5G市場，終端先行
——5G終端的發展特征和應用趨勢

孟祥東 邱子欣 沈浩濤

在4G網絡成熟發展并得到廣泛應用的背景下，人們對于移動通信技術有了更高的要求，伴隨著經濟水平及科學技術的不斷提高，5G通信技術開始布局。2017年兩會期間，李克強總理在《政府工作報告》中專門提及“第五代移動通信技術(5G)”；國務院發布的《“十三五”國家信息化規劃》中，5G技術也被多次提及，5G已經被置于國家戰略之中。5G時代的到來不僅意味著超高的峰值速率、千億級的連接能力以及極低的傳輸時延，還將為無人機、智能制造、智慧城市等科技的進一步優化提供推手，開啟萬物互聯的時代。其中，終端的研發對于推動5G技術的發展具有重要意義，只有產生出適配各行各業的終端設備，才能夠完成5G改變社會的使命。

一、5G終端發展現狀

（一）標準和芯片，指引全球5G終端方向

2018年6月14日，國際標準制定組織3GPP（第三代合作伙伴計劃）第80次全體會議批準了第五代移動通信技術標準（5G NR）獨立組網功能凍結，加上2017年12月完成的非獨立組網NR標準，5G已經完成第一階段全功能標準化工作，正式進入了產業全面發展的新階段。按照3GPP的規劃，5G標準將分為NSA（非獨立組網）和 SA（獨立組網）兩種；其中，在SA的第一階段采用R15為標準，重點支持增強移動寬帶業務和基礎的低時延高可靠業務，屬于5G的基礎版本；而5G的增強版本R16將在第二階段啟用，支持更多的物聯網業務。這次國際5G標準的制定，將會促進5G實現在商業以及更多領域的使用，也為5G終端的發展指明了方向。

為適應eMBB（增強移動寬帶）、uRLLC（超高可靠低時延）、mMTC（海量大連接）這三大5G應用場景，5G終端的設計需求繁多。5G芯片是終端得以成功使用的關鍵，5G終端需要性能超強的芯片和射頻模塊，來支持多個6GHz以下頻段，甚至毫米波頻段；目前，5G基帶的芯片大致分為兩種：一種支持6GHz以下頻段和毫米波，另一種5G基帶芯片只支持6GHz以下頻段。[1]5G芯片是物聯網時代的標配技術，在車聯網、智能制造、無線醫療等領域都能夠廣泛應用。

中國移動研究院無線與終端所副所長肖善鵬提出5G終端核心技術需求，包括高頻段、高帶寬、多模多頻段、不同組網模式、語音能力、高速率和多天線的要求，同時還要關注終端功耗性能和天線性能的需求，建議在芯片設計過程中加強對靜態損耗、漏電等指標的控制。[2]相對于4G終端產品，5G終端業務將會擁有高速率、低時延、高密度通信、低功耗等技術特點，其應用范圍將更加廣泛，更具個性化和智能化，實現移動終端與互聯網信號傳輸的優質銜接。

（二）運營商大力推，多方引導5G商用進程

5G終端是5G商用的重要一環，在國家5G戰略的指導下，各大運營商努力推進5G商用進程，積極研發終端產品并確定實施方案。

中國移動在世界移動大會全球終端峰會上發布了《5G終端產品指引》，清晰地描繪了5G終端的發展路線和未來，并率先發布了5G終端先行者計劃。針對5G終端，中國移動采取雙線并行的策略，在消費終端方面，要促進芯片、器件、終端、儀器的研發；在行業終端方面，要推進5G通用模組的研發，注重芯片、器件、模組、儀表、行業和生態的全面發展，[3]計劃推出符合中國移動需求的5G芯片，2019年推出自主品牌的5G智能手機，2020年實現5G商用。

中國聯通在2018年6月發布《中國聯通多模多頻終端白皮書》，引導終端產業產品的研發方向，并在16個試點城市陸續開展5G規模實驗，要求5G終端達到全網通、全球通，計劃在接下來的兩年投入210億元，來保障中國聯通5G的商用終端規模。中國聯通還在集團總部層面成立了5G終端預研中心，在31個省的分公司成立了5G終端運營中心，成立“中國聯通5G行業終端聯合創新實驗室”，推動5G終端研發進程。

中國電信率先明確了自己的5G技術路線，優先使用獨立組網，在2018年9月14日揭幕中國電信5G終端開放實驗室，聯合終端產業和相關行業，共同研發5G終端，提出要做5G終端商用的第一陣營，同時表示，5G終端并不僅僅局限于手機，還包括通信組模、數據類終端等，將會研發出多種形態的終端產品。

三大運營商大力推動5G終端的產業化進程，部署5G終端產品的研發生產，與相關產業通力合作，共同建立起成熟的5G終端產業生態，使5G終端產品更早地在各個領域投入使用。

（三）設備商大投入，研發支撐5G產品創新

隨著5G標準的凍結，5G商用離我們越來越近，各大設備商也蓄勢待發，紛紛加大對于5G終端產品的研發投入力度，搶占5G市場先機，為5G真正實現商用做沖刺準備。

在5G終端芯片的研發方面，高通率先在2017年10月發布可支持5G NSA標準的商用芯片X50，X50可同時支持 Sub-6GHz（600-6000MHz）和毫米波（26GHz）以上頻段，[4]隨后華為、海思、MTK、三星也都發布了自己的5G終端 芯 片。2018年 2月， 華為正式面向全球發布了首款符合3GPP標準的5G商用芯片——巴龍5G01（Balong 5G01），它支持全球主流的5G頻段，包括低頻和高頻；并支持SA和NSA兩種組網方式，使得華為成為全球首個具備5G芯片-終端-網絡能力、能為客戶提供端到端5G解決方案的公司。[5]5G終端芯片的發布成為推動5G終端發展的重要驅動力，也是全球5G產業的關鍵性突破。

對于5G終端的研發，各大設備商也展開競爭，根據華為2017年年度報告顯示，從2008年至2017年，華為投入3940億元用于5G終端的技術研發，在2018年2月發布首款符合3GPP標準的5G商用終端——華為5G CPE，并發布了面向5G時代的終端戰略，表示將會圍繞著5G高速率、低時延、廣連接的特點推出各種終端產品；高通加入中國移動的“5G終端先行者”計劃，表示會幫助希望發布5G終端的廠商實現5G的商業化，并在終端側AI方面進行布局，生產出適合5G特征的智能終端產品；大唐移動在IMT-2020（5G）推進組組織的5G技術研發試驗第三階段（系統組網驗證）測試中各類端到端5G產品的測試結果也均滿足預期。雖然現在5G終端產品的研發還面臨著射頻前端研發和終端芯片功耗等挑戰，但是隨著設備商的持續投入和創新，將會不斷助力5G實現商用，5G時代的到來指日可待。

二、5G終端發展帶來的問題

5G技術高速率、低時延、低功耗以及高通信密度的特點也為終端產品的發展帶來了挑戰，終端設備在5G時代要想繼續為用戶提供流暢便捷的使用體驗，就需要在研發上進行革新，明確用戶和行業的需求，從而對終端形態及系統進行改變，使終端業務更加適用于相應的信息技術，應用范圍得到更大的擴展。

（一）操作系統面臨新變革

無論是屬于UNIX操作系統的iOS（蘋果公司移動操作系統），還是屬于Linux操作系統的安卓（谷歌公司的操作系統），它們的內核都是桌面系統，[6]在2G、3G和4G時代一直在使用，主要解決的是對于視頻、屏幕、聯網等的控制，不需要進行大量的實時處理；但是5G時代傳輸時延大大降低、傳輸內容和終端形態更加多樣、功能得到擴展，操作系統將會面臨著巨大的挑戰。

新的操作系統布局也已開啟，阿里巴巴從2010年便開始布局YunOS超級系統，如今已發展到了第六代，是阿里巴巴在云數據存儲、云計算服務以及智能設備操作系統等多領域技術成果的融合，同時也可以搭載于智能手機、智能家居等多種智能終端設備；[7]華為也開放DDK（驅動開發工具），打造屬于自己的操作系統和生態體系；同時，中興也協助馬來西亞的運營商部署虛擬化ERC系統，努力滿足5G時代的業務需求，使操作系統與5G技術實現更好的配合。

（二）電池和屏幕適應變化

4G時代，各種應用提高了用戶對于終端的使用頻率和時長，尤其是視頻行業的蓬勃發展，對電池的續航能力提出了挑戰；而在5G時代，終端的業務得到了更大的擴展，在滿足自身應用的基礎上，還要與各種智能終端相互連接，終端的能耗持續增大，華為的輪值CEO徐直軍曾表示，華為準備推出的5G芯片耗電量是4G的2.5倍，對電池的續航能力提出了更高的要求，為提高用戶對于5G終端的使用體驗，終端的電池續航問題亟須得到改善。

帶寬和速率的提升，使一些常用應用發生變化，比如視頻將變得更加高清、通信延時將會降低等等，為使應用具有更好的體驗效果，5G終端的顯示屏幕會變得更大，同時，為了使終端便于攜帶，屏幕形態也會發生變化，推動了折疊屏、柔性屏等的發展。2018年11月，華為公開表示將推出世界上首款配備折疊屏幕的手機，在不影響觀感的同時，實現了屏幕的對折；三星也即將推出一款適用于5G網絡的折疊屏手機，并將折疊屏幕向多個手機廠家推薦，5G終端屏幕的變化將帶給用戶更加極致的體驗。

（三）應用服務亟待創新

5G時代將開啟通信行業和垂直行業攜手同行的時代，用戶與行業對于5G應用的需求較4G時代也有所改變，5G技術帶來的不僅僅是寬帶和速率的提升，而是要面向用戶和行業提供更加豐富的應用場景，5G技術的應用一方面需要滿足用戶的通訊需求，同時也要更好地與一些垂直行業進行場景融合，不斷創新應用和服務。

目前，5G技術的eMBB（增強移動寬帶）應用場景主要滿足超高清視頻、浸入式游戲、下一代社交網絡等移動互聯網業務需求，并隨時隨地（包括小區邊緣、高速移動等惡劣環境和局部熱點地區）為用戶提供高速的移動通信業務；而uRLLC（低時延高可靠）和mMTC（海量大連接）應用場景將滿足物聯網以及更多垂直行業的需要，如車聯網、醫療健康、工業制造、城市管理等，[8]并且與虛擬現實、人工智能等行業相融合，產生出更多的產品應用，提供多種服務。5G時代的應用服務應更加廣泛，延伸到任何可能存在潛在需求的地方；可以根據服務場景改變服務形式，加入VR、直播等技術，帶給用戶更好的體驗；同時充分利用5G技術的特點，提供更加個性化和更具針對性的服務，提高服務的質量和效率。雖然目前大部分的應用還處于嘗試和實驗階段，但隨著各領域對于5G技術能力與特點應用的不斷深入，對于5G的應用需求還會發生改變，將會產生出更多的應用創新，在不同應用場景提供有針對性的優質內容與服務。

（四）終端產品形態拓展

豐富的應用場景使得5G終端的形態更加多元，依據應用場景的差異呈現出多樣化的特征，5G終端將不僅僅局限于智能手機，在這個萬物互聯的時代，終端產品將會有多種多樣的呈現方式，任何物體都可能出現在5G的信息傳輸過程中，成為5G的一個終端產品，如無人機、機器人、醫療設備、智能可穿戴設備以及智能家電等。

5G技術在與其他新媒體技術融合的同時也使得終端產品的形態得到拓展，其中，5G與人工智能技術的融合會產生更多智能化的終端設備，AI通過5G與大數據相連接，從而為更多的產業賦能，例如智能安防中的智能攝像頭，AI技術對視頻內容進行本地化的分析，再通過5G進行高速率傳輸，實時關注監控區域動態；無人機應用5G技術形成“網聯無人機”，將會實現實時高清圖傳、遠程低時延控制，并完成物流、救援、測繪等多種場景的應用；5G技術與VR的結合可以充分發揮5G低時延和高速率的網絡特征，在不同領域為用戶提供新體驗，催生一系列游戲類、醫療類的VR終端設備。總之，5G終端產品的形態是“固定的無線設備”+移動設備，隨著5G應用范圍的不斷擴展，各類新型化的終端設備將會誕生，為用戶提供更加便利的服務。

三、5G終端應用場景的延伸

（一）家庭場景的新“戰場”

5G商用的持續推進對與物聯網密切相關的智能家居領域產生了影響，5G為智能家居提供了更快的信息傳輸和連接速度，并以低功耗實現了海量設備的連接，通過傳感器使大量的家庭智能終端設備實現實時“溝通”，使各類家庭智能終端設備之間的“感知”更加精準，打破了各大家電產品的“孤島效應”，提高了整個智能家居的智能化程度。

智能家居中的智能安防對數據傳輸的穩定性和時效性有較高要求，智能門鎖、智能攝像頭等設備，在5G技術的支持下將會實時進行監測反饋，保障家庭安全；家電控制也是智能家居的重要部分，5G的低時延高可靠性可以實現對空調、洗衣機、電燈等家居設備的遠程實時控制，并可以收到智能家電終端的實時狀態反饋；智能家居的環境監測系統也可以通過溫度、濕度等傳感器，自動啟動、調節加濕器和空調等設備，營造舒適家庭環境。無線家庭娛樂也是5G的一大應用場景，超高清的8K視頻和云游戲帶給用戶更加豐富的休閑娛樂方式，8K視頻、家庭監控、云游戲等基于視頻的應用都將受益于5G，同時5G也有望提供響應式和沉浸式的4K游戲體驗，對重大會議和賽事提供8K直播，使大部分家庭的數據速率高于75 Mbps，延遲低于10毫秒，為用戶提供更加流暢的娛樂體驗。[9]

華為的5G終端戰略計劃要通過Mobile WiFi和5G手機，為用戶提供VR高清視頻、VR網游等極速的上網體驗和娛樂體驗，將人和家進行智能連接。5G終端應用家庭場景的延伸，使人與設備之間的連接真正實現，智能家居設備在5G網絡環境下通過連接傳感器實現了快速數據處理與智能操控，為用戶的生活帶來全新感受。

（二）車載場景的新市場

汽車數量的持續增長，使出行安全、環境保護等問題受到大家的重視，車聯網及其相關領域的發展得到關注，在5G技術的推動下，傳統汽車行業的市場將面臨徹底變革，基于5G網絡的智慧交通系統將會成為現實。

車聯網通過LTE、5G等無線通信技術，將車與一切事物相連接，使“人-車-路-云”等交通參與要素有機地聯系在一起，不僅可以支撐車輛感知更多信息，促進自動駕駛技術的應用，還有利于構建智慧交通體系，促進汽車和交通服務新模式、新業態的發展。[10]5G技術下的車聯網可以提供安全效率、信息娛樂和協同類三大服務類型。其中，安全與效率服務是通過與周圍其他車輛建立聯系，對危險場景、交通規定等進行預先提醒，保障人與車的安全；同時在線導航、拼車、緊急呼救等服務也會被提供；協同類服務可以實現遠控駕駛、編隊行駛、自動駕駛和傳感器交互四類應用場景，5G可以為其提供安全、低延時高可靠的帶寬連接。5G車聯網不僅僅限于車與車、車與交通設施的交互，還可以用于商業領域和一些自然場景，如與加油站、汽車保養維修店進行連接，或對自然場景中的危險狀況通過傳感器感知，并進行自動應急反應等。

車聯網正在改變人類交通方式和通信方式，智能車載系統促使車輛向更加人性化、網絡化、智能化的方向發展，聯網的作用已經超越了普通的輔助，而且推動了車輛創新與道路安全。

（三）個人場景的新“裝備”

5G技術在個人場景的應用升級了用戶的生活體驗，各種終端的產生改變了用戶接收和傳輸信息的方式，智能設備的普及將人與人、人與物以及物與物的連接更加緊密。

5G商用的推進將會使人類之間傳遞信息的媒介得到升級，目前移動視頻業務不斷發展，在5G環境下，社交網絡的超高清直播和360°全景直播將會普及，全景直播將會實現實時的一對多交流，分辨率會從180P發展到4K VR，帶給用戶全新的感受，同時全景直播也會在各類重大賽事中應用，向用戶全方位展示現場場景。5G網絡也讓海量數據的傳輸速率得到了極大的提升，為可穿戴設備和智能輔助設備帶來了極大的想象空間，5G技術使可穿戴設備通過低延遲網絡充分利用云端人工智能的力量，并為高清視頻的上傳和分析、人臉識別以及車牌自動識別提供10Gpbs的巨大上行吞吐量，使端到端的網絡延遲從60～80毫秒，下降至10毫秒以下。[11]除了內置傳感器的衣物、虛擬現實頭盔等，可穿戴設備還可以在公共安全、遠程醫療等關鍵場景中使用，如AI頭盔可快速搜索特定物體或人員、導盲頭盔可充當盲人的“眼睛”等，5G在個人場景的應用，使用戶擁有新的終端“裝備”，更好地滿足用戶需求。

5G終端的發展為5G技術在更多場景的應用提供可能，終端業務的不斷創新，將會使5G的高速率、低時延等特征更好地被用戶與行業感知，為其提供高質量的移動通信體驗。但目前5G終端技術的發展還面臨著一些問題和挑戰，需要通信行業與產業鏈的共同努力，研發出適合于各個垂直行業的5G終端產品，推動5G終端業務的發展，為5G商用和在更多領域的應用貢獻力量，開啟萬物互聯時代。

注釋：

[1]6GHz以下頻段和毫米波5G基帶技術 高通最具競爭力.電子產品世界，[2018-01-24].http://www.eeworld.com.cn/wltx/article_2018012419047.html.

[2]中國移動5G聯創中心舉辦5G終端測試技術沙龍，助力5G終端測試技術發展.中國移動5G聯合創新中心，[2018-08-17].https://www.hc.10086.cn/5gic/detail/1590.html.

[3]程琳琳.消費終端與行業終端雙線并進，中國移動發布5G終端路線圖.通信世界網，[2018-08-31].http://www.cww.net.cn/article?id=437424.

[4]李儉偉.5G巨頭齊發力，或將破除終端瓶頸效應.通信世界，2018-12-05.

[5]華為芯片問世，帶來什么新想象空間.電子技術與軟件工程，2018(7).

[6]王建宙：5G終端將發生三大顯著變化！人民郵電報，2018-05-07.

[7]龍心科技.5G時代的操作系統或將是云，阿里云系統已成熟，華為云系統在路上.東方網，[2018-06-15].http://xinwen.eastday.com/a/180615174215343.html.

[8]朱雪田，夏旭，齊飛.5G網絡關鍵技術和業務.電子技術應用，2018(9).

[9]胡薇.“5G”，真的來了！.寬禁帶半導體技術創新聯盟，[2018-08-06].http://m.elecfans.com/article/722993.html.

[10]中國信通院.IMT-2020(5G)推進組發布“綻放杯”5G應用征集大賽白皮書.通信世界網，[2018-06-22].http://www.cww.net.cn/article?id=434705.

[11]5G時代十大應用場景白皮書.華為網，[2017-11-17].https://www.huawei.com/cn/industry-insights/outlook/mobile-broadband/insights-reports/5g-unlocks-a-world-of-opportunities.