商用后5G技術(shù)專(zhuān)利布局演進(jìn)分析

馮敏　李清濤　趙紅

摘? 要：在5G商用的背景下，針對(duì)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類(lèi)通信、超高可靠低時(shí)延通信三大5G應(yīng)用場(chǎng)景的技術(shù)專(zhuān)利分布情況進(jìn)行分析。從專(zhuān)利申請(qǐng)、公開(kāi)數(shù)量、專(zhuān)利申請(qǐng)人情況、國(guó)別情況、5G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專(zhuān)利等不同維度全面系統(tǒng)地分析了5G商用后三大應(yīng)用場(chǎng)景下我國(guó)通信企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。為5G商用后下一步技術(shù)的發(fā)展方向提供引導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);專(zhuān)利布局;標(biāo)準(zhǔn)必要專(zhuān)利;專(zhuān)利技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G306? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）09-0001-05

Analysis on the Evolution of the Layout of 5G Technology

Patents after Commercial Use

FENG Min，LI Qingtao，ZHAO Hong

（School of Physics Since and Information Technology，Liaocheng University，Liaocheng? 252000，China）

Abstract：Under the background of 5G commercial application，this paper analyzes the distribution of technology patents in three 5G application scenarios：enhanced mobile broadband，mass machine communication，ultra-high reliability and low delay communication. This paper comprehensively and systematically analyzes the technical advantages of Chinas communication enterprises in the three application scenarios of 5G commercial application from different dimensions，such as patent application，number of public patents，patent applicants，countries，and 5G standard key patents. Provide guidance for the next technology development direction after 5G commercial application.

Keywords：5G technology;patent layout;standard essential patent;patented technology

0? 引? 言

2012年開(kāi)始，世界各國(guó)陸續(xù)加大了對(duì)5G研發(fā)和應(yīng)用的力度。2019年4月，韓國(guó)、美國(guó)相繼宣布5G商用[1，2]。2019年6月，工信部頒發(fā)了5G商用牌照，標(biāo)志著我國(guó)5G商用進(jìn)程的開(kāi)啟。5G的應(yīng)用場(chǎng)景目前主要涉及到：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類(lèi)通信、超高可靠性低時(shí)延通信[3]。增強(qiáng)移動(dòng)寬帶將涉及到以視頻、移動(dòng)支付等為代表的消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，并進(jìn)一步催生移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的新業(yè)務(wù);海量機(jī)器類(lèi)通信主要為物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供有力支撐;超高可靠性低時(shí)延通信將進(jìn)一步助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用[4-6]。

基于5G商用后對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究課題的支持，通過(guò)對(duì)商用后5G技術(shù)專(zhuān)利的布局演進(jìn)情況進(jìn)行檢索、分析，結(jié)合5G應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)后5G時(shí)代技術(shù)走向進(jìn)行預(yù)測(cè)，為5G商用的發(fā)展方向提供導(dǎo)航支持與技術(shù)引導(dǎo)。

1? 5G應(yīng)用場(chǎng)景專(zhuān)利布局分析

本文采用IncoPat為主要檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，以“增強(qiáng)移動(dòng)寬帶”“海量機(jī)器類(lèi)通信”“超高可靠性低時(shí)延通信”等作為技術(shù)關(guān)鍵詞，結(jié)合相應(yīng)分類(lèi)號(hào)對(duì)5G應(yīng)用場(chǎng)景專(zhuān)利進(jìn)行了全面檢索。

1.1? 增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景的專(zhuān)利布局

5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景中，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶是其第一個(gè)正式商用的場(chǎng)景，其特點(diǎn)是速率高。4G時(shí)代的視頻業(yè)務(wù)將通過(guò)AR/VR、云游戲、超高清視頻等業(yè)務(wù)的形式在5G時(shí)代繼續(xù)大放異彩。2019年韓國(guó)推進(jìn)5G商用，運(yùn)行營(yíng)商紛紛推出VR業(yè)務(wù)。到2019年6月的統(tǒng)計(jì)中25%的5G流量來(lái)自AR/VR業(yè)務(wù)[7-9]。2019年3月，工業(yè)和信息化部、國(guó)家廣播電視總局、中央廣播電視總臺(tái)聯(lián)合印發(fā)《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019—2022年）》，預(yù)計(jì)到2021年具備每天100小時(shí)超高清節(jié)目制作能力;到2022年4K全面普及、超高清用戶(hù)2億、產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)4萬(wàn)億元[10]。

通過(guò)對(duì)5G在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景的專(zhuān)利分析，如圖1所示，作為5G商用的第一個(gè)落地場(chǎng)景，其專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量在2015年和2017年達(dá)到峰值后逐年下降。這與4G時(shí)代高移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的使用和對(duì)5G增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景的期望有關(guān)[11]。圖2給出增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景下專(zhuān)利的公開(kāi)趨勢(shì)，可見(jiàn)專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量目前還是延續(xù)一定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，特別通過(guò)2018—2019年間較2015—2017年的比較可見(jiàn)，伴隨5G的發(fā)展使得一度趨緩的專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量有了大幅的提升。但通過(guò)與圖1對(duì)照可以預(yù)見(jiàn)，這種增幅持續(xù)性有限。

圖3給出增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景專(zhuān)利申請(qǐng)人的情況，可見(jiàn)可見(jiàn)高通股份有限公司（Qualcomm）、美國(guó)電話電報(bào)公司（AT&T）、LG等公司在該領(lǐng)域延續(xù)其在3G、4G時(shí)期的研究?jī)?yōu)勢(shì)，保持較高專(zhuān)利申請(qǐng)量。

圖4給出專(zhuān)利公開(kāi)國(guó)別和組織的情況。可見(jiàn)美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)仍是專(zhuān)利競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的三個(gè)國(guó)家。韓國(guó)是第一個(gè)宣布5G商用的國(guó)家，并且基于增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的AR/VR業(yè)務(wù)進(jìn)展較為迅速。美國(guó)緊隨韓國(guó)，主要電信運(yùn)營(yíng)商都開(kāi)始了增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的部署。

1.2? 海量機(jī)器類(lèi)通信場(chǎng)景的專(zhuān)利布局

海量機(jī)器類(lèi)通信是面向廣域低功耗覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得通信終端的數(shù)量和密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了4G的承受能力，5G的出現(xiàn)將為物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)提供有力的支撐。為解決大量IoT設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，5G專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了海量機(jī)器類(lèi)通信場(chǎng)景的應(yīng)用。

由海量機(jī)器類(lèi)通信場(chǎng)景下專(zhuān)利申請(qǐng)的趨勢(shì)圖5可見(jiàn)，此類(lèi)申請(qǐng)?jiān)?017年起有一個(gè)明顯增長(zhǎng)過(guò)程，之后一直熱度不減。海量機(jī)器類(lèi)通信場(chǎng)景下專(zhuān)利的公開(kāi)趨勢(shì)反映更加明顯，如圖6所示，2018、2019年專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量逐年攀升。究其原因與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接總數(shù)增加的關(guān)系密切，2018年設(shè)備連接數(shù)有108億，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到222億。可見(jiàn)該場(chǎng)景是未來(lái)5G商用后專(zhuān)利及技術(shù)演進(jìn)的熱點(diǎn)。

圖7給出海量機(jī)器類(lèi)通信場(chǎng)景專(zhuān)利申請(qǐng)人情況，可見(jiàn)雖然高通、LG等公司在該領(lǐng)域有一定的研究?jī)?yōu)勢(shì)，但與增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景下相比，中國(guó)的華為、中興公司進(jìn)展迅速。圖8給出專(zhuān)利公開(kāi)國(guó)別、地區(qū)和組織的情況。可見(jiàn)美國(guó)、中國(guó)專(zhuān)利競(jìng)爭(zhēng)激烈，世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量也比較大，說(shuō)明該場(chǎng)景是未來(lái)5G商用后專(zhuān)利爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)。

1.3? 超高可靠性低時(shí)延通信場(chǎng)景的專(zhuān)利布局

超高可靠低時(shí)延通信場(chǎng)景，用以滿(mǎn)足面向遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)設(shè)備、車(chē)輛等物體的通信需求。在這種場(chǎng)景下，傳輸?shù)目刂泼鏁r(shí)延只有1毫秒，超越了人的觸覺(jué)極限;同時(shí)，可以支持500千米/時(shí)的高速移動(dòng)環(huán)境下通信。超高可靠低延時(shí)通信將大大助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的新應(yīng)用。

超高可靠低時(shí)延通信場(chǎng)景下專(zhuān)利申請(qǐng)的趨勢(shì)如圖9所示，此類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)量在2016年后顯著提升，而且數(shù)量居三類(lèi)場(chǎng)景之首。圖10給出超高可靠低時(shí)延通信場(chǎng)景下專(zhuān)利的公開(kāi)趨勢(shì)，可見(jiàn)短短兩年專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量突破萬(wàn)件。究其原因與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用需求關(guān)系密切，5G網(wǎng)絡(luò)提供的高可靠、高帶寬、低時(shí)延的通信特性，在環(huán)境感知、數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)、判決決策、快速反應(yīng)、路線優(yōu)化等方面，為車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的落地提供更有力的技術(shù)支撐。該場(chǎng)景將是5G商用后技術(shù)演進(jìn)的熱點(diǎn)。

圖11給出超高可靠低時(shí)延通信場(chǎng)景專(zhuān)利申請(qǐng)人情況，華為專(zhuān)利布局迅速，趕超高通、LG等公司。圖12給出專(zhuān)利公開(kāi)國(guó)別、地區(qū)和組織的情況。可見(jiàn)亞太地區(qū)是專(zhuān)利布局的熱點(diǎn)，說(shuō)明該場(chǎng)景將是未來(lái)5G商用后專(zhuān)利爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)。

1.4? 5G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專(zhuān)利分析

2019年7月，德國(guó)專(zhuān)利數(shù)據(jù)公司IPlytics在其報(bào)告《誰(shuí)在引領(lǐng)5G專(zhuān)利（Who is leading the 5G patent race？）》[12]中給出了對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專(zhuān)利（Standards-Essential Patents，SEP）的分析，見(jiàn)表1。

從表1和圖13可見(jiàn)，華為擁有了較多的5G核心專(zhuān)利，5G商用后，在海量機(jī)器類(lèi)通信、超高可靠低時(shí)延通信應(yīng)用場(chǎng)景下將大有作為。

2? 后5G/6G技術(shù)的研究

在5G三大應(yīng)用場(chǎng)景中，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶作為第一個(gè)正式商用的場(chǎng)景，為大視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。之后其演進(jìn)路線將沿著5G與AR/VR、云游戲和超高清視頻相結(jié)合的方向前進(jìn)。5G的海量機(jī)器類(lèi)通信應(yīng)用、超高可靠性低時(shí)延通信場(chǎng)景應(yīng)用給傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)賦予了新的含義，5G與智慧城市、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的研究是之后的研究方向。

雖然5G相關(guān)場(chǎng)景的應(yīng)用尚處在逐步實(shí)現(xiàn)階段。5G后甚至6G技術(shù)的研究已經(jīng)起步。2019年11月，科技部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委在北京組織召開(kāi)6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)，推動(dòng)6G技術(shù)研發(fā)工作實(shí)施。普遍認(rèn)為將來(lái)6G將會(huì)被用于空間通信、智能交互、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)、情感和觸覺(jué)交流、多感官混合現(xiàn)實(shí)、機(jī)器間協(xié)同、全自動(dòng)交通等場(chǎng)景。

3? 結(jié)? 論

5G商用后，針對(duì)其在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類(lèi)通信、超高可靠低時(shí)延通信三大應(yīng)用場(chǎng)景下的技術(shù)專(zhuān)利情況進(jìn)行分析，可見(jiàn)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景下5G相關(guān)技術(shù)較為成熟，專(zhuān)利布局也比較早，國(guó)外公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為明顯。海量機(jī)器類(lèi)通信、超高可靠低時(shí)延通信應(yīng)用場(chǎng)景下5G相關(guān)技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，也是5G專(zhuān)利布局的熱點(diǎn)。以華為為代表的中國(guó)公司在這兩個(gè)領(lǐng)域表現(xiàn)突出，同時(shí)在5G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專(zhuān)利中具有很高的話語(yǔ)權(quán)。5G商用的同時(shí)，我國(guó)積極開(kāi)展后5G/6G技術(shù)的研究，使優(yōu)勢(shì)得以保持、提升。

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作者簡(jiǎn)介：馮敏（1977—），女，漢族，山東聊城人，講師，碩士研究生，研究方向：移動(dòng)通信。