5G的影響、戰略與機遇

迎九

摘要：在2017年8月“IHS Markit領先技術報告論壇——中國”上，IHS Markit研究總監Jack Kent介紹了對5G市場的最新研究，包括標準進展及三大應用預期等。

關鍵詞：5G；市場；頻譜；帶寬

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.8.001

5G現狀

5G是下一代移動網絡，它超過了今天的移動寬帶。回顧移動寬帶的歷史，每十年出現一代。首先是1980年代的1G時代，使用模擬信號。1990年代出現的2G有了數字電話和短信功能。2000年代的3G有數字電話、信息、數據，后期的3.5G有移動寬帶。從2010年代開始是4G，是基于全IP的移動寬帶，有音樂等應用。未來將進入到2020年代的5G時代。

5G的特點是有更寬廣闊覆蓋能力，主要用于增強的移動帶寬、大規模物聯網、任務關鍵性通信三大領域。

其中“增強的無線帶寬”將最先到來，例如消費類的流媒體/視頻、音樂增強等功能。之后會進入到大規模物聯網領域。最后是任務關鍵性應用。

2018年5G技術會率先在美國推出，首先是固定的無線接入，即在現有基礎之上，把5G的無線功能推出，之后的2019/2020年移動5G才會推出。

“增強的無線寬帶”中有兩個重要方面：1.熱點，熱點是有很多人使用的一個區域，需要很高的流量，2.廣范圍覆蓋。5G的覆蓋面會更寬，而且是無縫地連接，因此在數據傳輸和流量方面指標更好。

由于5G可以實現超級可靠，而且延遲很低，因此在工業領域的驅動力更大。這些應用驅動力包括遠程醫療外科手術、智能電網的分布式控制等，可把現有的用固定的線路連接的方式取代，另外機器之間的交流也可以是5G。工業5G的特點除了高可靠和延遲低外，每個連接點的數據流量不是很大，但是會有更多的連接點。

5G的挑戰

5G要變成現實，還需要做很多工作。首先需要有強大的技術創新，例如毫米波技術。在標準方面，通常認為2020年才能出來，明年（2018年）會有初級版本出臺。但也許真正版本2020年不一定出來。

另外包括它的基礎設施層次，我們到底需要到什么層次的基礎設？再有各個國家有不同的5G路線圖，戰略也不一樣。需要運營商、設備商、內容提供商等相互協作。這是很重要的一點。

最后很重要的一點：LTE還在發展過程中，LTE-A（真正的4G）標準還在發展，LTE Advaced Pro還有待進一步實施，會有一個和5G并行發展的階段。

5G發展路線圖

圖1是5G標準路線圖，可見2020年才會有真正的5G標準出臺。同時LTE也是會往前發展，諸如GigabitLTE、LTE IoT與NB-IoT等會不斷發展。

美國將會是第一個采用5G的國家，其他國家像中國，2019、2020年會有些實驗，主要是關注連接性、提高覆蓋面，還有應用性等。日本、韓國也會有一些實驗性的項目，因為2018年韓國將舉辦平昌冬奧會，2020年日本舉辦東京奧運會，5G會帶來一些效益，因此韓國和日本會有商用性的試用。

5G的具體挑戰

5G對不同產業帶來的一些問題，包括運營商、設備制造商、服務供應商等。包括IP未來是什么樣的？如何對5G監控？如何獲得收益？市場在哪里？產業的應用、工業的應用如何充分發揮5G的價值？為什么發展5G的同時還要發展4G？ 5G需要長期的網絡投資，未來還會有新的服務出來，費用很高，如何去做投資和商業回報的平衡？關于標準未來往哪方面走，會有全球唯一的標準，還是多元標準等。設備也是和標準息息相關的，不同國家會出現本地化的布局，這很重要。為了了解5G及其部署，我們要看看整個產業鏈，包括運營商、設備供應商、設備制造商、服務供應商等。

首先對基礎設施有什么意義？我們為了使5G創造更強大的能力和更低的延遲，需要更多的投資，以實現更先進的網絡。但現在4G還沒有結束，我們的盯E-A和LTE-Pro還在繼續發展。總體看，5G對于一些私營的網絡及一些工業的應用是有機會的。

5G對于整個產業鏈有很大影響，在投資與決策方面，對運營商和設備制造商等會帶來機會，在2020年到2030年之間，約2.4萬億美元的投資用來支持5G價值鏈（如圖2）。價值鏈包括移動運營商、元器件、設備制造商、移動設備、移動網站運營（mobile siteoperations）、移動內容等。

這對于服務供應商意味什么？

首先看運營商。在201 7年會出現試運營，超過2/3的主要運營商會在201 8年參與運營的實踐。另外，運營商要爭取頻段資源。頻譜的拍賣也會在2017-2018年出現，運營商己花費超過1200億美元在4G頻譜拍賣上。5G在這方面的投資也會出現。M&A（并購）企業也開始對競爭對手進行商業收購，主要是因為被收購者有頻譜。

4G LTE也不是消失了，對于運營商和消費者而言，4G對于很多消費者的應用已經足夠好。游戲、音樂等在3G已經足夠，在5G上，4K傳輸、虛擬現實（VR）等是很好的賣點。例如幾年前已有4K電視，但是因為沒有什么電視內容而沒有推廣開，5G發布或許可以促進4K普及。VR通常會認為是真正的5G推手，但Kent對此有些質疑，因為2020年預計只有5000萬部VR等頭戴設備，但是有上百億部手機，所以VR真正的發力點應該是在手機上。長期看，5G的真正推手應該是工業。另外AR（增強現實）的應用空間也是無限的，可能是5G的一個最大賣點，因為AR需要巨大的數據量，5G可以提供流暢的體驗。5G IoT（物聯網）增長如何？我們現在還是在5G早期，現在很多4G、NB-IoT還方興未艾，還沒有到達5G階段。關于5G頻譜，ITU WRC認為，5G需要三個主要頻率范圍：sub-1GHz、1-6G、20-30GHz。其中后者很可能提供足夠的無線服務吞吐量。但是這些還是空的，需要5G頻譜。2017、2018年會有拍賣，但是現在的標準來自各個國家，非常不一致。endprint

元器件制造商

技術上，毫米波是個挑戰。從元器件角度，希望以更低成本、更小尺寸覆蓋更多頻段。

今年發布的非標芯片組中，5G調制解調器（modem）方面，有高通Snapdragon X50（多模5GNR），期待在2019年用于智能手機；英特爾的W/mmWave RFIC（射頻芯片）。預計調制解調器/芯片組還會來自三星、華為等，在2019年之前不太可能推出元器件的供應商/廠商有MTK、聯芯、展訊等。

其中最大的5G挑戰還是RF（射頻）前端/無線電路徑設計，需要來同時支持低于6GHz和毫米波5G NR。

2019/2020年會出現的商業化元器件

在商業化市場中，預計2019/2020年之前沒有什么商業化的設計。在家用CPE（Customer PremiseEquipment，即接收wifi信號的無線終端接入設備）方面，5G固定無線接入將于2018年在美國發布，但目前還沒有具體細節。一種可能的解決方案是home（室內）5G天線，有線地接入到屋里的網關，然后再通過CPE在屋里進行寬帶覆蓋。另外，LTE CPE目前用于帶寬服務不好的地區（諸如較低帶寬的小型市場部分）。

另外還有汽車/信息娛樂，該部分標準還要細化，盡管很多人喜歡談論汽車/無人駕駛等話題，但實際上汽車制造商對5G是很保守的。現在大家仍然關注LTE的路線圖。

移動設備包括：移動的熱點，智能手機（2019年晚期上市），IoT/M2M模塊、平板電腦/二合-PC/筆記本電腦/新涌現設備（例如VR硬件）。

5G手機到2019年才會出現，2020年5G手機出貨量不會很高。這很容易理解，就像4G盡管201 0年推出，但直到2016年LTE終端才成為主流，包括功能手機和智能手機。

5G的應用和實施

5G的使用主要有三大類。

增強的無線寬帶，包括固定和移動無線寬帶，主要集中于不斷增長的帶寬和容量。固定無線接入將成為第一個增長的起點。

大規模物聯網。也被稱為MTC（機器類通信）。特點是低功耗、低數據，并且有大量的接入。早期將始于NB-IoT開發。 第三是任務關鍵性服務。也稱為URLLC（超可靠極地延遲）。聚焦于無線接入，能夠無縫地代替有線，甚至用于“不能失敗”的應用。這需要巨大的技術創新，應用案例目前還很難預測。

1.增強的無線寬帶

據IHS Markit調查（圖3），201 6年第一個應用是增強的數字信號，之后是新的高清/4K內容，還有AR、VR、實時游戲等。

2.大規模物聯網

預計早期的一些商業企業，諸如能源/公用事業監控、資產跟蹤管理、智慧城市、智慧農業等會在2030年之后成為常見的應用（如圖4）。

3.任務關鍵性服務

包括工業自動化、智慧電網、醫療、汽車、無人機等。和其他一些早期的IoT的應用相比，如圖5。

小結

5G標準的愿景非常美好，需要技術和設計來支持廣泛的應用 從低功耗與小帶寬，到極低延遲與高吞吐量。這需要大量技術創新。標準預期會階段性地完成。根據不同的應用，運營商有不同的戰略和時間表。5G的另一大挑戰是嘗試創造一個全球性的標準同時可以解決不同范圍的頻譜，否則很難獲得規模經濟。除此之外，5G正在建設，有點像3G和4G，關鍵是能夠找到適合5G計劃的應用。與此同時，移動、網絡運營商仍然在做LTE應用和商業探索，NB-IoT和Gigabit LTE最有可能率先實現。endprint