信 5G NTN 技术白皮书21近年来，随着 AI 技术大力发展，通过 AI 预训练语音编解码大模型，可进一步降低语音编解码速率，其理论极限已被论证可降低至 0.1kbps。此外，在接收端通过 AI 模型亦可对语音进行降噪，从而提高语音质量，以满足高轨卫星低速率高质量语音通话需求。低速语音编解码方案如下图所示，其中，低速语音编解码器部署于终端和IMS 语音网关中。在终端和 IMS 语音网关间，语音流采用低速语音编解码方案，在 IMS 语音网关，实现低速语音编码和标准语音编码之间的转换。图 16 低速语音编解码方案网络架构5.3.25.3.2 端网协同增强端网协同增强5G NTN 网络资源有限，接入的终端数量大、种类多，为满足不同场景和不同用户的差异化服务需求，需合理规划网络资源，实现终端和网络有效协同。端网协同，即网络根据网络资源状态和相关策略，实时优化不同终端模组的资源使用情况，达到网络资源利用合理化的目的。图 17 端网协同方案中国电信 5G NTN 技术白皮书22如上图所示，端网协同策略下，网络可下发命令至终端，控制终端网络交互及数据上报。具体来说，端网协同包括拥塞控制、搜网控制和终端信息上报等需求。1.拥塞控制5G NTN 作为地面网络的补充，资源宝贵，可以为有限用户提供服务，当发生拥塞时，如何为用户合理分配资源，对某些场景如抢险救灾至关重要。中国电信 5G NTN 网络方案中，通过以下三种方式，实现基于用户，业务和拥塞程度的精准控制：划分用户优先级：对于抢险救灾，海外作业等危险场景的用户，提供高优先级服务，其他用户根据使用场景再划分为多个等级。拥塞程度判决：网络侧实时监控无线资源状态，根据无线资源使用状态判决拥塞等级，不同的拥塞等级采取不同的拥塞控制策略。划分业务优先级：将语音、短信、数据、位置上报等业务划分不同的优先级，结合拥塞程度，做进一步精准的业务控制。2.搜网控制洪水或者地震等重大灾害，会破坏地面网络通信设施，终端如果继续采用原有的搜网策略，会造成较大的搜网时延。在灾害发生时，网络检查通信设施状态，在地面网络失效区域设置电子围栏。电子围栏中的终端优先搜索并使用 5G NTN网络，同一波束下的其他区域优先搜索并使用地面网络，从而达到网络资源向灾区倾斜的目的。3.终端信息上报终端网络状态信息上报对于网络优化至关重要，网络可以动态控制上报的信息种类和时机，实现后续扩展应用。终端身份信息的上报，如 IMEI，网络可以通过此类信息核实终端是否合法，维护网络环境。无线参数的上报，如 RSRP、SINR 等，网络可以通过此类信息获取到地面的无线情况，从而实现无线网络的自动优化，如不同波束、区域的功中国电信 5G NTN 技术白皮书23率灵活调整等。5.5.3 3 无线空口增强无线空口增强为适应卫星移动通信场景的大链路延时、大多普勒频偏的特点，5G NTN 在地面蜂窝技术基础上进行了时频同步以及时序关系增强，使得地面空口技术顺利扩展到卫星移动通信场景。1.时频同步增强。频域同步方面，终端和网络均具备频率预补偿能力，可抵消多普勒效应导致的频率偏差。时域同步方面，终端可基于 GNSS 信息、系统消息下发的星历信息或轨道信息进行时间补偿，实现时间同步。2.时序关系增强。为适配卫星通信中的大尺度时延，引入 K_offset、K_mac定时参数等，优化卫星场景大 RTT 往返时延下的调度时序，同时，终端可以上报定时提前量，为基站进行时序关系增强提供基础。通过以上增强，无线空口初步具备了应用于卫星场景的能力。然而，在实际运营中，5G NTN 需面向手机直连、车联网、物联网等场景，支持短信收发、语音通话、数据上网等多种业务。为满足多样化业务需求，5G NTN 无线空口需持续推进技术迭代，并重点从无线承载、时延、覆盖、移动性、调度和信令裁剪等方面，不断优化自身性能。1.无线承载优化IoT NTN 无线数据传输支持 CP 模式和 UP 模式，CP 模式支持数据通过 NAS信令传输，可承载数据少，适合物联网突发小包业务；UP 模式通过建立正常的数据无线承载 DRB 进行数据传输，适合持续性数据业务。UP 模式支持两个 DRB，可分别用于承载语音信令和语音码流，通过为每个DRB 配置不同的属性，如 UM/AM 模式、QCI/优先级等，可以有效满足语音码流和信令两种数据对传输和承载的不同要求。例如，可以为语音码流 DRB 配置较高的优先级，保证语音数据能够得到更多的调度机会，保证语音传输的及时性。也可以为语音码流 DRB 配置 UM 模式，减少 RLC 层信令交互，有效降低系统的负荷。对于卫星移动通信而言，语音业务是一类重要业务，有必要推动 IoT NTN尽快支持 UP 模式以满足语音业务要求。中国电信 5G NTN 技术白皮书242.业务时延优化使用卫星中继会引入较大的空口时延，高轨卫星的 RTT 往返时间约 500ms。对语音业务，实时性要求较高，但可以容忍一定程度的丢包率。基于此特点，引入 HARQ 关闭功能以降低传输时延，使类似语音需求的业务可以适用于卫星通信场景。在 HARQ 关闭时，上下行调度不考虑数据错误和重传，下行调度可以在上一次下行调度的 PDSCH 发送完成之后立即开始发送，省略等待上行 HARQ 反馈的过程，节省确认时间。上行调度可以在 UE 发送完上行数据后立即开始，节省上行数据空口传输时间。3.覆盖能力优化星地大尺度传输衰落会影响无线电信号接收，特别是对于 NR NTN 系统，由于带宽较大，终端发射功率较低，造成上行信道容易受限。针对 NR NTN 技术，需要进行上行覆盖增强，可引入公共 PUCCH 重复发送功能及 PUSCH DMRS 绑定功能，基于卫星移动通信特点做针对性增强以提升覆盖能力。关于 PUCCH 的覆盖增强，传统地面网络已支持专用 PUCCH 重复发送，可以复用到 NTN 中。但对于公共 PUCCH，则没有重复发送机制，这意味着公共 PUCCH 的覆盖性能难以满足 NTN 的需求。为应对此问题，需引入公共 PUCCH 重复传输功能。PUSCH DMRS 绑定已在地面网络中已经得到了支持，但在 NTN 网络中，卫星的高速移动可能带来定时漂移，从而导致传输信号随着时间发生相位旋转。当相位旋转大于一定门限，DMRS 绑定所需满足的相位连续性会被破坏。为尽量在较长的时间窗内进行 DMRS 绑定以获取较高的增益，NTN 用户需支持预补偿能力来应对定时漂移带来的相位旋转，使其误差小于相位连续性所需门限。4.移动性优化在卫星移动通信场景中，考虑到卫星具有高动态性、LOS 信道等特点，需开展移动性（重选或切换）优化。NTN以LOS信道为主，信道衰落与用户到卫星的距离强耦合。因此，在NTN-NTN移动性场景中，可引入基于用户位置的小区重选和条件切换机制。当用户到参考中国电信 5G NTN 技术白皮书25点的距离满足一定条件的情况下，可触发小区重选或者条件切换。同时，也可基于卫星实时空间位置来触发小区重选或条件切换。此外，在 NTN 中，还要考虑馈线链路（卫星与地面网关）的切换。NTN 可以支持硬切换和软切换。在硬切换中，卫星在同一时间只能连接一个地面网关。在软切换中，卫星可以在一段时间内同时连接超过一个地面网关。馈线链路切换的时间点由 NTN 网络确定，用户的上下文信息可通过 NG 接口或 Xn 接口在基站间传递。在 NTN-地面网移动性场景中，NTN 覆盖区域周边不一定有地面网覆盖。为避免不必要的地面蜂窝小区测量，需引入新的 SIB 信息广播地面网覆盖信息。当周边无地面网覆盖时，用户无需进行地面网邻小区测量。此外，为了针对低轨卫星移动通信场景进行适应性优化，还需引入RACH-less 切换和 PCI 不变的卫星切换。对于 RACH-less 切换，在切换时无需进行 RACH 过程，减小切换时延和信令流程。对于 PCI 不变的卫星切换，可在同一覆盖区域下沿用相同的 PCI 以节省信令。5.调度优化面向卫星移动通信系统的高往返时延等特点，相比于地面网络，需重点就星地融合调度技术开展优化。5G NTN 的调度算法需从用户分布、容量分布、用户业务需求和资源使用情况等不同维度出发进行统筹优化，引入 Bachoff 拥塞控制、ExtendedWaitTime 定时器差异化、物理层调度请求、SPS 半静态调度、AMC 调度等机制，有效降低信令开销，提升资源使用效率。6.信令流程优化卫星移动通信场景下，特别是针对高轨卫星，容量受限是后续商用过程中面临的主要问题。5G NTN 系统由地面体制演进而来，充斥着大量的控制面信令交互流程，挤占了宝贵的卫星通信资源。面向卫星移动通信应用场景的特点做适应性修改，需重点针对系统广播消息、连接态管理、寻呼、测量和移动性管理等RRC 流程开展流程及内容裁剪，不断提升 5G NTN 系统容量。5.5.4 4 核心网增强核心网增强中国电信 5G NTN 技术白皮书26针对卫星通信的广覆盖、超时空、高成本特性，需面向用户接入控制及业务精细化限制等需求开展核心网能力增强，实现对有限卫星资源的高效分配。为优化对漫入用户在 5G NTN 卫星网络下的业务控制能力，需实现业务专载建立流程优化、会话策略控制优化、基于不同等级灵活控制用户 QoS 保障策略等增强。图 18 中国电信 5G NTN 网络架构示意图基于星地融合网络架构，借鉴现有地面蜂窝网络体制及建设方案，可实现5G NTN 场景下用户数据业务和短信业务互通。为满足 5G NTN 演进过程中用户语音通话的业务需求，中国电信以 IoT NTN 标准体制为基础，开展了语音增强方案研究，提出三种解决方案：方案一基于多域体制融合思路，提出基于新增信令网关的语音优化解决方案，可有效减少终端与卫星的信令交互，节约卫星资源；方案二为基于 Web-RTC 架构的语音通话解决方案，使用自定义接口实现语音协议的定制化，可大幅提升语音信令交互效率；方案三为基于 IMS 信令优化的语音增强解决方案，通过精简 SIP/SDP 协议流程及字段，可缩短终端与 IMS 网络的交互时延，提升交互效率。从当前阶段研究成果来看，优化现有地面体制，压缩星地语音交互信令开销，是 IoT NTN 实现语音业务的重要基础。现有地面 4G/5G 移动通信网络语音业务采用 IMS 架构，为实现与地面语音通信体制兼容，中国电信致力于创新基于 IMS优化的语音通话方案，在网络及芯片侧开展定制化研发，精简信令流程，优化低速语音编解码算法，以更好支持 IoT NTN 场景下的语音通话功能。与此同时，中国电信也在 NR NTN 领域进行了深入思考与实践，考虑在移动性管理等方面进行增强：中国电信 5G NTN 技术白皮书271.NR NTN 移动性管理与终端位置上报技术地面和卫星移动通信主要在时延、同步、移动性等方面存在差异。对终端位置报告进行网络验证，以满足相关监管的要求（如合法的拦截、紧急呼叫、公共预警系统等），实现无论何时何地，终端可以动态地选择地面或卫星网络，按照业务 QoS 需求智能接入网络，获得最优的用户体验。2.NR NTN 自适应网络基于 5G 接入网的分离架构，结合 5G NTN 应用场景，可考虑更加灵活的星地融合自适应网络架构，以支持更为高效的星地资源协调。位于星上的 gNB-CU-CP可以决策和执行星地间的数据分流，将星上 gNB-DU 处理完的数据交给星载gNB-CU-UP 继续处理，或者直接交给地面的 gNB-CU-UP 进行处理。这样可以以卫星载荷为中心，根据卫星载荷的负荷状况，实现星地间灵活的数据分流。3.NR NTN 多连接网络卫星间以及星地间的多连接组网，可以更好地提升用户的吞吐率，保障用户的业务连续性，满足用户业务需求。同时可以更好地平衡不同网络间的资源利用率，提升系统容量。除了卫星之间的多连接，在有地面网络覆盖的区域，也可以实现星地之间的多连接，作为 5G 通信的覆盖补充。在实践上，手机直连卫星业务取得初步应用，如华为 Mate60 手机基于我国天通卫星资源，已面向大众消费者提供卫星语音通话及短信服务。但总体上，后续需加快星地融合通信在网络架构设计、业务互联互通、技术体制演进等关键领域的协同攻关，明确天地融合技术路线及实施方案，促进星地产业链融合发展。5.5.5 5 NTNNTN 容量评估容量评估系统容量是 5G NTN 网络的重要指标，是决定 5G NTN 能否商用的关键因素。本白皮书以高轨卫星 IoT NTN 应用场景为例，结合中国电信前期试验数据，面向语音和数据两种业务类型，给出 IoT NTN 系统容量的理论评估结果。中国电信 5G NTN 技术白皮书28表 1 语音业务模型语音模型语音模型编码速率编码速率语音包语音包发包周期发包周期1800bps900bit1 包/s2600bps700bit1 包/s在评估语音业务容量时，业务模型分别考虑 800bps 和 600bps 两种典型低速编码方案。如图 19 所示，在语音业务方面，采用 600bps 语音编码速率时，可支持 29 路用户同时通话；采用 800bps 语音编码速率时，可支持 27 路用户同时通话。在数据业务方面，小区上行吞吐率可达 250kbps，下行吞吐率可达 30kbps。从理论评估结果来看，语音及下行吞吐率整体效率不高，将成为制约语音及数据业务商用发展的重要因素。后续需持续开展容量增强相关方案研究，不断提升系统容量水平。图 19 IoT NTN 容量5.5.6 6 NTNNTN 测试验证测试验证自 R17 完成了 3GPP 首个 5G NTN 技术规范以来，国内外相关单位基于该标准进行了多次星地融合通信技术试验，目前产业链参与方涵盖了卫星运营商、网络设备商、芯片终端企业及科研机构等。国外开展 5G NTN 试验较早。自 2020 年以来，Inmarsat 和联发科基于 5G NTN已经成功进行了大量双向直连卫星通信的在轨试验，目前联发科与 Inmarsat 宣布未来将基于 5G NTN 联手打造智能手机、物联网设备、汽车的双向直连卫星通中国电信 5G NTN 技术白皮书29信服务。2022 年 3 月，爱立信、高通和泰雷兹三家公司启动了首次 5G NTN 技术实验，旨在实现普通 5G 智能手机支持卫星通信。2022 年 8 月，联发科在实验室环境中实现了低轨 5G NTN 网络下智能手机接入。图 20 联发科与 Inmarsat 的试验合作国内，中国信息通信研究院在 IMT-2020（5G）推进组推动成立了 NTN 工作组，助力国内的 NTN 试验验证工作。中国移动在 2022 年携手中兴通讯、交通运输通信信息集团完成了 IoT NTN 终端直连卫星技术外场验证，2023 年联合 OPPO、中兴通讯、是德科技完成了 IoT NTN 手机直连卫星实验室验证和 NR NTN 低轨卫星场景实验室模拟验证。中信科推进的试验主要集中在 NR NTN 技术体制，2023 年6 月已完成了 5G NTN 标准宽带卫星通信试验，打通了卫星宽带业务和地面业务。中国电信也积极致力于推进 5G NTN 技术验证与应用落地。2023 年 1 月 16日，中国电信携手产业合作伙伴共同完成了全球首次 S 频段 5G NTN 技术上星验证。此次验证基于天通一号卫星移动通信系统现有的网络架构，完成了广播、接入、数据传输等通信过程，实现了多终端接入、多终端互通，通信功能正常、性能符合预期。验证结果确认了 3GPP R17 NTN 标准应用于天通一号卫星移动通信系统的技术可行性，为后续基于天通一号卫星移动通信系统的 5G NTN 商业应用奠定了技术基础。2023 年 5 月 26 日，中国电信牵头完成了国内首次 5G NTN 手机直连卫星外场验证，成功实现了基于天通卫星的 5G NTN 手机直连卫星空口上下行连接，两台手机同时接入卫星网络进行短信息业务。试验突破了现网环境下普通智能手机直连高轨卫星产生的诸多技术难关，取得了 5G NTN 技术落地的重大试验成果。中国电信 5G NTN 技术白皮书302023 年 6 月 29 日，中国电信在 2023 上海 MWC 期间发布了 5G NTN 试验应用成果，展示了手机直连卫星、环境数据监测、交通物流监控、应急通信保障等典型应用试验，对数据采集、短信、语音、位置共享等通信服务功能、性能进行了充分验证，为未来融合创新应用奠定了坚实基础。图 21 中国电信 5G NTN 试验应用成果2023 年 9 月 19 日，中国电信在舟山完成了海域场景 5G NTN 测试，测试在海域和无人岛场景实现了在轨交互和业务数据传输，完成了海洋水质监测、无人岛温湿度监测、无人岛应急求救等多终端、多场景的实时业务验证，测试效果良好。2023年10月25日，中国电信基于亚洲9号卫星完成了全球首次运营商NR NTN终端直连卫星现网环境测试验证，重点验证了终端直连卫星场景下多终端并发接入能力、数据及语音服务能力，为多场景、多能力的综合应用奠定基础。此外中国电信还完成了全球首个基于 IoT NTN 的双向语音通信功能端到端上星实测，在降低传输时延和提高链路吞吐量方面采用了系列创新性技术，实现了端到端双向语音实时通信，通话质量符合预期，标志着基于天通卫星的 NTN 语音实时通信实现了从“0”到“1”的突破。图 22 基于 GEO 的中国电信 NTN 实时语音测试中国电信 5G NTN 技术白皮书31中国电信始终致力于挖掘 5G NTN 技术的价值空间，推进 5G NTN 在手机直连卫星和天地一体物联网等场景的应用，助力构建深度融合的天地一体泛在网络。5 5.7.7 手机直连演进路线手机直连演进路线对于卫星移动通信技术，手机直连卫星将是未来五至十年内最重要的应用规模拓展场景。依托于地面蜂窝网巨大的用户规模，消费级手机直连卫星技术是快速实现商业闭环、产业生态成熟和技术持续演进动力的关键。可以说，手机直连卫星将是整个卫星移动通信产业的关键驱动力。图 23：手机直连技术演进路线示意如图 23 所示，手机直连卫星技术路线将分为三个阶段：1.第一阶段：定制化手机直连卫星。一般由卫星运营商、手机厂家、芯片厂商、卫星地面段等共同合作研发，共享卫星频谱，以定制双模手机实现手机直连卫星。例如：华为 Mate50（4G 北斗短消息）、Mate60 Pro（5G 天通语音 短信），苹果 iphone14（5G Globalstar 短消息）等系列终端均基于该路线，中国公司的进展领先业界。2.第二阶段：基于 3GPP 体制的存量手机直连卫星技术以及过渡版协议剪裁5G NTN 手机直连卫星技术。其中：（1）存量手机直连路线目前由国外新兴低轨卫星公司主导，通过与移动蜂窝网运营商合作，共享地面蜂窝网络频谱资源，以低轨卫星转发地面蜂窝网信号（或基站上卫星），支持存量手机直连卫星，美国 Starlink、AST 等公司在该路中国电信 5G NTN 技术白皮书32线上计划建设星座系统，预计未来两年提供服务。但该路线主要解决地广人稀场景下的广覆盖或孤岛覆盖。（2）协议剪裁的定制版 5G NTN 手机直连卫星技术。根据我国相关单位近期开展的 5G NTN 试验发现，高/低轨卫星均能完成模拟终端到卫星原型网络的 5GNTN 链路贯通。但国内现有或短期内新发卫星技术能力未达到 3GPP 预设条件，采用 5G NTN 技术实测的卫星系统容量和频谱效率不及 3GPP 标准组在 R17 版的预期。由于 5G NTN 标准和国内卫星大型相控阵天线技术仍需一定周期的发展追赶，因此在 5G NTN 标准实现对高/低轨卫星系统的成熟适配前、且卫星大型相控阵天线技术成熟前，从现有定制化手机直连需要先过渡经历协议剪裁后的定制版 5GNTN 手机直连阶段，终端侧天线技术、高增益低噪放的功放、精简无线协议和信令开销的 NTN 标准体系是达成该路径的关键。3.第三阶段：基于 5G NTN 体制的星地融合手机直连卫星技术。其中：（1）存量手机直连卫星技术虽然能便捷依赖4/5G技术体制和本土地面频率，但将面临两个问题。一是 4/5G 技术体制并不适合于网络拓扑快速变化下的星地网络间位置管理、切换管理等需求；二是卫星共享地面 4/5G 网络频率的跨国协调难度高，比如 AST 与 AT&T、沃达丰合作的试验频段均有不同，在一个国家不同区域、不同国家进行直连卫星时存在终端适配难题。该路线最终必将回归 5GNTN 直连卫星技术路线。（2）协议剪裁的定制版 5G NTN 直连卫星路线在国内卫星大型相控阵技术成熟、跨国频率协调取得成效后，也将最终演进宽带版的 5G NTN 手机直连卫星技术路线。直至此时，星地无感漫游，消费级终端才能降低对天线、功放、技术体制的要求。中国电信 5G NTN 技术白皮书33第六章第六章总结总结5G NTN 技术是当前星地融合通信发展的主流方向，是实现卫星移动通信应用愿景的最佳途径。通常情况下，卫星移动通信涉及的基础设施投资规模大，消费者市场受到地面蜂窝技术的挤压，运营商很难借助连接的规模效应实现盈利。为促使卫星移动通信产业健康发展，发展 5G NTN 技术，基于天地融合，借助成熟的地面蜂窝网产业生态，迅速扩大应用规模将是其成败的关键。具体而言，需要标准侧、终端侧、网络侧、卫星侧、应用侧协同推进与发展。标准侧，重点针对无线空口，加强协议剪裁、减少 SIP 信令开销、提升空口上下行承载的频率效率、载波功效、调度算法等，确保实时双向对称性业务得以高效应用。终端侧，加快实现 NTN 芯片与 5G 芯片一体化，借助 5G 芯片的常态化应用迅速扩大 NTN 芯片的规模，逐步降低 5G NTN 一体化芯片的成本，使卫星通信功能迅速从高端机型推广到中低端机型。网络侧，加快实现 5G NTN 卫星网络与地面 4G/5G 网络一体化组网，借助地面运营商成熟的运营经验和销售渠道，加速用户规模扩展。卫星侧，逐步增强卫星载荷和天线能力，改善星地链路环境，降低消费级卫星终端及终端天线成本，为全球卫星规模组网形成商业闭环创造基础条件。应用侧，探索 5G NTN 应用，深耕手机直连、车联网和物联网等垂直市场，发掘 5G NTN 价值。整体上，5G NTN 技术体制还处于初级阶段，空口效率、覆盖、移动性等关键技术能力仍需进一步完善。与技术薄弱相比，产业水平更需要引起重视，目前，5G NTN 端到端产业生态仍存在短板和急躁情绪，一方面，端到端各环节参与的厂家数量较少，另一方面，各参与厂家也缺乏成熟稳定的商用级产品。道阻且长，行则将至。面向未来，中国电信将充分发挥卫星移动通信产业链领头羊作用，立足基础通信运营商的禀赋优势，加快 5G NTN 技术的产业化进程。坚持统筹“天星、地网、枢纽港、云资源池”一体化布局，坚定场景融合、用户融合、终端融合、云网融合、全系统融合的“五融合”演进路径和形态，着力打中国电信 5G NTN 技术白皮书34造天地云网融合架构，创新引领星地云网融合发展，为国家卫星移动通信产业发展贡献力量。中国电信 5G NTN 技术白皮书35缩略语缩略语ITUInternational Telecommunication Union国际电信联盟3GPP3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴项目计划CCSAChina Communications StandardsAssociation中国通信标准化协会MWCMobile World Congress世界移动通信大会NRNew Radio5G 空口NTNNon Terrestrial Network非地面网络5G NTN5G Non Terrestrial Network5G 非地面网络IoT NTNInternet of Things NTN窄带 NTN 网络NR NTNNew Radio NTN宽带 NTN 网络NB-IoTNarrow Band Internet of Things窄带物联网eMTCenhanced Machine Type Communication增强型机器类通信5G LAN5G Local Area Network5G 局域网NGgNB 与 5GC 间的接口XngNB 与 gNB 间的接口IMSIP Multimedia SubsystemIP 多媒体系统UPFUser Plane Function用户面功能AMFAccess and Mobility Management Function接入及移动性管理功能EASDFEdge Application Server DiscoveryFunction边缘应用服务发现功能MECMulti-access Edge Computing多接入边缘计算PUCCHPhysical Uplink Control Channel物理上行控制信道PUSCHPhysical Uplink Shared Channel物理上行共享信道PDCCHPhysical Downlink Control Channel物理下行控制信道PDSCHPhysical Downlink Shared Channel物理下行数据信道DMRSDemodulation Reference Signal解调参考信号RACHRandom Access Channel随机接入信道NASNon Access Stratum非接入层SIBSystem Information Block系统广播消息块中国电信 5G NTN 技术白皮书36CPControl Plane控制面UPUser Plane用户面QoSQuality of Service服务质量QCIQoS class identifierQoS 等级标识DRBData Radio Bearer数据无线承载RLCRadio Link Control无线链路控制UMUnacknowledged Mode非确认模式AMAcknowledged Mode确认模式PCIPhysical Cell Identifier物理小区标识HARQHybrid Automatic Repeat reQuest混合自动重传请求SPSSemi-Persistent Scheduling半静态调度AMCAdaptive Modulation and Coding自适应调制编码C-DRXConnected Discontinuous Reception连接态不连续接收eDRXExtended idle mode DRX扩展空闲态不连续接收PSMPower Saving Mode低功耗模式FR1Frequency Range 15G 频率范围 1（5GSub6G 频段）FR2Frequency Range 25G 频率范围 2（5G 毫米波频段）UEUser Equipment用户终端IMEIInternational Mobile Equipment Identity国际移动设备识别码RSRPReference Signal Receiving Power参考信号接收功率SINRSignal to Interference plus Noise Ratio信干噪比SIPSession initialization Protocol会话初始协议SDPSession Description Protocol会话描述协议GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统SRITSatellite Radio Interface Tech卫星无线接口技术LEOLow Eearth Orbit低轨GEOGeosynchronous Eearth Orbit高轨AMR-NBAdaptive Multi-Rate Narrowband自适应多速率窄带语音编码AMR-WBAdaptive Multi-Rate Wideband自适应多速率宽带语音编码中国电信 5G NTN 技术白皮书37EVS-NBEnhanced Voice Service Narrowband增强型语音通话服务窄带语音编码EVS-WBEnhanced Voice Service Wideband增强型语音通话服务宽带语音编码AIArtificial Intelligence人工智能RTTRound-Trip Time往返时延LOSLine Of Sight无线信号的视线传输Web-RTCWeb Real-Time Communication网页即时通信APRUAverage Revenue Per User每用户平均收入中国电信 5G NTN 技术白皮书38联合编写单位及作者联合编写单位及作者中国电信股份有限公司市场部产品中心中国电信股份有限公司市场部产品中心崔冬亮、庄梦蝶中国电信股份有限公司卫星应用技术研究院中国电信股份有限公司卫星应用技术研究院刘悦、高向东、李芸、李阳、赵冬、马骏、贾慧秒、牛攀峰、商鹏程、李彦坤中国电信股份有限公司研究院中国电信股份有限公司研究院王建秀、夏旭、刘家祥、齐文、贾婧、周辉、戎琪、毛安平、赵静、郭茂文、孟凡蓉、邹昭、韩琳中兴通讯股份有限公司中兴通讯股份有限公司郝瑞晶、王刚、刁增奇、崔方宇

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证券研究报告 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份有限公司免责声明 Table_Header行业深度报告通信行业深度报告通信 20232023 年年 1111 月月 0 08 8 日日 Table_T. 

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5G产业和市场发展报告产业和市场发展报告2023年第三季度年第三季度2023TD产业联盟产业联盟Telecommunication Development Industry Alliance本期热点工信部许可中国电信将现网用于2G/3G/4G系统的800MHz频段频率重耕用于5G公众移动通信系统；批复中铁集团5G-R试验频率，支持其开展5G-R系统外场技术试验。5G NTN技术验证加速进行，多款支持NTN芯片及终端产品发布。5G RedCap政策发布，技术测试加速推进，多城市启动应用试点。“5G 工业互联网”项目累计超7000个，利好政策助推规模化应用持续升级。全球5G网络建设加速进行，5G基站达到481万，5G用户达到14.2亿。1/15最新5G相关政策工信部 关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知2023.10工信部 批复中铁集团5G-R试验频率，支持其开展5G-R系统外场技术试验到2025年，5G RedCap产业综合能力显著提升，标准持续演进，应用规模持续增长；全国县级以上城市实现5G RedCap规模覆盖；5G RedCap在工业、能源、物流、车联网、公共安全、智慧城市等领域的应用场景更加丰富。在六个月过渡期内，手机生产企业需按照5G消息相关行业标准及进网检测规范，完成计划上市的5G 手机系统设计和功能升级。在过渡期后，手机生产企业新申请进网许可的5G手机需支持 5G 消息，并随附提供相关进网检测报告有利于加快5G-R系统在铁路行业的推广应用，有效解决目前基于2G技术的铁路无线通信系统（GSM-R）面临的诸多现实困难和技术难题；有利于加快形成完整成熟的5G-R产业链，进一步提升我国铁路信息化、智能化水平，提高我国铁路自主创新能力，拓展行业应用边界。2023.8上海市 5G网络近海覆盖和融合应用“5G揽海”行动计划（2023-2024年）。提出依托5G-A通感一体、50GPON（无源光纤网络）等前沿技术，赋能上海国际航运中心的高质量发展。加快打造5G赋能智慧海洋细分行业“样板间”，推进标杆项目的落地转化和规模化推广，加快实现5G融合应用“样板间”向可规模复制“商品房”转变，持续为航运业数实融合、创新发展提供新动力。2023.7工信部 关于加强端网协同助力5G消息规模发展的通知2/15全球5G频谱资源：超99个国家地区完成分配，超141个国家地区正计划分配非洲-乌干达 2023年8月底已完成5G频谱拍卖sub 1GHz700 MHz,800 MHz1-6GHz2.3 GHz,2.6 GHz,3.3 GHz,3.5 GHz,5 GHzabove 6G71 GHz,81 GHz欧洲-奥地利 计划分配5G频谱资源1-6GHz3.6 GHz(3410-3470 MHz)above 6G26 GHz(26.5-27.5 GHz)欧洲-波兰 计划分配5G频谱资源1-6GHz3.48-3.8GHz美洲-哥斯达黎加 2023年下半年计划分配5G频谱资源sub 1GHz700MHz1-6GHz2.3 GHz，3.3 GHzabove 6G26 GHz and 28 GHzn 截至2023年三季度，全球已有超过141个国家和地区计划进行5G频谱拍卖/分配，超过99个国家和地区的监管机构已完成部分或全部5G频谱拍卖/分配。3/155G NTN：进入技术研发、产品测试以及网络验证阶段n 3GPP从R15开始启动5G NTN（Non-Terrestrial Networks，非地面网络)研究，并在R17标准中正式引入NR-NTN以及IoT-NTN两项非地面网络技术内容，解决了基于5G卫星的移动宽带和低复杂性物联网用例。n 其中，NR-NTN支持5G手机与R17兼容卫星直接连接，为大众手机及行业终端用户提供手机卫星宽带业务；IoT-NTN则主要为低复杂性eMTC和NB-IoT设备提供卫星支持。运营商中国移动完成5G IoT-NTN 技术外场验证、5G IoT-NTN 手机终端直连卫星实验室验证、NR-NTN低轨卫星实验室模拟验证中国电信完成现网环境下的NR-NTN终端直连卫星测试芯片高通面向物联网场景发布两款支持3GPP R17标准的IoT-NTN芯片高通212 S以及高通9205S紫光展锐基于其5G NTN芯片V8821联合产业伙伴完成5G NTN数据传输、短消息、通话、位置共享等多种功能和性能测试联发科MT6825 IoT-NTN芯片组已在摩托罗拉等手机中实现商用终端中兴发布终端Axon 50 Ultra摩托罗拉发布搭载了MTK NTN芯片组的摩托罗拉defy 2和CAT S75移远通信发布符合3GPP R17 IoT-NTN标准的卫星通信模组CC950U-LS芯讯通发布三款支持IoT-NTN卫星通信技术的模组SIM7070G-S、SIM7080G-S、SIM7022S4/155G-Advanced：全球13家运营商联合发布首波5G-A试点商用网络n 2023年10月，中国移动、中国联通、中国电信、中国移动香港、澳门电讯、香港电讯、和记电讯、STC集团、阿联酋du，阿曼电信，沙特Zain、科威特Zain，科威特Ooredoo等13家运营商联合发布首波5G-A试点网络，5G-A从技术验证阶段逐步进入试商用部署阶段。预计全球将有多家运营商在2024年推出5G-A商用服务。5/155G RedCap：技术测试加速推进，在全球已具备规模商用条件n 截至2023年三季度，全球已有8个国家超过12家运营商完成RedCap技术验证或商用试点，包括中国移动、中国电信、中国联通、阿联酋E&、沙特STC、沙特Zain、科威特STC、科威特Zain、巴林STC、泰国AIS、澳大利亚Telstra、印度巴帝电信等，连接数有望在未来三年突破1亿。n 我国三家运营商已经在上海、杭州、宁波、深圳、佛山、宁德、济南、苏州等超过10个地市实现RedCap端到端商用部署，覆盖工业、电力、车联等多个行业。运营商中国移动发布Redcap白皮书，联合多家企业开展端到端测试验证发布5G RedCap“1 5 5”创新示范之城，建设“1”个RedCap产业集群创新中心、“5”个RedCap技术创新之城以及“5”个RedCap应用示范之城中国联通启动“5G RedCap轻联万物2025”行动计划，拟在2025年前完成150个行业客户项目的商用落地中国电信在深圳进行“RedCap城市”试点芯片高通发布5G调制解调器骁龙X35以及X32智联安发布支持3GPP R17 的5G RedCap高精度低功耗定位芯片MK8510紫光展锐完成其RedCap芯片平台V517性能测试新基讯发布商用RedCap ModemIP云豹平台，完成5G RedCap终端射频芯片测试无锡摩罗发布5G RedCap单模芯片Moru100模组与终端中国联通发布通用型5G RedCap商用模组雁飞NX307移远通信发布轻量化5G RedCap模组Rx255C系列广和通发布5G RedCap模组FG131及FG132系列中移物联发布MR880A模组利尔达发布3款NR90系列RedCap模组计讯物联发布轻量级、低功耗、低成本的5G RedCap工业智能网关四信发布支持5G RedCap的AIoT摄像机以及F-NR120、F-NR130等工业路由器产品宏电股份推出五款轻量化5G RedCap工业通信终端系列产品6/15全球5G发展：网络建设持续推进，终端市场多元化发展，手机市场持续低迷商用5G国家/地区 5G商用网络5G SA商用网络5G用户5G基站建设5G基带芯片5G SoC芯片 5G终端厂商5G终端款型智能手机出货量(Q3)1092834714.2亿481万23款90款490家2916款2.7亿（同比-8%）欧洲5G商用网络数量占比40.3%亚太地区5G商用网络数量占比23.3%中东&非洲5G商用网络数量占比20.5%北美&拉丁美洲5G商用网络数量占比15.9%全球5G网络全球5G芯片&终端7/1548156.005006002020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3全球5G基站部署量（万）全球5G基站新增量（万）环比同比全球5G发展：5G基站部署量增长放缓，5G用户规模稳步扩张n 截至2023年三季度，全球5G基站部署总量超过481万个，季度新增33万个，年度累计新增117万个，建设速度逐步放缓。预计2023年底全球5G基站将超过520万个，2025年全球将建有5G基站650万个。n 2023年三季度，全球季度新增5G用户2.0亿，年度累计新增5G用户4.1亿，全球5G用户总数超过14.2亿，5G用户规模扩张进入平稳期。14.257.786912152020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3全球5G用户总数（亿）全球新增5G用户总数（亿）环比同比全球5G基站建设速度逐步放缓全球5G用户规模扩张进入平稳期8/15全球5G发展：5G终端形态多元化发展，智能手机出货量连续九季度同比下跌CPE13%工业级CPE/模组/网关7%模组11%平板/笔记本电脑4%手机50%无线热点4%others5%照相机/警用记录仪2%车用模组/热点及车载单元4%其他11%n 全球发布5G终端的厂商达到490家，较上季度新增43家。其中，发布智能手机5G的终端厂商新增7家，发布非智能手机5G终端的厂商新增36家。n 全球5G终端达到2916款，非手机终端1449款，占比超过49.6%，5G终端呈现款型多样化发展趋势。-6%-6%-7%-9%-12%-12%-14%-11%-8000020000300002021年Q32021年Q42022年Q12022年Q22022年Q32022年Q42023年Q12023年Q22023年Q3全球智能手机出货量（万部）同比n 全球智能手机出货量连续九季度同比下跌，创十年来第三季度最低水平。2023年第三季度，全球智能手机出货量2.7亿部，同比下降8%，但环比增长2%，同比降幅逐渐放缓。全球智能手机出货同比降幅放缓，或将触底回暖全球5G终端以智能手机为重点呈多元化发展态势9/15全球5G发展：5家厂商三季度发布6款最新5G SoC芯片n 截至2023年三季度，全球累计发布5G基带芯片共23款，5G SoC芯片90款，其中5G基带芯片无新增，三星、高通、联发科、华为海思和谷歌5家厂商发布6款最新5G SoC芯片，以中高端产品为主。厂商芯片发布时间工艺其他信息高通骁龙7s Gen22023.94nm内置骁龙X62 5G调制解调器，支持5G毫米波技术联发科天玑7200-Ultra2023.94nm支持5G双载波聚合技术联发科天玑70302023.76nmSA&NSA；sub-6GHz；mmWave；Sub-6GHz；支持5G三载波聚合技术（3CC-CA）；4.6Gbps(DL)三星Exynos 24002023.10 4nm集成Exynos 5300调制解调器；10Gbps(DL)3.87Gbps(UL)谷歌Tensor G32023.10 4nm海思麒麟9000s2023.8未知10/15全球5G发展：高通和联发科5G芯片在手机市场中占优势地位n 全球累计发布1467款5G智能手机，季度新增125款，年度累计新增279款。所有手机款型中，超过825款5G手机采用高通芯片，428款5G手机采用联发科芯片。n 季度新增手机中，67款手机采用高通芯片，41款5G手机采用联发科芯片。有43款手机采用高通骁龙8系列芯片，11款采用联发科天玑9000系列芯片。040801201602020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3高通谷歌海思联发科三星紫光展锐n 从历史季度新增手机采用芯片情况来看，高通和联发科始终占据优势地位，且高通芯片所占比重始终保持在50%以上。n 825款采用高通芯片的手机主要来自小米、vivo、OPPO、三星、联想等厂商；428款采用联发科芯片的手机主要来自vivo、realme、OPPO、小米、荣耀等厂商。季度新增5G智能手机采用芯片情况全球5G智能手机采用芯片情况全球5G手机采用高通和联发科芯片的款型占比超85/15318.943.65003003502020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3中国5G基站部署量（万）中国5G基站新增量（万）环比同比中国5G发展：5G基站规模全球领先，5G用户量占全球比重过半突破7亿n 截至2023年三季度，我国新增5G基站25.2万个，年度累计新增87.7万个，总数达到318.9万个，占全球5G基站部署量的66.3%，覆盖我国所有地级市城区、县城城区，超90%的5G基站实现共建共享。n 2023年三季度，我国5G用户达7.37亿，占比全球5G用户数的51.9%，季度新增0.61亿5G用户，年度累计新增1.77亿5G用户，已发展成为全球规模最大的5G市场，5G用户规模平稳扩张。7.3744.514682021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3中国5G用户总数（亿）中国新增5G用户总数（亿）环比同比我国5G基站建设速度放缓但仍维持较高水平我国成全球规模最大5G市场，用户规模平稳扩张12/15中国5G发展：5G终端形态多元化发展，智能手机出货量连续七季度同比下跌n 我国共有296家终端厂商（新增18家）的1315款5G终端获得工信部入网许可。季度新增42款5G终端，包括18款智能手机、5款模组、4款车载无线终端、4款工业级CPE等。n 我国智能手机出货5809万部，5G手机出货占为80.5%，同比下降2.9%，连续七个季度出货量同比下跌，相较于前6个季度下降趋势有所缓和。自2022年开始各季度我国手机出货量同比降幅分别为29.4%、12.1%、19.2%、26.2%、9.4%、11.2%。580980.5%-29.4%-12.0%-19.2%-26.2%-9.4%-11.2%-2.9000400060008000020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3智能手机出货量（万部）5G手机占比同比我国5G终端形态多元化，智能手机为主力军我国智能手机出货量跌幅有所缓和13/15中国5G发展：5G应用多领域纵深发展，商业化项目超9.4万个n 中国5G应用发展水平全球领先，逐步从“多点开花”向“多领域纵深”发展，5G应用已经覆盖67个国民经济大类，5G应用案例超过9.4万个；全国“5G 工业互联网”项目超过7000个，已形成超20个省级“5G 工业互联网”先导区项目，覆盖电子信息、装备制造、石化化工、钢铁等12个重点行业。智慧矿山签约项目540个3万个5G商业化项目智慧城市项目7000个智慧工厂项目4000余个服务医疗机构2600余家5G智慧教育示范项目2000余个智慧电力项目500余个2.05万个5G商业化项目2.4万个5G商业化项目累计落地5G专网项目超6000余个天翼工业互联网平台累计连接41个工业互联网平台、700多万家企业5G全连接工厂项目2000多个服务行业虚拟专网客户超过6800个覆盖国民经济60个大类，规模复制40个大类14/15报告目录第一章 5G标准与频谱1.5G-Adanced标准制定开始启动，部分企业启动技术测试2.全球5G频谱工作持续推进，超99个国家地区完成分配3.工信部许可800MHz频段频率重耕用于5G业务4.工信部批复铁路5G-R试验频率开展外场技术试验5.5G NTN技术验证加速进行第二章 5G网络1.全球商用网络超过283张，5G SA网络部署加速进行2.全球5G基站总量超过481万个，中国基站规模全球领先3.全球5G用户超过14.2亿，我国5G用户占比过半4.全球13家运营商联合发布首波5G-Advanced网络第三章 5G芯片1.全球5G基带芯片累计达23款2.6款5G芯片集中发布，5G SoC 芯片达90款3.5G SoC新产品主要采用4nm-6nm先进工艺制程4.超过825款5G手机采用高通芯片，428款5G手机采用联发科芯片第四章 5G终端1.全球终端生态繁荣发展，行业终端厂商增长迅速2.全球已发布2916款5G终端，终端形态多样化发展3.国内5G入网终端达1315款，智能手机占比超62%4.全球智能手机出货同比下降8%，连续九季度同比下跌5.国内手机市场出货连续七季度同比下降，下降趋势有所缓和第五章 5G应用1.工信部发布最新政策推进5G RedCap技术演进及应用2.我国5G应用多领域纵深发展，5G商业化项目超9.4万个3.我国5G行业专网持续升级，专网项目总数超过2万个4.5G RedCap技术测试加速推进，在全球已具备规模商用条件5.“5G 工业互联网”应用持续升级，项目累计超7000个附件一：5G频谱分配情况附件二：全球主要国家5G战略及政策附件三：中国国家级5G相关重点政策规划附件四：中国省市级5G政策与规划附件五：国内各省市5G基站情况汇总附件六：4G网络重点数据15/15驱动驱动商用进程商用进程 成就成就5G梦想梦想TD产业联盟产业联盟Telecommunication Development Industry AllianceTD产业联盟（TDIA）是科技部试点产业技术创新战略联盟、第一批中关村标准创新试点单位。TDIA成立于2002年，现有100余家成员单位，已成为支撑和推动我国移动通信产业发展的重要平台。TDIA致力于在全球范围内推动移动通信基于TDD制式的后续演进各代技术（包括TD-LTE、TD-LTE-Advanced、5G、6G等）、以及融合技术标准与产业的发展，整合产业资源，营造产业发展大环境，促进信息通信技术（ICT）领域的融合发展，使联盟成员在发展中达到互利共赢，为世界通信发展贡献力量。随着移动通信的迅猛发展，目前TDIA已在5G、“互联网 ”和国际拓展等方面做了很多工作，并取得显著成绩。地址：北京市海淀区花园路2号院牡丹融媒体大厦3层邮编：100191电话： 86-10-82036611电子邮箱：;

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2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录目录 一、行业概述.1 二、行业发展阶段及现状.5 三、驱动我国卫星通信发展的因素.8 四、产业链分析.12 五、卫星通信的应用.24. 

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1中国联通天地一体融合通信愿景中国联通天地一体融合通信愿景白皮书白皮书中国联通2023 年 10 月1目录目录1 发展需求与现状分析发展需求与现状分析.21.1 天地一体发展需求.21.2 天地一体化的发展现状.21.3 应用场景和发展预测.31.3.1 深井型价值应用场景.31.3.2 海量型价值应用场景.41.4 标准研究现状.52 2 发展路径与愿景目标发展路径与愿景目标.8 82.1 天地一体融合通信发展路径.82.2 天地一体融合通信愿景.83 3 关键技术问题分析关键技术问题分析.12123.1 网络架构与组网模式.123.2 频率规则及频谱方案研究.143.2.1 手机直连的频率.143.2.2 频谱方案研究.153.3 无线技术.163.3.1 信道模型.163.3.2 链路预算.163.3.3 关键技术.173.4 终端技术.183.5 QoS 保障.203.6 跨国业务实现.214 4 总结与展望总结与展望.222221 发展需求与现状分析发展需求与现状分析1.1天地一体发展需求天地一体发展需求近年来，低轨（LEO）卫星互联网的迅猛发展，不仅对传统卫星通信产生了巨大的冲击，还对传统地面移动通信技术的发展提出了新的挑战。宽带卫星互联网融合卫星网络和地面网络，已经成为无线通信领域的新焦点和新赛道。为了应对低轨宽带卫星互联网的国际竞争，也为了在后续卫星互联网发展占频保轨，我国在积极推动天地一体加速发展。国家政策上，国务院立足国际竞争和国家安全，在“十四五”系列规划中提出建设高速泛在、天地一体网络，加速构建天地一体基础设施；发改委从战略新兴产业发展的角度，将卫星互联网纳入“新基建”；工信部则强调天地一体深度融合，推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合。地方政府层面，国内多个省份 10余个地方政府将空天信息产业、卫星应用及卫星互联网产业划为重点，提出了具体的发展目标及相关政策举措。从技术发展上看，卫星制造、卫星发射和卫星通信技术的迅速发展，为天地一体的发展准备了条件。首先，卫星制造技术和卫星发射技术，如一箭多星、火箭回收等，极大降低了卫星制造和卫星发射技术的成本，为建设大规模低轨卫星星座提供了有力支撑。其次，星上处理、星间链路和相控阵等先进的卫星通信技术则为终端直联卫星实现宽带通信提供了技术基础。最后，3GPP 等标准组织针对卫星通信特点进行了时频同步和移动性等研究，制定了一系列的解决方案逐步推进地面网络和卫星网络形成深度融合。从通信市场与业务发展看，大众用户和行业用户对星地融合的天地一体通信需求也越来越强烈。大众用户面向个人移动通信需求不断演进，期待实现无缝覆盖与随时随地接入；行业用户面向应急、交通、海洋覆盖、泛在低空等场景，也需要通过天地一体化的网络提供泛在连接。1.2天地一体化的发展现状天地一体化的发展现状海外低轨卫星互联网应用已初具规模。当前以 SpaceX、AST SpaceMobile 和 Lynk为代表的卫星公司，纷纷部署低轨卫星互联网建设，并积极探索手机直连，与多个国家和地区的移动运营商建立合作伙伴关3系。SpaceX 与美国的 T-Mobile、澳大利亚Optus 等运营商合作，推出星链直连手机业务；AST SpaceMobile 公司与美国 AT&T 运营商合作，通过使用 BlueWalker3 卫星，实现双向语音通话；Lynk 已与全球 30 多个移动通信运营商签订了手机直连卫星服务商业协议。除运营商以外，地面终端产业链也在积 极 推 动 卫 星 应 用。苹 果 公 司 与GlobalStar 合作，为 iPhone 14 系列、15系列提供紧急 SOS 技术；高通也宣布与铱星合作，为智能手机提供卫星服务。我国尽管是世界第二大在轨有效卫星的拥有国，但低轨通信卫星和国际一流水平尚有差距，处在积极发展、积极追赶的阶段。在卫星星座建设方面，当前已有多家卫星公司提出低轨星座计划；地面运营商积极开展天地一体关键技术研究及技术验证，探索演进方向；终端产业链也在积极寻求卫星通信解决方案，目前华为Mate60 系列手机已基于高轨卫星实现卫星短报文/语音业务。1.3应用场景和发展预测应用场景和发展预测借鉴顾客价值定位理论，从市场规模和对卫星的需求刚性两个维度对天地一体各类应用场景进行评估，将其分为浅层型、海量型、深井型、低储量四个类型价值业务。运营商可重点挖掘需求刚性高、市场空间大的深井型和海量型两大类应用场景，在高价值领域打造高品质的天地一体融合通信业务。图 1-1 天地一体融合业务场景分类1.3.1 深井型价值应用场景深井型价值应用场景深井型价值应用场景对卫星通信依赖性较高，属于天地一体融合通信业务的刚需型场景，主要应用场景包括：应急救灾场景应急救灾场景应急救灾是最为刚性的应用场景之一。天地一体网络利用空天的独立通信和抗毁能力，不依赖地面通信网络和电力系统而独立工作，在应急救灾领域具有不可替代的独特优势。传统应急救灾场景主要包括为应急部门提供应急通信、灾害预警、救援等。随着低轨星座部署及终端直连技术的发展，应急通信服务对象有望从 B 端转向 C 端用户，网络通信容量的不断提升将更好的支持高并发场景的个人应急通信场景实现。2022 年全国受灾 1.12 亿人次，约占总人口的 10%，按应急通信服务费和渗透率估算，个人客户应急通信市场规模可达 140 亿元/年。大型交通工具场景大型交通工具场景大型交通工具场景主要是在民航客机、远洋游轮、国际列车等交通工具上借助天4地一体网络的全球无缝覆盖特性，让舱内用户无论在天上、海里、深山中都能随时随地通过 WiFi 接入享受通信服务，保障用户服务连续性；随着手机直连卫星技术的成熟，实现舱内与地面通信一样的服务体验。数据显示，目前我国民航机载 WIFI 普及率仅为 5%，商业化运营大有可为。2022年底，我国民航飞机架数为 4165 架，预计到 2030 年以机载 WiFi 渗透率和每架飞机流量费估算，机载通信费用规模有望超 20亿元/年。再加上远洋游轮、国际列车等卫星通信场景，大型交通工具通信需求有望为运营商带来约百亿级市场增量。海洋覆盖场景海洋覆盖场景海洋覆盖场景将是未来天地一体业务的广阔蓝海市场。当前中远海网络覆盖不足是制约智慧海洋发展的瓶颈，随着天地一体网络的成熟中远海覆盖盲区消弭，智慧海洋应用将加速普及。海洋覆盖场景涉及渔业、能源、旅游、执法、观测等多个垂直行业领域。其中近海旅游、海水养殖、海洋执法多为高并发、大带宽常态连接业务需求，而中远海风电场、油气平台、海上牧场多为基础语音和数据通信需求。在政企端市场空间最大的场景为海洋渔业及海洋能源，据估算 ICT 信息化市场规模可达百亿级。在个人客户端市场空间较大的场景主要有滨海旅游、渔民、船员通信等，这些领域也有望带来百亿级的市场增长空间。偏远陆地场景偏远陆地场景偏远陆地覆盖主要针对沙漠、森林、草原、高山等野外无人区域进行补盲，面向野外施工的工人、草原放牧的牧民、喜好户外旅行的深度驴友等对野外通信需求较高的个人用户群体，提供“无所不在”的泛在通信服务。据有关数据测算，目前野外施工人群约 500 万，牧民约 800 万，深度驴友约 600 万，天地一体个人通信刚需群体规模约 2000 万，按卫星通信流量费估算刚需群体的市场规模约为 120 亿元/年。随着技术的不断发展，卫星通信功能将融入更多的智能手机中，为更多公众客户在偏远场景提供更广泛的通信选择，将有望为运营商带来新增长级。1.3.2 海量型价值应用场景海量型价值应用场景海量型价值应用场景属于新兴市场，可扩展空间规模大，有望带来较可观的收益，主要应用场景包括：车联网场景车联网场景卫星车联网主要可应用在无人驾驶、房车旅行、部件远程管理等民用场景及战车、指挥车等军用场景。由于车联网包括车与人、路、网络等多要素的有机联系，对数据管理和网络的复杂性、灵活性、健壮性要求更高。天地一体网络广覆盖、低时延、高可靠等特点可高效无缝为车联网处理海量数据、提供高精度定位、全自动化保障，提升复杂环境的感知能力。数据显示，未来 10 年我国低轨星座 车联网的设备和运营市场整体行业规模预计可达近5三千亿元，其中运营服务超 1600 亿元。截至今年 6 月底我国汽车保有量 3.28 亿辆，预估到 2030 年以卫星车载通信渗透率和车载套餐费用估算，车联网通信费用规模可达 230 亿元/年。泛在低空网联场景泛在低空网联场景泛在低空网联场景主要包括无人机物流、娱乐直播等商业应用场景和应急指挥调度、信息采集报送等救灾民生场景。天地一体网络可有效弥补地面通信基站覆盖的不足，在偏远地区为低空飞行器提供无缝覆盖的网络，保障更加稳定的飞行服务。随着终端直连技术成熟，通过复用地面终端产业链，可解决当前终端模组成本高、体积大、功耗大的缺点，为小型无人机应用带来新发展空间。据预测，2025 年运营商可主导参与的低空市场规模达 360 亿元。截至今年 8 月，国内实名登记的民用无人机已超 110 万架，以现阶段蜂窝网物联网产品价格预估，2030 年民用无人机终端直连卫星通信费用规模约为 6 亿元/年。运营商出海国际业务场景运营商出海国际业务场景随着天地一体网络的形成，提供出海国际通信业务可成为运营商的增量应用场景。该场景不仅可面向国外旅行、海外短期工作等高价值用户提供境外漫游服务；同时可面向一带一路、非洲等欠发达地区及国家开展盲区覆盖，提供通信运营服务。2019 年出境游人数达 1.55 亿人次，预计到2030 年按单次出境流量费和手机直连渗透率比例进行估算，市场规模近百亿元。由于境外卫星业务落地权的获取是运营商出海业务发展的关键，可优先面向一带一路国家与目标落地国协调政策，突破关键环节打造示范后推动大规模应用。当前一带一路国家约 44 亿人口，以用户渗透率和通信月资费进行估算，则每年通信市场规模将达数千亿元。1.4标准研究现状标准研究现状天地一体化网络融合地面网络和卫星通信，能够提供更加广阔和多样化的通信服务。但长期以来，卫星通信与地面移动通信系统独立组网，标准体制、架构协议等方面存在高度差异性，各卫星体系之间间仍保持一定独立性，不利于未来天地一体无缝覆盖网络的建设。ITU、3GPP、CCSA、ETSI、SaT5G 等国内外标准组织或联盟纷纷投入空天地一体化网络的研究中，积极推进 5G 星地融合技术发展和相关标准制定，解决卫星网络与 5G 点网络融合的标准化问题，为卫星互联网产业的标准演进做出了巨大贡献，也将为 6G 星地融合研究奠定了技术基础。ITU国际电信联盟（ITU）是联合国主管信息通信技术事务的专门机构，主要负责全球卫星轨道和频谱资源的分配和管理，以及卫星业务、场景需求的研究。ITU-R SG1频谱管理组负责无线电频谱资源和卫星轨道的全球资源的研究和管理，探索新的可用频率，进行全球无线电频谱和卫星轨道6划分，规划和协调卫星频轨资源分配。世界无线电通信大会（WRC）由国际电信联盟（ITU）发起，对频谱分配的引领作用，并为全球的移动通信发展提供基础资源保证。在卫星标准化工作方面，主要在 ITU-TSG13 和 ITU-R SG4 两个研究组开展研究工作。ITU-T SG13 工作组 2020 年开面向IMT-2020 的固移卫网络融合课题研究，重点研究固移卫网络融合需求、框架、移动性和连接管理等方面；2023 年 4 月，启动面向 IMT-2030 的 6G 空天地一体化标准研究。ITU-R SG4（卫星业务研究组）制定卫星网络覆盖的业务类型及典型应用场景、定义卫星通信与 5G 结合需解决的核心问题等。在 2015 年发布的 5G 愿景建议书中明确提出了 5G 地面网络与卫星网络相互协同合作，为用户提供随时随地服务的愿景；2019 年 7 月发布的 Report ITU-R M.2460“卫星系统融入下一代接入技术的关键因素”中阐明了 5G 卫星网络的常见应用场景包括中继到站、小区回传、动中通或者混合多播；2022 年 9 月，ITU-R 发布“5G 卫星无线电接口愿景与需求报告书”并制定5G 卫星的三大主要应用场景要求：增强移动宽带，海量机器类通信和高可靠通信，5G 卫星标准化相关工作稳步推进。3GPP3GPP 是 5G 标准化组织，聚焦于 5G 地面移动技术和卫星通信系统的融合，开展NTN 标准化的研究，把卫星通信纳入 5G 网络，解决 5G 空口支持 NTN 的关键问题。3GPPR14正 式 启 动 对 NTN（non-terrestrial network，非地面网络）的研究，R14 版本的 TS 22.261 中，将卫星作为5G 接入技术的一个分支，探讨卫星在 5G 系统的应用。R15 定义了 NTN 网络部署场景及信道模型，评估了卫星相关接入网协议和架构，并在 SA2 定义了卫星接入 5G 网络的3 类用例，即连续服务、泛在服务和扩展服务。R16 在 RAN1/RAN2/RAN3 研究 NR 支持非地面网络的解决方案，包括架构、物理层 设 计 和 高 层 协 议。R17 版 本 发 布5GNTN 第一个标准规范，制定基于新空口技术的终端与卫星直接通信技术，重点研究在透明转发网络架构下的终端直连技术；包括 IoT NTN 和 NR NTN 两个工作组，IoTNTN 侧重支持卫星物联网业务，NR NTN 则研究 5G NR 框架下的手机直连，提供低速率数据服务和语音服务。R18 阶段，3GPP进一步对 NTN 增强技术进行研究，研究内容包含 UE 位置管理、移动性增强、覆盖增强、UPF 上星等。基站与核心网上天的星上处理、跳波束等技术将在 R19 进一步研究，面向 6G 统一空口体制的研究也将在后续阶段逐步展开。CCSACCSACCSA 中国通信标准化组织主要负责卫星通信的行业标准制定，天地一体化标准体系建设主要在 TC5（无线通信技术工作委员会）和 TC12（航天通信技术工作委员会）两个工作组开展，致力于卫星系统与地面7蜂窝系统的融合，实现广域、连续和泛在接入服务。TC12 成立于 2019 年，研究内容涉及基于 5G 的卫星互联网总体要求、天地一体化协同组网系统架构、基于光交换的空间组网技术研究、卫星网络与边缘计算网络融合组网技术等。TC5 聚焦产业需求，先后通过核心网、物联网和卫星终端多项立项研究，全面推进 5G 卫星互联网标准制定。其中 5G 非地面网络的核心网技术要求(第一阶段)行业标准立项，研究卫星核心网与地面核心网的互联互通要求；基于非地面网络(NTN)的物联网窄带接入(NB-IOT)等五项系列行业标准立项，包括接入网总体技术要求、卫星接入节点设备技术要求、卫星接入节点设备测试方法、终端设备技术要求和终端设备测试方法，为我国构建天地一体的窄带物联网络奠定了重要的基础；卫星终端方面，通过了“Ka 频段卫星通信地球站相控阵天线技术要求”及配套的测试方法两项行业标准立项，开展对卫星相控阵天线标准的研究。ETSIETSI 欧洲电信标准化协会是欧盟批准建立的一个非赢利性的电信标准化组织，下设 13 个技术委员会，TC SES 卫星地面站及系统技术委员会负责卫星通信领域研究，致力于为全球范围内的卫星通信提供标准化的解决方案。2020 年 6 月的 ETSI TR103 611 技术报告对于将卫星网络和高空通信平台 HAPS 无缝融入到 5G 网络架构进行了研究，并对进行必要的标准化活动。SaT5GSaT5GSaT5G 成立于 2017 年，成员单位涉及卫星行业生产厂家、运营商和高校，包括AVA、SES、空客、iDirect、BT、萨里大学等 16 家单位，重点研究卫星网络体系架构、关键技术及仿真验证等与 5G 网络的融合通信技术。参与研究卫星与 5G 融合的国际标准制定工作，在 3GPP 和 ETSI 中，推动多项卫星 5G 融合的标准化工作。2019 年6 月成功进行 5G 卫星系列业务演示，如通过卫星和地面传输路径接入 5G 网络，为4K 视频用户提供了增强的质量体验。82 发展路径与愿景目标发展路径与愿景目标2.1天地一体融合通信发展天地一体融合通信发展路径路径天地一体融合通信逐步向更深层次的融合阶段发展，大体可划分为三个阶段的融合层次。第一阶段是业务融合阶段，该阶段主要特征是星地网络相互独立，核心网间通过网关互联，实现业务互通。卫星网络与地面蜂窝网络的架构、体制、频率相互独立，卫星核心网与蜂窝核心网通过网关对接，实现两张网络业务的互联互通，用户需要使用卫星网络专用终端接入卫星网络，或者通过卫星中继模式使用 WIFI 接入卫星网络。卫星网络主要作为地面网络的补充，或中继链路。第二阶段是体制融合阶段，该阶段主要特征是星地网络在空口体制和频率融合。不同类型单模/多模终端可分别或者同时通过天基/地基接入网络，卫星提供蜂窝空口转发，实现超远覆盖，从用户角度实现一部终端能够接入卫星网络和地面网络，实现星地网络的体制融合。第三阶段是深度融合阶段。该阶段主要特征是星地网络深度融合，构建全球无缝覆盖、网元按需分布式部署、满足随遇接入、为用户提供星地一致性业务体验的立体网络。卫星网络和地面网络在空口，架构等进一步深度融合，实现天地一体组网，网元按需分布式部署。卫星网络与地面实现产业深度融合，星地在芯片、终端实现产业链共享。卫星网络与地面网络在服务保障实现深度融合，用户实现星地网络漫游，获得一致性业务体验。2.2天地一体融合通信愿景天地一体融合通信愿景2.2.12.2.1 总体愿景总体愿景中国联通以构建地基网络为基础，天基网络（含通信/导航/遥感卫星）为补充的立体网络结构为目标，建设蜂窝网络和卫星网络一体发展、全域无缝覆盖、通导遥有机结合、全场景泛在连接的天地一体深度融合通信基础设施，面向公众、行业提供数据、语音等宽带通信业务，追求“永远在线、永不失联”的服务和应用体验。9天地一体融合通信总体愿景以“两全两融合”为基本特征，即海陆空全域覆盖、全场景泛在连接、高中低融合发展、星地间有机融合。天地一体将进一步提升网络覆盖的广度和深度，提供跨地域、海域、空域、天域的多维立体网络覆盖，用户使用统一终端在陆地、空中、海洋等不同区域之间接受各类应用服务，享受无缝切换、无缝漫游，真正实现永远在线、永不失联。天地一体将充分扩展业务场景多样性，满足人、物联网设备、飞机、无人机、船舶等各类服务主体，随时随地享有安全可靠、无限泛在的网络连接和应用服务的需求，天地一体融合可以将业务场景全面扩展到陆海应用和空间应用，提供全场景泛在连接。天地一体充分融合卫星网络能力，广泛利用和发挥卫星作用，不同类型、不同功能、不同轨道高度的卫星与蜂窝网络多种网络节点实现互联互通，实现通信、导航、遥感等数据和业务有机融合，为用户提供融合创新应用。天地一体深度融合地面蜂窝网络和卫星网络，以地基网络为基础，天基网络为补充，建设天地一体深度融合通信基础设施，使用统一的网络架构，遵循统一的技术体制，在网络架构、无线接入、终端能力、智能管理等方面实现统一融合，形成统一融合、多维立体的天地一体深度融合系统。2.2.22.2.2 网络架构愿景网络架构愿景天地一体融合通信系统基于分层立体架构建立，由地面基础设施、陆海应用层、空间应用层和空间基础设施组成。同时采用高低频协同组网，多站型混合部署等方式，满足不同区域的差异化覆盖需求，打造全域无缝一张网，提供业务应用服务和基础设施服务。在地面基础设施层，主要包括两种类型的基础设施，一类是支持不同技术的接入设备：如卫星信关站、地面蜂窝基站、Wi-Fi 接入设备、LAN 接入设备、ATG 基站等；另一类是核心网、承载网、数据中心、控制中心等通用共享传输和管理设施。地面接入设备根据不同区域的场景条件和业务需求进行部署。在陆海应用层和空间应用层，主要包括天地一体提供服务的应用场景，按照不同区域可以分为陆地/海洋区域和空间区域。在空间基础设施层，主要包括组成天基网络的各类型卫星，按照运行轨道可以分为低轨卫星 LEO、中轨卫星 MEO、高轨道卫星 GEO；按照卫星类型和功能可以分为通信卫星、导航卫星和遥感卫星。各类卫星在卫星网络中发挥不同作用，融合接入、协同覆盖，为不同场景的陆海应用和空间应用提供相应的服务。2.2.32.2.3 应用场景愿景应用场景愿景天地一体面向应用分为两类，分别是陆海应用和空间应用。陆海应用是为陆地和海洋区域的用户10和设施提供服务，通常集中在海拔高度 150米以内的区域，陆海区域可以分为偏远地区、农村地区、城镇地区、海洋地区、跨国地区等五大类型，各类区域分别提供多种具体应用场景，如野外作业、智慧农业、智慧城市、远洋运输、一带一路、国际漫游等。空间应用是为空中各类飞行器提供服务，通常集中在海拔高度 150 米到 100千米的区域，主要包括无人机、热气球直播、直升机警用安防、应急救援、民航飞机等不同应用场景。各类应用场景共同发展，相互结合，也可能复合交叉应用，共同服务于天地一体无缝覆盖、广泛连接的要求。如在前述七大典型应用场景中，大型交通工具宽带通信、海洋覆盖、偏远陆地覆盖、车联网、运营商出海国际业务等属于陆海应用，泛在低空网联属于空间应用，而应急救灾则可能两类应用同时存在，如应急通信车属于陆海应用，而应急通信无人机属于空间应用。2.2.42.2.4 融合发展愿景融合发展愿景天地一体融合通信系统以天基网络和地基网络的深度统一融合为必然趋势和发展目标，其主要内涵和特征包括统一融合的网络架构，统一融合的空口技术、统一融合的终端能力和统一融合的智能管理。其中统一融合的网络架构是指融合地面网络和卫星网络架构，采用统一的系统逻辑架构和具体实现架构，将天基通信网络和地基通信网络进行一体化的设计和部署；统一融合的空口技术是指卫星通信和地面移动通信共享同样的空口接入技术架构，兼容多样化的无线接入方式，为终端统一智能接入提供条件；统一融合的终端能力是指基于统一空口构造一体化终端，终端天线技术和射频技术具备适应多频段的能力，用户可以在不同网络中自主切换和漫游，具有连续一致的业务体验；统一融合的智能管理是指统筹调度系统无线资源，统一进行业务管理、运营管理、应用管理，实现跨网络跨业务的优质高效管理。11图 2-1 天地一体融合通信发展愿景123 关键技术问题分析关键技术问题分析天地一体网络的业务类型分为卫星中继模式和手机直连模式，卫星中继模式主要面向固定卫星、通过卫星中继设备进行转接；手机直连面向大众用户提供应急等场景的泛在连接，是天地融合演进方向。手机直连能够促进地面与卫星产业链的融合，推动卫星网络的快速规模化发展，但手机直连卫星受限于手机发射功率、天线尺寸，需要解决远距离、高动态传输的链路损耗问题。本章节关键技术将重点聚焦手机直连方向，探讨一系列技术方案。3.1网络架构与组网模式网络架构与组网模式天地一体网络架构主要分为卫星中继和终端直连卫星两种典型方式，其中，终端直连卫星模式包括基于私有协议的传统终端直连、3GPP NTN 终端直连、存量商用终端直连，实现分场景覆盖及网络互补。卫星中继模式卫星中继模式卫星中继模式由用户终端、特定场景设备、天基网络、陆基网络，用户接入地面基站/WiFi 组成，通过专用的卫星用户站连接卫星，卫星是作为链路回传。适用于用户集中、行动路线明确的场景部署，来替代有线光纤回传，目前已成熟应用在特殊场景覆盖、应急通信等行业领域。图 3-1 卫星中继网络架构卫星中继方案相对来说产业成熟，卫星及配套设备商较多，地面运营商主要是卫星资源的租赁者，虽然前期成本较高，时延及容量受限，但随高通量及低轨卫星的发展，成本逐渐降低，规模性应用会增13多。传统终端直连模式传统终端直连模式蜂窝手机联合在轨已商用星座，在手机侧增加卫星通信芯片来连接卫星，卫星与蜂窝核心网通过网关对接，实现互联互通，卫星与蜂窝网架构、体制、频率相互独立。图 3-2 传统终端直连架构传统终端直连主要与在轨卫星合作，频率牌照无需申请，蜂窝基站与核心网无改动，终端侧通过多模形式升级及部署互通网关，具有部署快的优势，能快速解决蜂窝盲区应急通信以及偏远地区的小包物联数据采集需求。但目前受限于在轨卫星的能力，仅能解决短信、话音和窄带业务，难以满足宽带业务要求，产业方面也受限于封闭的通信体制，规模小，成本高。3GPP3GPP NTNNTN 终端直连模式终端直连模式3GPP NTN 组网场景是未来天地一体融合通信的重要组网模式，包括透明转发和再生转发两种网络架构。基于透明转发的基于透明转发的 NTNNTN 网络架构网络架构透明转发 NTN 网络架构下，透明转发载荷可以看作是网络侧的中继节点，它改变上行射频信号的频率载波，在下行链路传输之前对其进行滤波和放大，但所负载的信号波形不发生变化，而信关站只是透传信号，不同的透传卫星可以连接相同的地面基站。图 3-3 透明转发 NTN 网络架构基于再生转发的基于再生转发的 NTNNTN 网络架构网络架构再生转发 NTN 网络架构下，再生转发载荷是在上行射频信号在下行链路上传输之前对其进行转换和放大的有效载荷，相当于在卫星上拥有部分基站及核心网功能，主要包括 DU 上星、基站上星、UPF 上星、简化核心网上星等几种模式。同时，卫星有效载荷还可提供卫星间的星间链路，UE 可以通过星间链路接入核心网，不同卫星上的 gNB 可能会连接到地面上相同的核心网。图 3-4 再生转发 NTN 网络架构NTN 网络架构下，卫星与蜂窝空口体制融合、频率融合，具有统一的通信协议，可以复用蜂窝通信产业能力，潜在发展前景较好。结合低轨宽带星座，能提供宽带通信能力，面向公网用户（toC）实现广域连续覆盖，面向特殊场景（toB）提供航空、海洋等场景全球宽带接入以及宽带物联等14应用。其中，两种模式特点如下：透明转发模式下，UE 可通过直连卫星接入地面基站与核心网，适用于信关站辐射范围内的偏远地区个人用户应急通信、无地面覆盖地区补充覆盖等场景。但受地理因素或者政治因素的限制，部分地区无法部署信关站，进而无法实现全球覆盖。再生转发模式下，UE 通过星载基站、星载核心网接入地面网，可在无信关站地区通过星间链路进行转发，实现灵活路由全球无缝覆盖。存量手机终端直连模式存量手机终端直连模式存量手机终端直连模式是不改变手机终端，通过定制卫星和基站来适配蜂窝终端和空口协议，实现存量手机接入卫星网络。图 3-5 存量手机终端直连网络架构存量终端直连模式无法利用在轨星座，需使用地面蜂窝频率，解决频率许可及牌照问题，同时需定制化星座设计及卫星基站设计，实现难度较大，成本高，但适用于网络建设初期，NTN 业务渗透率低时，能快速推广卫星业务。未来，天地一体融合通信网络将逐步发展成天基多层子网和地面蜂窝多层子网等多个异构网络的融合，并从多体制逐步实现统一，具有多层立体、动态时变的特点。构建融合的天地一体化信息网络需解决多层复杂跨域组网导致网络架构设计问题，大尺度空间传播环境导致的传输效率低问题和卫星的高速运动会导致的网络拓扑高动态变化等问题；并根据业务需求和网络状态，智能生成组网策略，完成选路等功能配置和优化，实现星地网络的无缝切换，保障业务连续性与可靠性，实现资源高效调度和智能管控。3.2频率规则及频谱方案研究频率规则及频谱方案研究从卫星频率使用规则看，卫星频率和轨道资源属全世界共有，其使用权的获取不由一个国家单方面决定。世界各国须遵守国际电信联盟（ITU）的有关规则，以卫星网络资料为基本管理单元，主要依照“先登先占”的原则竞争使用。目前，可用于卫星移动通信的业务的频率资源有限，需要对新增卫星移动通信系统的频谱方案进行研究。3.2.13.2.1 手机直连的频率手机直连的频率根据频率规则，手机直连所用频率根据不同体制下的不同解决思路，形成目前三条频率技术路径：专用卫星移动通信系统技术体制的使用频率15主要使用 ITU 为卫星移动业务划分的 L和 S 频段频段，代表公司有代表的包括铱星、全球星，海事卫星、天通等。海事卫星 等 系 统 使 用1525-1559/1626.5-1660.5MHz，1610-1626.5/2483.5-2500MHz，铱 星、全 球 星 等 系 统 使 用 1610-1626.5/2483.5-2500MHz 频段，天通系统使用 1980-2010/2170-2200MHz。现有地面蜂窝系统的使用频率该方案面向低轨道通信系统，主要使用地面基础电信运营商频率。通过无线电规则4.4 条款申报卫星网络资料，并承诺不干扰现有无线电业务，也不寻求无线电干扰保护。主要典型代表包括 AST、Lynk以及 Space X 等。AST 公司采用 UHF（663-960MHz）、S 频段（1710-2360MHz）作为用户 链 路，Lynk 公 司 则 使 用 UHF（617-960MHz）频段在美国以外地区开展相关业务，Space X 与 T-Mobile 合作使用其 PCS（1910-1915/1990-1995MHz）频段。3GPP NTN 技术体制的使用频率基于 3GPP NTN 技术方案既支持低轨道通信模式也支持静止轨道通信模式，其卫星通信频段使用在 3GPP 标准化的卫星移动频段，目前主要为 L 和 S 频段，而对于 FR2频段，3GPP 正在讨论和评估 Ka 波段优先级最高，其上行链路为 17.7-20.2GHz，下行链路为 27.5-30GHz。该频段较高，不适合用于手机直连卫星。表 3-1 NTN FR1 卫星频段NTN 卫星频段UL 上行频段（卫星接入点接收/UE 发射）DL 下行频段（卫星接入点发射/UE 接收）双工方式n2561980MHz-2010MHz2170MHz-2200MHzFDDn2551626.5-1660.5MHz1525-1559MHzFDD注释：NTN 卫星频段从 n256 开始降序编号3.2.23.2.2 频谱方案研究频谱方案研究发展天地一体手机直连卫星系统，最关键的是需要解决频率资源的问题，目前可用于卫星移动通信的业务的频率资源有限，需要进行新的可用频率研究。主要途径为新增卫星移动业务的频率资源和借用地面蜂窝系统的频率资源。新增卫星移动业务的频率需要世界无线电大会的研究与论证；借用地面蜂窝系统的频率资源方面，则存在着合规性以及干扰问题。对于借用地面蜂窝系统的频率资源的合规性，最合适的方式是通过设立新的 WRC 议题的方式修改无线电规则，使其合法化。对于借用地面蜂窝系统的频率资源的干扰问题，则需要进行星地频谱共享和干扰规避的研究。减少干扰最直接的方法是空间隔离，即把相同的频率资源分配给地理上相距较远的地面蜂窝和卫星系统使用，通过一定的物理空间隔离实现干扰规避。如地面蜂窝基站周围标记“电子16围栏区域”，此区域内不允许卫星波束照射，进行两者的空间隔离，实现地面与卫星网络的互补覆盖。3.3无线技术无线技术与地面网络不同，手机直连无线技术面临更多的挑战，需要对传输信道模型特征、链路预算，以及时频增强、HARQ 增强和波束管理增强等关键技术进行研究。3.3.13.3.1 信道模型信道模型天地一体通信传输距离远，空口链路损耗较大，较难满足建筑内通信需求，主要考虑室外环境。根据频段不同，将考虑几种用户环境：开放、农村、郊区、城市和密集的城市。在 3GPP TR 38.811 研究报告中给出了非地面网络信道的频率和运动范围定义，即支持 0.5GHz 至 100GHz 频率范围，典型的频率包括 6GHz 以下频率和 Ka 频段，对于 Ka 频段，上行链路频率约为 30GHz，下行链路频率约为 20GHz；应对可进行卫星通信的飞行器，需支持 1000 公里/小时移动速率。通常卫星轨道几百公里至几万公里高，与地面蜂窝通信信道相比，非地面网络信道具有超大路径损耗、超高时延等特征，特别对于低轨卫星还存在超大频偏等特征。此外，相比地面信道，地空通信中波束几乎无角度扩散，且反射径相对较少。3GPPTR38.811 定义了 CDL 和 TDL 模型表征非地面网络空间链路。3.3.23.3.2 链路预算链路预算利用链路预算可分析天地一体网络空口环境上行/下行覆盖性能评估，得到地空通信环境下的链路性能。在手机直连卫星通信模式，影响链路性能的关键因素包含：工作频率，影响传播损耗，随工作频率升高，传播损耗增大，链路性能变差。此外，不同频率受到大气影响（如雨衰）差异大，面向手机直连卫星通信时宜采用Sub6GHz（如 L 或 S）频段。卫星轨道，影响传播损耗，随着轨道高度升高，空间传播损耗增大，链路性能变差，面向手机直连卫星通信时宜采用低轨卫星。卫星发射/接收，影响上下行接收能力，增大卫星天线口径是提升手机直连卫星通信链路性能的有效手段。手机发射/接收，影响上下行接收能力，优化终端天线方案，可提升终端接收能力，但受限与手机终端尺寸，提升空间较小。表 3-2 链路预算参数SET1 Option2DLUL链路LEO-600LEO-1200GEOLEO-600LEO-1200GEO频点/MHz2100.002100.002100.002100.002100.002100.0017带宽/MHz10.0010.0010.000.360.360.36发射功率/dBm44.0050.0048.0023.0023.0023.00发射天线增益/dB30.0030.0051.000.000.000.00EIRP/dBm74.0080.0099.0023.0023.0023.00轨道高度/Km600.001200.0035768.00600.001200.0035768.00路径损耗/dB154.41160.43189.91154.41160.43189.91接收天线口功率/dBm-85.81-85.83-96.31-136.81-142.83-172.31噪声系数/dB7.007.007.004.004.004.00G/T-31.60-31.60-31.601.101.1019.00CNR11.1911.170.697.331.31-10.28如表 3-2，参考 3GPP TR38.821 卫星参数和信道指标，利用链路预算评估在 S 波段频率下，手机直连不同类型卫星时的链路性能。手机与低轨卫星直接通信具备可行性，理论上可支持话音、数据业务等，但手机直连静止轨道卫星通信时，链路质量较差。3.3.33.3.3 关键技术关键技术天地一体通信相对地面蜂窝网络覆盖具有超大时延、超高运动速度，以及超大链路损耗等特征，原有蜂窝空口无法兼容地空通信，需对无线链路性能增强。时频增强时频增强天地一体通信超远距离带来较大空口传输时延，此外，低轨卫星围绕地球超高速运动，引起较大频偏，对用户接入、链路性能造成较大的影响，时频补偿是天地一体通信需解决的重要问题。3GPP R17 提出了增强方案，用户终端需具备 GNSS 能力，同时卫星广播自己的星历信息。这样可以计算用户到卫星的时延及频率补偿。时间同步，由于用户难以知道地面信关站位置，无法单方实现全链路时延的时间提前，协议引入公共定时提前量和参考点，根据 GNSS 获取的用户自身位置和卫星星历确定用户与卫星间的传输时延，再以公共定时提前量修正，即为用户需要补偿的定时提前，参考点到信关站部分的时延由网络侧补偿。对于频偏补偿，用户终端利用 GNSS获取自身的位置信息，同时网络侧通过网管获取卫星星历信息并广播给用户。根据星历信息可以对卫星的位置和速度进行估计，然后就可以计算用户到卫星的时延和频偏，并进行上行频率预补偿。对于卫星到地面信关站链路，由网络侧自行完成频率补偿。HARQHARQ 增强增强HARQ 即混合自动重传请求是一个蜂窝通信中重要功能，提升了链路自适应工作18模式下的链路可靠性。地面蜂窝网 HARQ 往返时间通常低于 10 毫秒，而天地一体地空通信环境因距离带来的传播时延较大，甚至高达上百毫秒，所以地空通信时 HARQ 过程时间较长，影响链路性能，目前主要有两种解决方案，一种是增加 HARQ 进程，补充 HARQ 往返时间过长造成的等待，该方案主要用于时延相对较短的低轨卫星通信；针对与 GEO 卫星通信时百毫秒以上的超长往返时延，可以采用禁用 HARQ 反馈流程方案避免停等，依赖更高层重传提升可靠性。波束管理增强波束管理增强现有的卫星通信系统大多使用固定的波束来覆盖。例如传统 GEO 通信卫星，铱星、OneWeb 等 LEO 通信星座等。但地球表面海洋、陆地地形多样，用户分布不均，传统固定波束覆盖资源利用率较低，此外，固定波束覆盖也难以满足天地一体网络融合共存时的天地网络间的干扰协调。采用灵活可调的非固定波束覆盖设计可精细化波束管理，如覆盖范围可变的点波束或者按需覆盖的跳波束方案等，优化卫星网络资源利用率。宽窄波束设计宽窄波束设计为了提高波束效率，可使用星载相控阵天线赋形技术，参考地面 5G 的天线赋形技术，将控制数据与业务数据分别承载在不同波束上，如宽波束负责窄带控制信令接入，窄波束用于业务数据收发，提升业务数据传输能力。此外，利用星载相控阵天线的赋形能力，也可以根据地面用户地面用户分布、业务需求等实时调整覆盖波束，按需调整覆盖区域的波束增益，采用大半径波束广域覆盖卫星通信需求低的区域，集中波束覆盖卫星业务需求较高的区域。跳波束设计跳波束设计卫星波束是功率受限系统，面对不均匀的卫星用户分布，恒定波束覆盖造成大量的卫星功率浪费，可采用按需服务的跳波束方案提升卫星效率。利用星载相控阵少量点波束轮询，周期性扫描卫星需覆盖的全部波位，卫星功率可集中在少量点波束按需覆盖，减少功率浪费。跳波束的轮询模式可能会造成部分用户无法的到实时服务，卫星波束轮询和资源调度还需要深度结合，保证业务质量。3.4终端技术终端技术终端是天地一体系统与用户连接的关键环节。随着天地一体应用的拓展，天地一体终端将呈现泛在化、多样化的特点。根据应用场景的不同，天地一体终端形态主要有三种：手持式如消费类智能手机、物联网终端及 VAST 终端（甚小口径终端）。消费类智能手机可进行数据业务及语音业务；物联网终端以低成本低功耗为特征，进行窄带数据连接；VAST 终端可作为卫星宽带接入节点提供一定范围内的通信如车载卫星通信、船载卫星通信、机载卫星通信。为实现卫星通信，终端除了支持 NTN空口基本接入协议，还可在终端节能、天19线、AI 等方面进行增强。终端节能终端节能卫星通信的应用场景多为偏远地区，尤其是智能手机和物联网设备电池续航能力有限，对终端功耗极其敏感。低轨卫星通信涉及卫星超高速运动下的小区频繁切换，进一步增加了终端功耗。因此，终端节能技术研究对于用户体验意义重大。天地一体终端功耗优化可从硬件设计之初对整机硬件方案进行优化，通过提升电路集成度来降低整机功耗。在软件层面上，天地一体终端通信模块可以沿用地面蜂窝通信的常用功耗优化思路来实现终端节电，如非连续接收（DRX）、节电模式(PSM)、唤醒信号(WUS)或 RRM 测量放松。由于R17 阶段 NTN 终端默认支持 GNSS，应考虑GNSS 定位对终端功耗的影响，尤其在非连续卫星网络覆盖的场景下，包括改进长连接时间内的 GNSS 运行以及降低空闲时段的GNSS 功耗。天线优化天线优化天线增强天线设计与用户体验直接相关。随着智能终端越来越轻薄化、小型化，留给天线设计的可用空间也在逐渐缩小，这也进一步影响了天线的性能。智能手机受设备体积的限制，通常采用线极化天线，天线增益小于 0dbi。要提升天线性能，除了传统的提升天线效率，还可以考虑使用圆极化天化来减少极化损失；或根据不同的手握场景进行动态调整天线参数；此外还可在天线方向性追踪能力等方面进行突破。而对于 VAST 终端，由于不受天线体积的影响，可采用抛物面和相控阵天线实现定向增益，且可以实现 33dbm 以上的发射功率，因此能实现较高的通信性能。发射机性能增强：发射功率的大小影响着卫星通信上行链路质量。目前 FDD 频段手机的最大发射功率为 23dbm，如研发更大发射功率的终端将会带来 PA 体积的增加，并且需要对手机天线、功放等关键器件进行较大的技术创新。需要关注的是，增大发射功率也会带来终端功耗的增加，同时也需要考虑对 SAR 值的影响。总体来说，要在智能手机上做天线技术和发射功率的增强，对手机研发来说难度极大，也是终端厂家技术突破的重要方向。AIAI 增强增强人工智能技术的加速发展正在逐渐改变终端用户体验。在天地一体场景下，终端的人工智能增强可以在以下方面展开探索：1)网络选择/切换：终端根据用户模型及网络性能，智能地选择可用的网络进行连接和切换，如 4G、5G、卫星通信等，以确保获得最佳的网络性能。2)智能网络加速：终端通过数据压缩、缓存和预取等技术来优化网络性能，提高数据传输速度和效率。3)智能电源管理：终端能够智能地管理电池，延长电池寿命，包括自动休眠、应用程序能源优化和屏幕亮度控制等。204）智能天线优化：AI 智能侦测用户手部使用习惯，配合机器学习以及算法的不断优化，可以更准确地侦测使用场景，判断天线的使用状态，动态调谐天线，提升用户体验。5)其他：智能感知、智能语音和图像识别、位置感知、自动更新、远程管理和自动连接其他智能设备等。3.5QoSQoS 保障保障星地异构网络存在拓扑高动态、星地能力高差异、资源强受限等特征，难以保障低时延、高可靠、一致性的差异化网络服务，需要从星地融合 QoS 流统一编排管理、星地融合 QoS 指标参考体系、星地融合 QoS 保障技术等方面探索星地异构联合QoS 保障系统架构及关键技术，建立灵活管控、按需适变、高效保障 QoS 保障方法。星地融合星地融合 QoSQoS 指标指标随着星地异构网络高度融合发展，为满足高差异性业务承载、一致性业务体验的需求，星地异构网络需要提供端到端全局一致性 QoS 保障机制及 QoS 指标体系，以保证业务传输及用户体验，实现业务需求面向网络资源需求的准确描绘及映射。长期以来卫星系统和地面移动通信系统具有独立网络架构和功能实体。由于两者承载业务类型差异，卫星系统和地面移动通信系统具有独立的业务质量保障体系及指标，如何合理描述端到端一致性 QoS指标存在体系融合难题。同时，星地异构网络架构复杂、具有多层多域网络特性，如何进行全局 QoS 指标定义并向多层多域网络分解、实现业务指标向网络资源映射存在极大挑战。星地融合星地融合 QoSQoS 流统一策略编排管理流统一策略编排管理星地异构网络具有星座拓扑高动态、卫星节点资源受限、星间链路异构等特征，为星地融合 QoS 流统一策略编排管理带来了挑战。一方面在时间尺度上，卫星节点的高速移动，导致相对地面用户的天基资源类别、数量等随时间呈现高动态性；另一方面在空间尺度上，星间、星地链路跨度大，物理资源的动态变化，难以实时在虚拟资源池中实时更新，进而影响控制器资源调度的精确性。基于星地融合 QoS 流统一策略编排管理，首先针对业务流进行流分类、流行为识别，将流行为和流动作进行统一编排，如流量统计、流量过滤、重标记等，将流分类和流行为绑定起来，形成完整的流策略编排。星地融合星地融合 QoSQoS 保障技术保障技术星地融合网络中，涉及到不同卫星、地面站和用户终端之间的通信，需要进行跨系统星地融合 QoS 保障。跨星地系统融合 QoS 保障技术可实现：1)资源共享与调度：跨星地系统的全面打通使得不同星座之间的资源可以进行共享和调度；从而优化整体网络资源的利用效率，提高整体性能；2)QoS 协调与保证：不同星座之间的21QoS 需求可能存在差异，并且星地融合网络需要统一的 QoS 协调机制来满足用户的服务质量要求。通过跨星地系统的全面打通，可以实现 QoS 参数的统一协调和调整，确保网络中各个星座之间的服务质量得以平衡，提升用户体验。3.6跨国业务实现跨国业务实现不同于地面蜂窝网络，卫星星座可实现全球组网，具备提供全球服务的能力。但卫星业务在海外的实现，受限于各国不同频率许可、运营许可和数据出境管理等政策，需获得当地政府卫星业务许可。卫星小区的覆盖大，可能跨越个国家地区，难以通过卫星网络确定 UE 的可靠位置，甚至难以确定 UE 所在的国家，对网络接入限制、数据出境、计费和紧急呼叫及公共预警等服务上形成挑战。3GPP 研究了通过 AMF 进行 UE 位置验证的方案，为 NTN 跨境服务等提供标准技术支持。在初始 PLMN 接入过程中进行 UE 位置验证，确定 UE 所处的国家，接入与 UE所处国家相同的网络中，保障天地一体化网络提供适用于 UE 所处国家或地区监管要求的卫星网络服务。224 总结与展望总结与展望天地一体是未来网络发展的重要目标，是移动通信和卫星通信融合发展的必然趋势，当前天地一体发展以网络融合和业务融合为主，随着技术的发展和需求的深化，未来将向网络、业务、终端、资源、管理等全面深度融合，地海空天全域覆盖的天地一体融合通信网络演进，广泛满足多种陆海应用和空间应用需求。天地一体目前还处于较为初级的发展阶段，面临多方面的挑战，包括网络架构、频率资源、空口传输、终端能力等技术方面的问题和产业协同、运营挑战、产业链共同发展等产业方面的问题，还需要产业各方广泛动员，积极投入，尽快实现体术和产业双突破。面向未来，中国联通将携手产业合作伙伴，服务国家推进天地一体新基建战略大局，共同推动天地一体加速发展，体系化开展关键技术研究、标准化推进、科研环境构建、技术试验验证、国产化引领等方向布局，形成完备的天地一体技术体系和研发实力，构建真正意义上的立体全域覆盖的天地一体网络，为用户提供天基地基网络共享、随时随地任意接入的一体化通信体验，实现天地一体全面深入融合的远景目标。23中国联通天地一体融合通信愿景白皮书编写委员会中国联通天地一体融合通信愿景白皮书编写委员会总策划：总策划：魏进武、周澄华、刘化雪主编：主编：周晶、王泽林、李福昌、谢鹰、张作凤、杨锦州、石玉龙编委员会成员：编委员会成员：高一维、刘会、朱斌、崔航、黄娅、郝芸霞、熊雄、刘煜、赵欢、朱子园、丁志东、温锋、刘湘华、肖征荣、金明星附录附录更新记录更新记录版本号主要修订内容更新日期V1.0分析天地一体发展需求和现状，制定中国联通天地一体融合通信愿景，分析关键技术问题2023.10略语列表略语列表缩略语英文全名中文解释LEOLow Earth Orbit低轨道MEOMedium Earth Orbit中轨道GEOGeostationary Earth Orbit同步轨道3GPP3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴计划24ITUInternational TelecommunicationUnion国际电信联盟ETSIEuropean TelecommunicationsStandards Institute欧洲电信标准化协会CCSAChina Communications StandardsAssociation中国标准化协会WRCWorld RadiocomunicationConferences世界无线电大会IMTInternational MobileTelecommunications国际移动通信NTNNon-Terrestrial Networks非地面网络HARQHybrid Automatic Repeat-reQuest混合自动重传请求DUDistributed Unit分布单元UPFUser Plane Function用户面功能AMFAuthentication Management Function认证管理功能WUSWake Up Signal唤醒信号GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统DRXDiscontinuous Reception不连续接收RRMRadio Resource Management无线资源管理PAPower Amplifier功率放大器SARSpecific Absorption Ratio比吸收率QoSQuality of Service服务质量

0人已浏览 2023-11-08 25页 5星级

 敬请参阅最后一页特别声明 1 核心观点 通信行业通信行业总体业绩稳中向好，总体业绩稳中向好，盈利能力盈利能力持续持续回升回升。2023 前三季度通信板块总体营收 23586 亿元，同比增长 3.0%.

0人已浏览 2023-11-07 19页 5星级

前前 言言自第三代合作伙伴计划（3rdGeneration Partnership Project,以下简称“3GPP”）于 2017 年开始制定第一个版本的 5G 技术标准以来，5G 标准制定工作持.

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 2 0 2 3 年深度行业分析研究报告3XiXmWjWcZnVmQrNnQ6MbP7NmOrRtRsRlOoPpPeRmNoR8OqQxOuOmOoQwMoNmM目录3第一部分第一部分 行业概述：天地.

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中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）中国联通中国联通 5G5G RedCapRedCap 终端终端白皮书白皮书（20232023 版）版）中国联通2023 年 10 月中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）目目录录前言前言.11.概述.22.RedCap 产品分类.22.1.RedCap 模组.22.2.RedCap 终端.23.RedCap 技术要求.33.1.RedCap 基本通信功能要求.33.1.1.制式及选网要求.33.1.2.通信协议要求.33.1.3.频段和带宽要求.33.1.4.基本能力要求.43.1.5.峰值速率要求.43.1.6.接入控制与终端识别要求.53.1.7.BWP 要求.53.1.8.移动性要求.63.1.9.功率等级要求.73.1.10.节能特性要求.73.1.11.5G 切片要求.83.1.12.IP 协议栈要求.93.1.13.终端一致性测试要求.93.2.RedCap 增强功能要求.93.2.1.5G LAN 要求.93.2.2.SIB9 高精度授时.93.2.3.URLLC 功能要求.103.2.4.定位要求.113.2.5.小数据包传输.113.2.6.覆盖增强功能.113.2.7.NPN 功能要求.123.2.8.SUL 要求.123.2.9.语音能力要求.123.2.10.短信能力要求.124.RedCap 模组要求.124.1.元器件要求.124.1.1.应用处理器和存储单元.134.1.2.USIM/eSIM 卡.134.2.封装要求.134.3.尺寸要求.134.4.接口要求.134.5.功耗性能要求.184.6.平台接入要求.18中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）4.7.Open CPU 要求.184.8.应用场景需求.185.5G RedCap 终端要求.195.1.工业控制终端.195.1.1.工业 DTU.195.1.2.工业 CPE.205.1.3.工业网关.215.1.4.工业路由器.215.2.电力终端.225.2.1.产品分类.225.2.2.硬件要求.225.2.3.软件要求.225.3.视频监控终端.235.3.1.产品分类.235.3.2.硬件要求.235.3.3.软件要求.235.4.车载终端.245.4.1.产品形态.245.4.2.硬件要求.245.4.3.软件要求.245.5.可穿戴设备.255.5.1.硬件要求.255.5.2.卡槽要求.256.RedCap 发展展望.25附录.28更新记录更新记录.28略语列表略语列表.28中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）1前前言言5G 发展至今，我国已经建成全球规模最大、技术最先进的 5G 网络，5G 移动电话用户近 7 亿户，5G 连接数全球占比超 60%，5G 赋能行业应用已经初见成效。然而，我们仍然面临着 5G 模组价格高、功耗大、行业需求碎片化严重、应用规模化发展缓慢的问题。RedCap轻量化 5G 终端技术作为 3GPP R17 版本中最先商用、最具市场发展前景的新技术，通过减少终端带宽、天线数量、调制阶数等方式大幅降低了 5G 终端成本和功耗，同时也可继承 5G 高可靠低时延、网络切片、5G LAN 等 5G 原生能力，是当前 5G 产业规模化发展的迫切需求。2023 年，为推动 RedCap 产业加速商用，中国联通围绕标准、试验、应用、生态等方面开展系列工作，取得了诸多成效：在标准方面，联动布局 RedCap 国际标准、行业标准，为 RedCap 技术研发提供依据；试验方面，开展覆盖全频段、全部厂商的 RedCap 功能、性能、网络优化、网管、端网协同等技术验证，推动 RedCap 端到端成熟；应用方面，基于商用模组雁飞 NX307，面向工业、电力、车联网等重点行业开展应用示范；在生态方面，携手行业伙伴重磅成立业界首个 5GRedCap 产业联盟，启动“轻联万物 2025”行动计划，推动 RedCap 产业链生态成熟完善。为进一步推动 RedCap 产业成熟及规模化商用，中国联通结合产业发展现状，深度调研产业需求，针对 RedCap 芯片/模组/终端提出最新的技术及产品要求，为 RedCap 产品商用提供研发依据。未来，中国联通将根据产业发展需求，迭代更新此白皮书。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）21.1.概概述述本白皮书规定了中国联通 5G RedCap 终端设备在制式、频段、基本功能、基本业务及增强功能方面的要求。本白皮书应用于中国联通 5G RedCap 模组和终端产品，自发布之日起生效。除本白皮书所列相关要求外，5G RedCap 产品还应遵循相关国家和行业要求。2.2.RedCapRedCap 产品分类产品分类RedCap 产品主要分为模组类产品和终端类产品。2.1.2.1.RedCapRedCap 模组模组RedCap 模组主要分为基础型模组和定制型模组。RedCap 基础型模组以基本通信功能为主，无明显行业属性，聚焦碎片化应用场景，应支持 3.1 章所述的 RedCap 基本通信功能要求；RedCap 定制型模组，根据行业属性，应以 3.1 节基本通信功能为基础，并根据行业特性需求，定制叠加 5G LAN、高精度授时、URLLC 等增强功能。2.2.2.2.RedCapRedCap 终端终端RedCap 终端根据其具体的应用场景主要分为工业控制终端、电力终端、视频监控终端、车载终端、可穿戴设备。RedCap 终端应至少满足 3.1 章所述的 RedCap 基本通信功能要求和第 5 章所述的其他非通信类要求。除此之外，RedCap 终端产品可基于模组能力，定制中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）3叠加 5G LAN、高精度授时、URLLC 等增强功能，以满足特定细分行业需求。3.3.RedCapRedCap 技术要求技术要求3.1.3.1.RedCapRedCap 基本基本通信通信功能要求功能要求3.1.1.3.1.1.制式及选网要求制式及选网要求RedCap 产品应至少支持 SA/LTE 双模。RedCap 产品的 5G 模式，应支持 SA（option2）模式。RedCap 产品开机接入模式优先级顺序为：5G SA LTE。3.1.2.3.1.2.通信协议要求通信协议要求RedCap 产品应支持 3GPP R17 h20 及以后协议版本。3.1.3.3.1.3.频段和带宽要求频段和带宽要求RedCap 产品在 NR 模式的频段和带宽要求如表 1 所示。表 1 5G NR 工作频段和带宽要求工作工作频段频段上行频段上行频段（MHzMHz）下行频段下行频段（MHzMHz）信道带宽信道带宽（MHzMHz）子载波间隔子载波间隔（kHzkHz）双工双工模式模式要求要求n783300 38、15、2030TDD必选n11920 19802110 21705、10、15、2015FDD必选n8880 915925 9605、10、15、2015FDD必选n-8945、10、15、2015FDD必选RedCap 产品在 LTE 模式下的频段要求如表 2 所示。表 2 LTE FDD 模式下的工作频段要求工作频段工作频段频段（频段（MHzMHz）要求要求B31800必选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）4B5850必选B12100必选B8900必选3.1.4.3.1.4.基本能力基本能力要求要求RedCap 产品应支持如下基本能力要求：表 3 RedCap 基本能力要求技术技术要求要求调制方式调制方式上行 256QAM对于速率需求高的产品，二选一必选下行 256QAM上行 64QAM必选下行 64QAM必选MIMOMIMO1T2R必选（视频监控、车联网、工业/电力数传类等速率需求高的场景）1T1R可穿戴及其他速率需求低场景1212比特比特PDCPPDCP SNSN长度长度必选1818比特比特PDCPPDCP SNSN长度长度可选1212比特比特RLC-AMRLC-AM SNSN长度长度必选1818比特比特RLC-AMRLC-AM SNSN长度长度可选支持支持8 8个个DRBDRB数数必选SRSSRS天线轮发天线轮发支持下行2流的TDD频段必选能力上报能力上报必选3.1.5.3.1.5.峰值速率要求峰值速率要求RedCap 产品峰值速率要求如下：表 4 RedCap 理论峰值速率RedCapRedCap制式制式配置配置峰值速率峰值速率中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）5终端类型终端类型1T2RTDD2.5ms 双周期特殊时隙配比10：2：2下行：64/256QAM,20M 带宽105/140Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽26/35MbpsFDD下行：64/256QAM，20M 带宽170/226Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽90/120Mbps1T1RTDD2.5ms 双周期特殊时隙配比10：2：2下行：64/256QAM,20M 带宽52/70Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽26/35MbpsFDD下行：64/256QAM，20M 带宽85/113Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽90/120Mbps3.1.6.3.1.6.接入控制与终端识别要求接入控制与终端识别要求RedCap 产品应支持基于系统消息 cell barred 的驻留与接入控制：应支持系统信息中对 1Rx/2Rx 的 RedCap UE 的 cell barred 设置的驻留与接入控制。RedCap 产品必选支持基于 4-Step RACH 的 Msg1 和 Msg3 的RedCap UE 识别；RedCap 终端可选支持基于 2-step 的 MsgA 识别RedCap。3.1.7.3.1.7.BWPBWP 要求要求对于初始 BWP，应支持如下要求：表 5 初始 BWP 要求功能功能要求要求RedCap 终端和 non-RedCap 终端共享初始上行下行 BWP必选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）6独立下行初始包含 CD-SSB必选独立下行初始不包含 CD-SSB必选独立上行初始 BWP必选禁 用 common PUCCH 传输的跳频必选独 立 common PUCCH 资源配置可选对于专用 BWP，应支持如下要求：表 6 专用 BWP 要求功能功能要求要求上行/下行专用 BWP必选下行专用 BWP 支持 NCD-SSB必选3.1.8.3.1.8.移动性要求移动性要求应支持空闲态和连接态下 NR RedCap 小区系统内同频/异频移动性过程，包括小区重选、切换和重定向，其中切换功能具体要求如下：1)在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。2)在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含NCD-SSB的BWP。3)在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。4)在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区包中含NCD-SSB的BWP。应支持空闲态和连接态下 NR RedCap 到 LTE 异系统的移动性过程，包括小区重选、重定向和切换；中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）7应支持空闲态和连接态下 LTE 到 NR RedCap 异系统的移动性过程，包括小区重选、重定向和切换。3.1.9.3.1.9.功率等级要求功率等级要求RedCap 产品，应支持功率等级如表 7 所示。表 7 功率等级要求（SA）功率等级功率等级最大输出功率最大输出功率要求要求Class 3 23 dBm必选Class 2 26 dBm推荐3.1.10.3.1.10.节能特性要求节能特性要求RedCap 产品应支持基于 R17 的节能特性：1)必 选 支 持 RRC_IDLE 态 下 e-DRX 功 能；推 荐 支 持RRC_INACTIVE态下e-DRX功能；2)必选支持RRC_IDLE 态下测量放松 功能，推荐支持RRC_INACTIVE态下测量放松功能；3)推荐支持PEI、PDCCH skipping、搜索空间组切换(SSSG)、RRC_CONNECTED状态RRM测量放松、RLM测量放松、寻呼分组功能、辅助TRS。注：对于可穿戴等2C场景和视频类长时间不间断传输需求的场景，e-DRX和测量放松功能要求可适当放宽。RedCap 产品应支持如下 R15/R16 的节能特性：1)支持连接态下的 C-DRX（R15）；2)支持enhancedskipUplinkTxDynamic（R16）；中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）83)支持Wake Up Signal（R16）；4)支持终端辅助信息（R16）上报：RRC状态转换、下行MIMO层数。3.1.11.3.1.11.5G5G 切片要求切片要求5G RedCap 产品应具备同时接入两个及以上网络切片的能力，支持按应用选择网络切片的功能；支持 5G 切片业务的 5G RedCap 产品应支持网络切片选择辅助信息（NSSAI）配置和存储，并携带切片标识（S-NSSAI）传递给网络，支持 NAS/RRC 网络切片过程；支持 5G 切片业务的 5G RedCap 产品应支持和处理网络切片选择策略（NSSP）：支持由网络侧下发和模组预配置的策略规则。当网络切片订阅发生更改，支持通过更新配置信令完成策略规则的更新。必选支持以 DNN、IP 三元组业务特征属性进行网络切片选择，推荐支持 APP ID、FQDN 等业务特征属性进行网络切片选择。为了保持后续能力扩展、“上层-底层”标准化适配、业务属性感知、灵活可演进等原因，RedCap 产品推荐使用调制解调器中心化（Modem-Centric）架构设计，即业务属性与网络切片的匹配等过程在调制解调器中实现，通过新增加切片相关的 SDK 或者软件中间件的方式，由 Modem 依据 URSP 实现终端业务应用的特征属性与切片之间中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）9的匹配对应。3.1.12.3.1.12.IPIP 协议栈要求协议栈要求RedCap 产品应支持 IPv4 单栈、IPv6 单栈以及 IPv4/v6 双栈，默认打开 IPv4/v6 双栈。在同时获得 IPv4 和 IPv6 地址时，需能够正常访问仅兼容 IPv4 的业务应用、仅兼容 IPv6 的业务应用以及同时兼容 IPv4 和 IPv6 的业务应用。3.1.13.3.1.13.终端一致性测试要求终端一致性测试要求RedCap 产品应符合 3GPP 射频、协议、无线资源管理一致性要求。其中，终端射频一致性应满足 3GPP TS 38.521-1（FR1），TS 38.521-2（FR2）及 TS 38.521-4（性能）要求，终端协议一致性应满足 3GPP TS38.523-1 要求，终端无线资源管理一致性应满足 TS 38.533 系列规范要求。3.2.3.2.RedCapRedCap 增强功能要求增强功能要求对于定制类模组和终端产品，RedCap 产品增强功能的具体特性要求如下：3.2.1.3.2.1.5 5G G LANLAN 要求要求支持 5G LAN 的 RedCap 产品，应支持基于支持基于层三 IP 类型会话和层二以太网类型的 5G LAN 会话管理过程。3.2.2.3.2.2.SIBSIB9 9 高精度授时高精度授时支持 SIB9 高精度授时的 RedCap 产品，应支持基于 R16 的 SIB9中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）10高精度授时功能，包括 UE 接收 SIB9 时钟参考信息，UE 支持对外提供时钟接口。3.2.3.3.2.3.URLLCURLLC 功能要求功能要求支持 URLLC 功能的 RedCap 产品应支持表 8 所示具体功能:表 8 URLLC 要求技术特性技术特性要要求求注释注释上行免调度传输（上行配置授权）第一类配置授权的PUSCH 传输（configured grantType 1）二选一基于 R16 协议，UE 有上行数据传输时，立即使用基站配置的 Type 1 的配置授权资源进行传输第二类配置授权的PUSCH 传输（configured grantType 2）基于 R16 协议，UE 有上行数据传输需求时，根据基站配置的 Type 2 的配置授权资源传输上行数据低码率 MCS 表格/CQI 表格高可靠 CQI 表格必选UE 支持上报的 CQI 索引和目标误块率0.00001 相应的表格（即 3GPP TS38.214的 Table 5.2.2.1-4）对应，即 cqi-Table参数table3PDSCH 传输采用低码率 MCS 表格必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table5.1.3.1-3 所给的低码率 MCS 表格（Table 5.1.3.1-3:MCS index table 3for PDSCH）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PUSCH 传输采用低码率 MCS 表格（采用CP-OFDM 波形）必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table5.1.3.1-3 所给的低码率 MCS 表格（Table 5.1.3.1-3:MCS index table 3for PDSCH）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PUSCH 传输采用低码率 MCS 表格（采用DFT-S-OFDM 波形必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table6.1.4.1-2 所给的低码率 MCS 表格（Table 6.1.4.1-2:MCS index table 2for PUSCH with transform precodingand 64QAM）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PDSCH/PUSCH 时隙级重复发送PDSCH 时隙级重复发送推荐根据系统在多个（N=2、4 或 8）连续时隙中给 UE 分配的相同的时域资源，UE在多个时隙上重复发送 PDSCH中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）11PUSCH 时隙级重复发送推荐根据系统在多个（N=2、4 或 8）连续时隙中给 UE 分配的相同的时域资源，UE在多个时隙上重复发送 PUSCHPDCCH 高聚合等级PDCCH CCE AL=16必选PDCCH 可支持更高的聚合等级，即 CCEAL=16基于逻辑信道优先级(LCP)的映射规则PUSCH 资源映射推荐UE 支持 lcp-Restriction 能力，系统支持基于 LCP 映射规则，为不同承载配置独立的 PUSCH 调度控制参数（参考 3GPPTS 38.321 的 5.4.3.1)3.2.4.3.2.4.定位要求定位要求支持定位功能的 RedCap 产品，如属于室内固定型产品，应支持获取 CELL-ID 进行基站定位的能力；对于室外移动型产品，应支持基于 GNSS 和 A-GNSS 的定位能力（如果支持 GNSS，则需包含 GPS 和北斗支持能力，且应支持北斗独立和北斗优先）。支持定位增强功能的RedCap产品，推荐支持UL-TDoA定位、E-CID定位功能。3.2.5.3.2.5.小数据包传输小数据包传输支持小数据包传输功能的 RedCap 产品应支持基于 4-step RACH的小数据包传输及基于 Type 1 PUSCH 配置授权的小数据包传输，可支持小数据包传输关联的独立下行初始 BWP 包含 NCD-SSB，支持基于Type 1 PUSCH 配置授权的小数据包传输的 RedCap 产品可支持 PUSCH的重复传输。3.2.6.3.2.6.覆盖增强功能覆盖增强功能中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）12支持覆盖增强的 RedCap 产品应支持基于 R17 的 PUCCH 信道重复传输增强，PUSCH 信道重复传输增强，可选支持多时隙承载传输块(TBoMS)。3.2.7.3.2.7.NPNNPN 功能要求功能要求支持 NPN 功能的 RedCap 产品应支持基于 CAG 的接入控制。3.2.8.3.2.8.SULSUL 要求要求支持SUL功能的RedCap产品应支持SUL_n78-n81及SUL_n78-n84频段。3.2.9.3.2.9.语音能力要求语音能力要求支持语音业务的 RedCap 产品，应支持 VoNR 和 EPS Fallback 流程，EPS Fallback 流程应支持当通话结束后应能基于网络或自主的方式快速返回 NR。3.2.10.3.2.10.短信能力要求短信能力要求支持短信业务的 RedCap 产品 SA 模式下，应支持 SMS over NAS 的短信业务，可支持 SMS over IP(IMS)短信方式。4.4.RedCapRedCap 模组要求模组要求如无特殊说明，RedCap 基础性和定制型模组在满足第三章所述的基础功能及增强功能外，还应支持如下要求。4.1.4.1.元器件要求元器件要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）134.1.1.4.1.1.应用处理器和存储单元应用处理器和存储单元RedCap 模组推荐满足下表配置：表 9 RedCap 应用处理器和存储单元要求RAMFLASH1Gb1Gb4.1.2.4.1.2.U USIM/eSIMSIM/eSIM 卡卡支持中国联通发布的物联网卡，包括普通插拔式 USIM 卡或嵌入式 UICC 卡，嵌入的 M2M 卡的技术参数要求参见中国联通 M2M UICC卡技术规范 v2.0和中国联通 M2M UICC 卡生产技术规范 v2.0。推荐支持 eSIM 功能，eSIM 技术要求参见中国联通 eSIM 总体技术规范 v4.0。4.2.4.2.封装要求封装要求模组封装方式为 LGA/LCC LGA 或 M.2 或 mini PCIe。4.3.4.3.尺寸要求尺寸要求要求 LGA/LCC LGA 封装方式的 5G RedCap 模组尺寸长宽为32mm*29mm，厚度不大于 2.8mm；要求 M.2 封装方式的 5G RedCap 模组尺寸长宽为 30mm*52mm，厚度不大于 3.8mm；要求mini PCIe封装方式的5G RedCap模组尺寸长宽为30mm*51mm，厚度不大于 4.9mm。4.4.4.4.接口要求接口要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）14RedCap 模组接口要求见表 10：表 10 5G RedCap 模组接口要求接口名称接口名称接口说明接口说明接口特性接口特性接口要求接口要求VBAT电源接口外接直流电源I必选VRTC模组时钟供电输入I可选VDD_EXT标准电压输出接口O对于LGA/LCC LGA 封装必选USIM_DETSIM 接口SIM 检测脚I必选*USIM_RSTSIM RESET 信号OUSIM_CLKSIM CLK 信号OUSIM_DATAUSIM DATA 信号I/OUSIM_VDDUSIM 卡供电O5G_ANT0射频接口5G 天线 0I/O必选5G_ANT15G 天线 1I/O4G_ANT0/5G_ANT44G 天线 0/5G 天线 4I/O推荐4G_ANT1/5G_ANT54G 天线 1/5G 天线 5I/O推荐WIFI_ANT0WIFI 天线 0I/O可选WIFI_ANT1WIFI 天线 1I/O可选GNSS_ANTGNSS 天线I可选PCIE_CLK_REQPCIePCIe 时钟请求信号O可选PCIE_HOST_RSTPCIe 重置信号OPCIE_HOST_WAKEPCIe 唤醒信号IPCIE_CLK_PPCIe 参考时钟信号OPCIE_CLK_MPCIe 参考时钟信号OPCIE_TX_PPCIE_数据发送信号OPCIE_TX_MPCIE_数据发送信号OPCIE_RX_PPCIE_数据接收信号IPCIE_RX_MPCIE_数据接收信号IGPIO数据通信接通用输入输出接口I/O对于中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）15口LGA/LCC LGA 封装必选I2C_SCL单向时钟线I/O可选I2C_SDA双向数据线I/OSPI_CSSPISPI 接口片选信号O对于LGA/LCC LGA 封装推荐SPI_MISOSPI 接口 MISO 信号ISPI_MOSISPI 接口 MOSI 信号OSPI_SCLKSPI 接口时钟信号OUSB_DETECTUSB*USB 热插拔信号I可选USB_VBUSUSB 插入检测信号；有效电压范围：3.3V5.25VIUSB_DNUSB 高速差分信号负极I/OUSB_DPUSB 高速差分信号正极I/OUSB_IDUSB 的 ID 检测信号IUSB_OTG_EN外部升压 DCDC 使能；当USB_ID 被拉低时，这个脚输出高电平OUSB_SS_TX_PUSB 超速发送端正极OUSB_SS_TX_MUSB 超速发送端负极OUSB_SS_RX_PUSB 超速接收端正极IUSB_SS_RX_MUSB 超速接收端负极IDBG_UART_RX调试用串口调试 UART 数据接收I可选DBG_UART_TX调试 UART 数据发送OFORCE_BOOT控制及状态接口强制下载，防变砖I必选PWRKEY电源开关，用于模组上电/下电I必选STATUS模组当前工作状态指示：低电平：关机；高电平：上电且模组系统工作正常O可选FLIGHTMODE模组飞行模式控制：低电I可选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）16平：飞行模式 高电平：正常模式NETLIGHT模组网络状态指示O可选RESET_N用于模组复位，低电平使能I必选STATUS指示模块的运行状态O可选AP_STATUS指示 AP 的运行状态I可选IRIG_B授时接口用于输出 IRIG-B 码参考信号O推荐PPS_OUT用于输出 1PPS 参考信号O推荐ADCAD 转换接口AD 转换I/O可选PCM_SYNCPCM 音频PCM 同步信号O可选PCM_DINPCM 输入数据IPCM_DOUTPCM 输出数据OPCM_CLKPCM 时钟II2S_WSI2S 音频I2S 字选信号O可选I2S_DINI2S 输入数据II2S_DOUTI2S 输出数据OI2S_CLKI2S 时钟OI2S_MCLKI2S 系统时钟OSDIO_DATA0SDIOSDC 数据位 0 或 eMMC*数据位 0IO可选SDIO_DATA1SDC 数据位 1 或 eMMC*数据位 1IOSDIO_DATA2SDC 数据位 2 或 eMMC*数据位 2IOSDIO_DATA3SDC 数据位 3 或 eMMC*数据位 3IOSDIO_DETSD 检测脚或 eMMC 数据位 5ISDIO_CLKSDC 时钟或者 eMMC 时钟O中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）17SDIO_CMDSDC 命令或者 eMMC 命令OWL_SW_CTRL控制接口WLAN 开关控制DO可选WL_PA_MUTING用于 PA 停止工作的WLAN XFEM 控制DOWL_LAA_AS_ENWLAN LAA ASS 使能信号DOWL_LAA_RX用于 LAA 接收器的 WLANXFEM 控制DIOTG_ENUSB 的 OTG 功能使能引脚DOUSB_SS_SWUSB 的 Type-C 开关控制信号DORFFE0_CLK天线调谐器 MIPI CLKDORFFE0_DATA天线调谐器 MIPI DATADIOANT_CTRL0天线调谐器控制 0DOANT_CTRL1天线调谐器控制 1DOSGMII_TX_PSGMIISGMII发送差分信号O对于LGA/LCC LGA 封装,RGMII 和SGMII接口2选1支持SGMII_TX_NSGMII发送差分信号OSGMII_RX_PSGMII接收差分信号ISGMII_RX_NSGMII接收差分信号IETH_INT_NEthernet PHY中断信号IETH_RST_NEthernet PHY重置信号OMDIO_DATA管理数据传输接口I/OMDIO_CLK管理数据时钟接口OVMDIO电源提供ORGMII_MD_IORGMIIRGMII MDIO管理数据信号I/ORGMII_MD_CLKRGMII MDIO管理时钟信号ORGMII_RX_CTLRGMII 接收控制信号IRGMII_RX_CLKRGMII接收时钟信号IRGMII_RX_0RGMII接收数据信号IRGMII_RX_1RGMII接收数据信号IRGMII_RX_2RGMII接收数据信号IRGMII_RX_3RGMII接收数据信号IRGMII_TX_CTLRGMII发送控制信号ORGMII_TX_CLKRGMII发送时钟信号ORGMII_TX_0RGMII发送数据信号ORGMII_TX_1RGMII发送数据信号ORGMII_TX_2RGMII发送数据信号ORGMII_TX_3RGMII发送数据信号O中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）18RGMII_INT_NRGMII PHY中断信号IRGMII_RST_NRGMII PHY重置信号O*1 对于 eUICC 卡内置于模组中的情况不要求支持 USIM 相关接口。*2 要求 USB 接口至少支持 USB 2.0。4.5.4.5.功耗性能要求功耗性能要求RedCap 模组应满足如下功耗性能要求：表 11 5G RedCap 模组接口要求用例名称用例名称最大功耗参考值最大功耗参考值5G SA 网络下待机40mA5G SA 网络下数据传输450 mA4.6.4.6.平台接入要求平台接入要求要求支持通过雁飞 SDK 接入联通雁飞格物 DMP 平台，实现模组上电自注册、数据采集、物网协同安全管理等功能。4.7.4.7.OpenOpen CPUCPU 要求要求RedCap 模组如具备 OpenCPU 能力，推荐硬件至少具备以下能力：（1）CPU 频率不低于 1GHz；（2）DMIPS 不低于 1500DMIPS；（3）模组采用 Linux 系统；（4）至少具备 1Gb 以上 DDR 与 1Gb 以上 Flash 配置。4.8.4.8.应用场景需求应用场景需求对于应用于不同细分行业的 RedCap 定制模组产品，在支持 3.1节基础通信功能要求的同时，应根据其应用场景类别支持下表所对应的增强功能要求。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）19表 12 5GRedCap 定制模组增强要求场景类别场景类别增强技术增强技术工业控制工业控制/电力电力（控制类）（控制类）视频监控视频监控/电力电力（采集类）（采集类）可穿戴可穿戴车载车载/车联网车联网5G LAN必选高精度授时必选推荐URLLC推荐推荐推荐定位推荐推荐必选必选小数据包传输推荐覆盖增强推荐推荐强烈推荐NPN推荐SUL推荐推荐语音必选推荐短信必选推荐5.5.5G5G RedCapRedCap 终端要求终端要求如无特殊说明，RedCap 终端除第三章所述的基础功能外，还应根据其所属终端类别支持下述章节的软、硬件要求。同时，建议根据其搭载模组面向的应用场景，支持相应 RedCap 增强功能。5.1.5.1.工业控制终端工业控制终端5.1.1.5.1.1.工业工业 DTUDTU5.1.1.1.5.1.1.1.产品分类产品分类根据使用场景 5G DTU 分为室内型、室外型和野外型。按照安装形式，DTU 分为桌面型和上架型。5.1.1.2.5.1.1.2.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）20电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。可选支持定位能力。物理接口应至少支持以太网口、串口及 Wi-Fi 其中一种。5.1.1.3.5.1.1.3.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持数据透传。5.1.2.5.1.2.工业工业 CPECPE5.1.2.1.5.1.2.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。支持Wi-Fi 5能力2.4GHz 和5GHz双频段接入,推荐支持Wi-Fi 6能力，2*2 MIMO，80 MHz 带宽，2.4GHz 和 5GHz 双频段接入。物理接口应至少支持以太网口、串口。5.1.2.2.5.1.2.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）21支持 Wi-Fi AP 工作模式。5.1.3.5.1.3.工业网关工业网关5.1.3.1.5.1.3.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。物理接口应至少支持以太网口、串口及 Wi-Fi 其中一种。5.1.3.2.5.1.3.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持协议转换、数据处理、数据存储等边缘计算能力。5.1.4.5.1.4.工业路由器工业路由器5.1.4.1.5.1.4.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。应至少支持以太网接口。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）225.1.4.2.5.1.4.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持 VPN 接入能力，如 IPSec、L2TP 等。5.2.5.2.电力终端电力终端5.2.1.5.2.1.产品分类产品分类根据电力行业的应用场景，可分为控制类、视频类、数传类。5.2.2.5.2.2.硬件要求硬件要求至少支持 RS232 或 RS485 其中一种接口，推荐两种接口都支持。室内型 RedCap 终端防护等级必选支持 IP30 级以上；室外型RedCap 终端防护等级必选支持 IP65 级以上。5.2.3.5.2.3.软件要求软件要求支持加密存储终端设备存储的密码、密钥等重要数据，防止信息泄露。推荐支持安全启动功能，保障固件的完整性和合法性。推荐支持安全升级功能，保障待升级固件完整性和合法性。推荐支持安全调试功能，对物理或逻辑调试接口应配置为受限使用（禁用或授权后打开）。推荐支持具有国密算法的 IPSEC 安全加密。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）235.3.5.3.视频监控终端视频监控终端5.3.1.5.3.1.产品分类产品分类根据使用场景分为室内型、室外型、防爆型等类型。5.3.2.5.3.2.硬件要求硬件要求电源接口支持在额定电压-25% 25%范围内正常工作。采用 PoE 供电的终端符合 IEEE Std 802.3af、IEEE Std 802.3at或 IEEE Std 802.3bt 标准。可选支持有线网络接口，符合 IEEE 802.3 标准。支持控制接口、音频输入输出接口、报警输入输出接口、存储接口中的一种或多种接口。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。室外型终端应至少支持 IP65 防护等级。防爆终端本安型应符合 GB/T 3836.1-2021、GB/T 3836.4-2021国标规定；隔爆型应符合 GB/T 3836.1-2021、GB/T 3836.2-2021、GB/T 3836.31-2021 的规定。5.3.3.5.3.3.软件要求软件要求支持音视频参数（如图像分辨率、帧率等）的远程调节功能。可选支持根据 5G 链路状态自适应动态调整视频码率。音频要求支持 G.711A、G.711mu、AAC 中的一种或多种编码格式。视频要求支持 H.264(High Profile、Main Profile、Basic中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）24Profile)编码格式；可选支持 H.265、MJPEG 编码格式。支持输出两路或两路以上的视频码流。支持云存储、SD 卡存储、FTP 存储、NAS 存储的一种或多种存储方式。支持终端固件远程升级 FOTA 功能。如果发生升级失败，终端应支持退回到原有版本并正常工作，或者正常重启并重新发起升级。可选支持人脸识别算法，对运动人脸进行检测、识别、抓拍、比对功能。5.4.5.4.车载终端车载终端5.4.1.5.4.1.产品形态产品形态根据使用场景 T-BOX 车载终端分为前装和后装。5.4.2.5.4.2.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持车规级认证。推荐支持 C-V2X，并支持 Uu 和 PC5 接口的业务并发。支持 Open CPU，提供丰富的 Telematics SDK 支持开发 TSP 应用。支持 Wi-Fi 5 能力 2.4GHz 和 5GHz 双频段接入。支持双频 GPS。推荐支持高精度定位。5.4.3.5.4.3.软件要求软件要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）25支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持数据透传。5.5.5.5.可穿戴设备可穿戴设备5.5.1.5.5.1.硬件要求硬件要求应支持定位功能。推荐支持 NFC 功能、蓝牙功能。5.5.2.5.5.2.卡槽要求卡槽要求应采用可插拔式、贴片式和嵌入式三种卡槽中的一种。对于可插拔式的儿童手表，应支持大小为 4FF 的 USIM 卡对于贴片式的儿童手表，应满足中对“消费电子级贴片卡”的相关要求对于嵌入式的儿童手表，应满足中国联通 eSIM 总体技术规范、中国联通 eSIM 下载服务器技术规范、中国联通基于 eUICC 的 eSIM 终端技术要求6.6.RedCapRedCap 发展展望发展展望随着工业、电力、视频、车联网等中高速物联网场景需求的不断增长，以及以 2G/3G/4G 为主的物联网应用迭代走向 5G 化，5G RedCap将迎来非常广阔的市场空间。中国联通将携手 RedCap 产业合作伙伴中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）26共建产业生态，在标准、测试、网络、终端、应用、生态等方面全面发力，构建完备标准体系，积极开展场景化试验，适当超前构建网络能力，全面推进 RedCap 产品研发和孵化，真正实现 5G 万物互联的“有根生长”，高质量赋能行业数智化转型。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）27中国联通中国联通 5G5G RedRedC Capap 终端白皮书编写委员会终端白皮书编写委员会策划策划:梁 鹏|刘北阳|周澄华|魏进武|范济安|李 研主主编编:周 晶|陈 丹|范 斌|王明会|闵爱佳|辛荣寰|周光涛编委成员编委成员:师 瑜|邱 学|肖 羽|傅成龙|梁 辉|朱子园|仇剑书|谢仁艿|刘启锋|白钰|方培森|王运付|刘 霞|王海静|姜元山|杜部致|孙会芳|丁志东支持单位：支持单位：鼎桥通信技术有限公司联发科技股份有限公司高通无线半导体技术有限公司翱捷科技股份有限公司紫光展锐(上海)科技有限公司上海移远通信技术股份有限公司深圳广和通无线股份有限公司维沃移动通信有限公司上海新基讯通信技术有限公司归芯科技(深圳)有限公司中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）28附录附录更新记录更新记录版本号主要修订内容更新日期V1.0制定了 RedCap 产品技术要求、模组要求、终端产品要求2022.12V2.0更新 RedCap 产品基本能力要求、增强功能要求、终端要求2023.10略语列表略语列表缩略语英文全名中文解释ANTAntenna天线BWPBandwidth Part部分带宽CACarrier Aggregation载波聚合CAGClosed Access Group封闭接入组Cat 1/1bisCategory 1/1 bis终端等级 1/1 bisCD-SSBCell-Defining SynchronizationSignal Block小区定义的同步信号块CLKClock时钟CPECustomer Premise Equipment客户前置设备CPUCommunications Processor Unit通讯处理器单元CQIChannel Quality Indicator信道质量指示DCIDownlink Control Information下行链路控制信息e-DRXExtended Discontinuous Reception扩展非连续接收eMBBEnhanced Mobile Broadband增强移动宽带eSIMEmbedded-Subscriber Identity Module嵌入式用户身份模块FDDFrequency Division Duplexing频分双工FQDNFully Qualified Domain Name完全限定域名IMSIP Multimedia SubsystemIP 多媒体子系统IPInternet Protocol国际互连协议IPv6Internet Protocol Version 6第 6 版国际互连协议GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统GPSGlobal Positioning System全球定位系统LANLocal Area Network局域网LGALand Grid Array栅格阵列封装LPWALow Power Wide Area低功耗广覆盖中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）29LTE-MTCLong Term Evolution-Machine TypeCommunication长期演进机器类型通信MCSModulation and Coding Scheme调制与编码策略MIMOMultiple-Input Multiple-Output多入多出NASNon-Access Stratum非接入层NB-IoTNarrow Band-Internet of Things窄带物联网NCD-SSBNon Cell-Defining SynchronizationSignal Block非小区定义的同步信号块NPNNon-Public Network非公共网络NRNew Radio新空口NSSAINetwork Slice Selection AssistanceInformation网络切片选择辅助信息NSSPNetwork Service Support Point网络业务支持点PCIePeripheral Component Interconnectexpress高速串行计算机扩展总线标准PDCCHPhysical Downlink Control Channel物理下行链路控制信道PDCPPacket Data Convergence Protocol分组数据汇聚协议PEIPaging Early Indication寻呼早期指示PUCCHPhysical Uplink Control Channel物理上行链路控制信道PUSCHPhysical Uplink Shared Channel物理上行链路共享信道QAMQuadrature Amplitude Modulation正交振幅调制RACHRandom Access Channel随机接入信道RAMRandom Access Memory随机存取存储器RRCRadio Resource Control无线资源控制SAStandalone独立组网SDKSoftware Development Kit软件开发工具包SIBSystem Information Block系统信息块SMSShort Message Service短信息服务TDDTime Division Duplexing时分双工TSNTime-Sensitive Networking时间敏感网络UCIUplink Control Information上行链路控制信息UEUser Equipment用户设备UICCUniversal Integrated Circuit Card通用集成电路卡UL-TDOAUplink Time Difference of Arrival上行到达时间差uRLLCUltra-reliable and Low LatencyCommunications超可靠低延迟通信URSPUser Equipment Route SelectionPolicy用户路由选择策略USIMUniversal Subscriber IdentityModule全球用户识别模块UTDOAUplink Time Difference of Arrival上行链路到达时间差定位VoNRVoice over New Radio基于 NR 的语音通话

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