5G为人工智能与工业互联网赋能

《5G为人工智能与工业互联网赋能》是王喜文博士整理了给地方政府和企业家讲座完整内容的著作，以专业的技术视角介绍了5G通信，主要从行业应用全方位解读5G改变世界的方式，涉及人工智能、智能制造和工业互联网的各个方面：智能机器人、车联网、VR/AR、智能物流、智能交通、可感知的生产过程以及可按需的资源配置等。这是对未来科技的战略性指引，帮助我们认识即将被5G改变的全新世界。

王喜文（1974.11 －）， 辽宁葫芦岛人，工学博士、博士后，高级工程师。在工业和信息化部工作8年，历任电子商务研究所所长、工

业4.0 研究所所长和工业经济研究所所长。现为九三学社中央科技委委员、九三学社中央促进技术创新工作委员会委员。出版专著有《工业4.0：*后一次工业革命》《工业互联网：中美德制造业三国演义》《智能制造》《智能+》《新产业政策》以及《中国制造2025 大众读本》系列丛书共计20 多本。近年来，受邀为政府机构、大型企业以及高等院校进行工业4.0、人工智能、智能制造、5G和工业互联网等500多场培训。

《5G为人工智能与工业互联网赋能》是王喜文博士整理了给地方政府和企业家讲座完整内容的著作，以专业的技术视角介绍了5G通信，主要从行业应用全方位解读5G改变世界的方式，涉及人工智能、智能制造和工业互联网的各个方面：智能机器人、车联网、VR/AR、智能物流、智能交通、可感知的生产过程以及可按需的资源配置等。这是对未来科技的战略性指引，帮助我们认识即将被5G改变的全新世界。

2019年8月22日，任正非在华为内部倾力推荐：学习王喜文博士的课件，通过对5G、人工智能、智能制造和工业互联网等未来科技的分享，希望有助于大家拓展思路、开拓视野。

纵观全球移动通信技术发展进程，我们会发现10年一个周期的代际更迭。从20世纪80 年代以来，移动通信以每10年一个周期的进度经历了从1G到4G 的变迁。如今，10年一遇的代际升级再次来临，5G将开启大带宽与多连接、低时延的万物智联新时代。

1G源自1984 年，基于模拟蜂窝技术开创了移动通信时代；1990 年开始，2G凭借GSM 和cdmaOne两大技术标准，带领全球进入数字通信时代；2000 年，国际电信联盟（ITU）将WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 以及WiMAX确定为3G的四大无线通信标准；2010 年，TDD-LTE 和FDD-LTE 两种制式下的4G 技术开始成熟并大规模商用，智能手机和信息消费的大规模增多，移动通信技术在人们日常生活和社会发展中的地位进一步突出。4G的确改变了我们的生活，满足了人们对微信视频通话、抖音短视频分享、高德车载导航以及爱奇艺高清视频播放等移动通信网速需求。但是，未来，每个家庭平均将拥有数十台智能终端，每平方千米将有百万级智能终端接入网络，加之智能制造、车联网、远程医疗等产业界对超低时延的渴望，4G已经无法胜任。

为了应对未来移动数据流量爆炸式的增长、海量的设备连接、不断涌现的各类超低时延新业务和新场景，5G技术应运而生，5G的研发也瞬间成为各大国家和组织、各电信运营商及设备商的重要任务。

我国政府高度重视5G战略发展，国家层面不断地大力推进5G技术、标准和产业发展。例如：在网络强国、制造强国、“十三五”规划及信息化发展战略等战略规划中，均对推动5G发展做出了明确部署。《中国制造2025》提出要全面突破第五代移动通信（5G）技术；《“十三五”规划纲要》指出，要加快构建高速、移动、安全和泛在的新一代信息基础设施，积极推进5G发展并启动5G商用；《国家信息化发展战略纲要》更是强调，要积极开展5G技术研发、标准和产业化布局，2020年取得突破性进展，2025年建成国际领先的移动通信网络。

国家发展和改革委员会、科学技术部（以下简称科技部）以及工业和信息化部于2013年2月支持产业界成立了IMT—2020（5G）推进组，与国际同步全面开展5G研发。与此同时，科技部“新一代宽带无线移动通信网”重大专项和863计划积极部署5G研发课题，大力度支持5G技术创新和产业发展。科技部在2017年7月发布的《新一代人工智能发展规划》明确地提出，发展新一代人工智能首先就要打造智能化网络基础建设，加快布局实时协同人工智能的5G增强技术研发及应用，建设面向空间协同人工智能的高精度导航定位网络，加强智能感知物联网核心技术攻关和关键设施建设，发展支撑智能化的工业互联网和面向无人驾驶的车联网等，研究智能化网络安全架构。加快建设天地一体化信息网络，推进天基信息网、未来互联网和移动通信网的全面融合。

5G技术是下一代移动互联网技术。它不仅仅可以为大众带来良好的移动互联网体验，还将成为智能制造、智能医疗、智能政务、智慧城市以及无人驾驶汽车的技术支撑。因此，5G被视为工业互联网和人工智能等的“基础设施”，也因此中美都在力争成为5G的领导者，期望自己能够主导新一代移动通信的国际标准。随着中美之间的贸易摩擦局势不断升级，从大豆到智能手机、汽车等产品都已经受到严重影响，但5G可能是全球前两大经济体之间发生贸易摩擦的原因之一。

4G改变生活，5G改变的不只是社会，还有国际格局。本书旨在描述5G场景、变革和价值，解释5G背后的标准、技术和发展应用方向，探讨5G+人工智能、5G+工业互联网时代的新模式、新业态和新动能，以飨读者。

王喜文

2019年7月23日（大暑）

前言

第一章 5G正在到来 2

1. 1G（语音通话） 5

2. 2G（消息传递） 5

3. 3G（多媒体、文本、互联网） 5

4. 4G（实时数据：车载导航，视频分享） 6

5. （万物智联）5G 8

第二章 5G并不神秘 36

第一节 前提是标准 38

第二节 关键是频谱 45

　☆新频段 45

　☆毫米波 53

第三节 性能提升源自基站系统与网络架构 56

　☆微基站 56

　☆多天线 60

第四节 灵活弹性源自边缘计算和网络切片 62

　☆边缘计算 62

　☆网络切片 69

第五节　主攻方向是行业应用 74

第三章 5G加速人工智能 78

第一节 人工智能简史 80

第二节 愿景一：新兴产业大爆发 91

　☆智能机器人 91

　☆可穿戴设备 100

　☆车联网 102

　☆无人机 109

　☆虚拟现实与增强现实 112

　☆智能家居 119

第三节 愿景二：传统产业也智能 124

　☆智能制造 125

　☆智能农业 131

　☆智能物流 138

　☆智能零售 144

第四节 愿景三：社会服务更便捷 147

　☆智能教育 147

　☆智能医疗 151

　☆智能健康和养老 159

第五节 愿景四：社会治理更高效 162

　☆智慧城市 162

　☆智能政务 165

　☆智能交通 170

　☆智能环保 176

第六节 愿景五：公共安全更可靠 180

第四章 5G拓宽工业互联网 190

第一节 从消费互联网到工业互联网 193

第二节 场景一：生产过程可感知 202

第三节 场景二：设备状态可预警 213

第四节 场景三：产品质量可提升 227

第五节 场景四：资源配置可按需 233

第六节 场景五：厂内厂外可协同 243

后记：5G 改变社会，开启智能新时代 253

参考文献 255