5G融合應用發展白皮書

賽迪智庫 無線電管理研究所

在5G商用一年多的時間里，我國在5G網絡建設、5G應用創新、5G產業生態等方面都取得了驕人成績。目前，我國已開通5G基站超過69萬個，在國家和地方政策的大力支持下、在5G產業鏈上下游的共同努力下、在垂直行業用戶的協同創新下，我國5G應用發展已進入加速導入的新階段。

國際組織：持續推動5G標準化工作

降低5G部署成本、加速5G應用

過去的幾十年里，在技術和需求的雙輪驅動下，公眾移動通信逐漸從1G演進到如今的5G。移動通信的應用場景從滿足簡單的語音通話，到如今面向eMBB（增強型移動寬帶）、mMTC（海量機器類通信）、uRLLC（超可靠低時延通信）三大應用場景的基礎上，逐步實現萬物互聯并加速向千行百業廣泛賦能。2019年4月3日，韓國三大運營商SK電訊、KT、LGUplus宣布開始提供5G商用服務，標志著全球正式進入5G商用元年。2019年6月6日，工業和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電四大基礎電信運營商發放5G商用牌照。同年10月31日，在2019年中國國際信息通信展覽會上，工業和信息化部與三大運營商舉行5G商用啟動儀式，中國移動、中國聯通、中國電信正式公布5G套餐，意味著我國5G正式開啟商用進程。

國際電信聯盟（ITU）

ITU在管理無線電頻譜和制定全球適用的IMT-2020標準方面發揮著主導作用。ITU指導制定和實施國際規則和標準，以確保5G網絡的安全性和互操作性，并且相鄰無線電業務在運行時不會受到相互之間的有害干擾。基于在2G、3G和4G領域設計國際移動通信（IMT）標準的經驗，ITU正在致力于5G和未來幾代移動寬帶業務的相關標準化工作。

在2019年世界無線電通信大會（WRC-19）上，各國ITU代表就 5G 毫米波頻譜使用達成共識，將24.25～27.5GHz、37～43.5GHz、45.5～47GHz、47.2～48.2GHz和66～71GHz頻段確定用于5G網絡的部署，這將有助于第5代（5G）移動通信網絡的持續發展。在確保5G應用具備足夠頻率資源的同時，WRC-19同時采取措施對相鄰頻段中的衛星地球探測業務以及氣象和其他無源業務，提供有效保護。2020年7月9日，ITU無線通信部門（ITU-R）國際移動通信工作組（WP 5D）第35次會議成功閉幕，會議確定3GPP標準系ITU認定的唯一5G標準，終結以往移動通信技術的多標準時代。

第三代合作伙伴計劃（3GPP）

3GPP是一個成立于1998年12月的標準化機構，其最初的工作目標是為第三代移動通信系統（WCDMA，TD-SCDMA及CDMA2000） 制定全球統一的技術規范。隨著通信技術的不斷發展，其工作范圍也隨之擴大，增加了第四代（LTE FDD，TD-LTE）及 5G（LTE 演進及 NR）系統的研究和標準制定。

3GPP目前框架中有七個標準制定組織伙伴（OP），包括歐洲電信標準協會（ETSI）、日本電信技術委員會（TTC）和日本無線工業及商貿聯合會（ARIB）、中國通信標準化協會（CCSA）、韓國電信技術協會（TTA）、美國電信行業解決方案聯盟（ATIS）和印度電信標準開發協會（TSDSI）。除了上述組織合作伙伴，3GPP 的合作伙伴還包括市場代表合作伙伴（MRP）以及個體會員（IM）。

3GPP下設項目協調組（PCG）和技術規范組（TSG）兩大職能部門，PCG作為3GPP的最高管理和決策機構，受OP委托進行協調工作，內容包括時間計劃、工作分配、事務協調、人事任免等，并決定TSG工作項目的最終采用和實現向3GPP承諾的資源。TSG則在PCG領導下具體負責技術規范制定上的工作。3GPP中目前有三個TSG，分別是無線接入網絡組（TSG RAN）、業務與系統組（TSG SA）、核心網絡與終端組（TSG CT）。各組項下各有多個工作組（WG），具體承擔技術任務。3GPP的標準制定有其規范流程，需要經過研究階段（SI）和工作階段（WI），從而得出研究報告和技術規范，再交由具體的WG完成。

過去二十年，3GPP已成為引領全球通信業發展的主導性標準化組織。特別是進入5G時代，3GPP的影響力進一步彰顯，目前已制定完成R15和R16兩個版本的5G標準。

Release 15——首個可用的5G標準。作為5G的第一個版本，R15 于2017年正式啟動，于2017年12月完成非獨立組網（NSA）標準，于2018年6月完成獨立組網（SA）標準，并在2019年3月完成最終方案的凍結。在5G定義三大場景中，R15主要針對eMBB和基礎的URLLC場景。移動寬帶是3G和4G移動通信系統的主要驅動力，在5G的第一階段，同樣是最重要的應用和發展場景。R15在已有基礎上不斷優化用戶體驗，加速eMBB標準化產品具備商用條件，滿足以人為中心更加極致的通信體驗和市場上相對急迫的商用需求，實現5G標準的“可用”。

Release 16——實現5G從“能用”到“好用”。5G R16標準于2020年 7 月發布，主要包括5G技術規范的增強、行業相關技術規范等內容。Release 16標準涉及兩大重要的垂直行業：車聯網與工業互聯網。此外，Release 16還將為交通（如：軌道交通的未來移動通信系統）和媒體（如：5G增強移動寬帶媒體分配）等其他垂直行業提供支持，并帶來多個行業受益的通用改進技術，例如引入了多種5G空口定位技術，定位精度提高十倍以上，達到米級。R15的若干基礎功能在R16中得到持續增強，包括顯著提升小區邊緣頻譜效率、切換性能、降低終端功耗等。

Release 17——進一步釋放5G的潛能。R17將圍繞“網絡智慧化、能力精細化、業務外延化”三大方向，增強 Release 15和Release 16標準中定義的功能，并增加新特性，服務于更多的行業及業務。

全球各國：5G應用整體處于起步階段

GSA最新報告顯示，截至2020年11月中旬，全球129個國家和地區的407家運營商，正在進行5G方面的投資，包括網絡試驗、牌照購買、網絡規劃、網絡部署和商用5G服務。其中，49個國家和地區的 122家運營商已經推出了一種或多種符合3GPP標準的5G商用服務。全球5G商用網絡的快速部署為5G應用的滲透和普及提供了優質的土壤。

韓國：以文體娛應用為突破口

促進5G市場發展

韓國作為5G最先商用的國家，AR/VR和高清視頻等消費應用是運營商開發的重點。韓國三大電信運營商SK電訊（SK Telecom）、韓國電信（KT）和LG U+（LG Uplus）在5G發展初期一致認為，個人消費業務是當前5G業務的重點，行業應用是未來5G業務的重點。在5G個人消費領域，韓國三大運營商結合本國在文化、娛樂和體育上的優勢，依托超高清視頻、VR/AR等大流量的使用場景，針對VR/AR、視頻直播、云游戲、流媒體推出豐富的5G內容和應用服務，比如LG U+推出“U+職業棒球”超高清直播、“U+AR”等服務，SK電訊推出 VR/AR電競直播、虛擬社交、流媒體和云游戲等服務。在“殺手級”新應用尚未爆發的情況下，韓國三大運營商依靠高清視頻、AR/VR等業務，在商用僅半年的時候就實現了數據流量3倍的增長，在商用一周年時5G用戶總數超500萬，滲透率超11%，營業收入平均增長超5%。在行業應用方面，目前韓國運營商仍處于早期探索階段。三家運營商重點發展《實現創新增長的5G+戰略》提出的十大產業和五個關鍵性服務領域，但各自在行業應用布局的聚焦點有所不同：SK電訊重點在制造業、智慧城市、智慧醫院等垂直行業中探索5G融合應用創新;KT目前正在加大5G與醫療、安全、能源等方面的融合應用;LG U+則是瞄準自動駕駛等方面不斷發力。

日本：商用較晚

但在5G專網方面布局較早

2020年3月底，日本三大電信運營商相繼推出5G商用服務，日本正式進入5G時代。截至2020年6月，日本5G簽約用戶數為10到20萬。由于5G商用時間相對韓國、中國、美國等國家較晚，目前日本5G應用尚處于探索和驗證階段。在個人應用領域，日本運營商目前主要向消費者提供超高清視頻、VR/AR、云游戲等增強移動寬帶服務。例如NTT DoCoMo為用戶提供8K超高清的VR音樂會、體育賽事直播服務以及多種云游戲。與此同時，運營商也積極探索行業融合應用。NTT DoCoMo面向行業企業提供了面部識別、遠程醫療、智慧農業等20余種解決方案。KDDI利用5G網絡開展無人機進行4K視頻傳輸的試驗，探索無人機在監控、安防、預警等方面的應用。值得注意的是，日本在5G專網方面布局較早，大力鼓勵運營商以外的企業等實體建設本地5G專網，發展特色5G應用。2019年12月，內務和通信部開始受理本地5G廣播電臺許可證的申請，并計劃在2020年擴大可用于5G專網的無線頻譜資源，從而使更多的公司可以使用5G網絡。目前，富士通、三菱電機等公司相繼部署本地5G專網，驗證5G智慧安防、遠程操作和維護支持等應用。

德國：高度重視

5G在工業領域的應用發展

德國作為世界一流工業強國，一直高度重視推動5G在工業領域的應用。2018年，德國電信及漢堡港務局在工業環境中聯合開展5G研發測試。2019年12月，德國弗勞恩霍夫制造技術研究所與愛立信等合作伙伴一起，啟動了歐洲最大規模的5G工業應用研究項目——“歐洲5G工業園”，探索不同的工業應用場景。為了鼓勵企業利用5G探索新應用，助推行業發展，德國在全球范圍內率先支持本地5G網絡（5G專網）建設。2019年11月，德國聯邦網絡管理局（BNetzA）全球率先啟動本地5G頻率（3700-3800MHz頻段）的申請流程。同時，為進一步引導中小企業發展本地5G網絡，德國聯邦運輸和數字基礎設施部（BMVI）2020年4月底發布了面向中小型企業的5G園區網絡指南。截至目前，德國聯邦網絡管理局已發放了70多份5G獨立專網許可證，包括寶馬、博世、大眾、巴斯夫和德國漢莎航空等知名公司積極響應，并且已經建設完成多個5G專網。例如，漢莎技術股份公司建立了一個用于發動機的遠程檢查和三維機艙的遠程設計的本地專用5G網絡。

美國：個人應用進展緩慢

行業應用仍處于測試期

美國運營商目前主要面向消費者提供固定無線接入和增強的移動無線接入業務，但受限于高頻段5G網絡部署的高成本，整體網絡相比4G速率提升有限，并且美國國內5G手機終端數量較少且價格高昂，導致5G用戶發展相對緩慢。行業應用方面，美國從2017年起就開始著手擴大5G的應用，美國聯邦通信委員會FCC通過設置5G基金等方式促進5G技術向精準農業、遠程醫療、智能交通等領域覆蓋。但總體來看，美國5G行業應用目前仍處于行業自行探索和技術驗證階段，醫療、制造、零售業、交通、餐飲等行業正陸續開展場景驗證。此外，美國政府部門重視5G潛在價值，目前已在救援和軍事等領域有所布局。緊急救援領域，美國緊急救援者網絡管理局（FirstNet）將斥資2.18億美元將部分網絡升級到5G核心網。軍事領域，美國國防部高度重視5G在軍事上的價值，開展了多項5G軍事用途的測試和驗證，主要包括AR/VR軍事訓練系統、AR單兵作戰系統、智能倉庫、自動駕駛、遠程維修和保障等。

中國：“以建促用”發展模式效果明顯

5G應用處于加速導入期

5G網絡加快部署建設

為5G向垂直行業賦能奠定堅實基礎。作為5G建設的關鍵之年，2020年我國5G網絡建設步伐加快，在5G助推各行業數字化轉型中發揮了重要的先導性作用。根據統計數據，截至2020年9月底，全國累計建設開通5G基站超69萬個，超過全球總數的70%。北京、上海、廣州、杭州等城市實現5G網絡城區連片覆蓋，提前完成了全年的既定目標，保持適度的超前建設態勢，為5G向垂直行業賦能奠定堅實基礎。

與此同時，基礎電信運營商加大投資力度，全面推進5G網絡建設。公開數據顯示，中國移動2020年5G相關投資計劃約1000億元，是2019年5G建設投資4倍;截至2020年9月底已提前完成全年建設開通30萬個5G基站的目標，目前已建設開通5G基站超38.5萬個;全國所有地市級以上城市以及部分重點縣城已實現5G商用。中國電信、中國聯通規劃的2020年5G開支分別為453億元和350億元，截至目前，共同建設5G共享基站超過38萬個，提前完成全年共建共享5G基站25萬個的目標，SA核心網覆蓋31個省（區、市）所有地級以上城市。中國廣電正通過“全國一網”的整合、推動700MHz頻段頻率遷移等措施，加快5G網絡的建設和商用。

5G 應用頂層設計持續優化

為5G向垂直行業賦能指明方向。我國國家層面高度重視5G產業發展，頂層設計體系不斷優化。早在“十三五”期間，國家層面就在加快推進5G商用、5G建設和5G應用等方面出臺了多個重要文件。《“十三五”規劃綱要》要求加快構建高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎設施，積極推進5G商用。《國家信息化發展戰略綱要》要求2020年我國5G技術研發和標準制定要有突破性進展。《“十三五”國家信息化規劃》十六次提到了“5G”。《關于進一步擴大和升級信息消費持續釋放內需潛力的指導意見》要求進一步擴大和升級信息消費，力爭2020年啟動5G商用。

2020年以來，中央部署“新基建”，其中5G多次被提及，意味著5G在“新基建”七大領域的地位舉足輕重。2020年3月4日，中央政治局常務委員會議，明確指出“要加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度，要注重調動民間投資積極性”。國家發改委、工業和信息化部、國資委等國家部委先后出臺了《智能汽車創新發展戰略》《關于促進消費擴容提質加快形成強大國內市場的實施意見》《關于推動5G加快發展的通知》《關于推動工業互聯網加快發展的通知》《有色金屬行業智能礦山建設指南（試行）》等多個與5G有關的重要文件，在加快推進5G網絡建設的基礎上，為5G在工業互聯網、新型信息消費、車聯網、建筑業、礦業等行業的融合創新應用進一步明確了行動路徑和發展目標。

地方政府

加快5G應用實踐探索

在5G+工業互聯網等領域取得積極進展。2019年以來，各地方政府密集出臺5G發展政策文件，加快5G網絡建設和產業布局。根據相關數據統計，截至2020年7月底，全國省（區、市）共出臺5G相關政策文件（包括規劃、計劃、行動方案、意見及措施等）超400個，主要涉及5G網絡建設、5G技術創新、5G產業培育、5G推廣應用等內容。尤其是在推動5G與垂直行業融合應用方面，各地聚焦工業互聯網、智能制造、超高清視頻、智慧醫療等領域發力，為進一步加快5G應用探索和項目落地提供了政策指引和支持。

在地方政策的大力支持下，各地5G與垂直行業的融合應用已經逐步由探索階段進入落地實施階段，試點示范應用效果進一步凸顯，全國各地涌現出一批成功的5G+垂直行業落地案例。廣東省：廣東省第二人民醫院完成全省首次5G+4K 遠程手術直播;南方電網與中國移動、華為共同研發出業界首款配網差動保護5G通信終端，通過5G基站為電力終端提供高精度的同步授時信號;美的集團和中國電信合作打造5G智慧工廠，開展柔性制造、智能質檢安防、低延時工業控制、MES產品掃碼和信息看板等5G創新應用。江蘇省：徐州以徐工集團為龍頭，開展基于5G的設備互聯和遠程控制試點應用，利用無人化設備實現復雜場景下的應急管理和智能化服務;江蘇（無錫）車聯網先導區正在加快5G與車聯網融合創新;江蘇省人民醫院已在基于5G的遠程癌癥手術方面取得了成功，江蘇省中醫院在利用5G遠程診斷方面積累了經驗。上海市：根據出臺的《上海5G產業發展和應用創新三年行動計劃（2019—2021年）》，上海推動“5G+4K/8K+AI”應用示范，包括推進5G與智能制造、工業互聯網、大數據、人工智能、超高清視頻等深度融合，打造若干5G建設和應用先行示范區等。

運營商

加大2B側業務拓展

垂直行業內在需求驅動5G加速應用。我國以四大運營商為主體，持續推動5G融合應用示范和創新業務拓展。通過加強與垂直領域相關企業的深度合作，5G已衍生出豐富多樣的應用場景，如超高清視頻直播、VR/AR、車聯網、工業互聯網等。“5G+直播”是最快最廣實現落地的融合應用，特別是 4K/8K 超高清級別的視頻、游戲等細分領域創新應用活躍，在國慶70周年閱兵、春節晚會、全國兩會、籃球世界杯等多個國際體育賽事、重大活動中都采用了5G技術，進行多視角超高清直播。“5G+工業互聯網”應用在企業生產線和工廠內不斷滲透，助力工廠數字化轉型和智能制造落地。在“新基建”背景和“512工程”的大力推動下，全國已有超1100個5G+工業互聯網項目，超3.2萬個5G基站應用于工業互聯網場景，涌現出機器視覺檢測、精準遠程操控、現場輔助裝配、智能理貨物流、無人巡檢安防等一系列應用成果。在2020年至今的新冠肺炎疫情中，醫療行業依托5G技術開展遠程醫療等智慧醫療服務，在疫情防控中發揮了重要作用，“5G+醫療健康”等新應用已經在全國范圍內加速落地。

5G融合應用未來發展展望

（一）多方發力助推5G融合應用發展。從政策層面看，《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二○三五年遠景目標的建議》，明確指出要“加快第五代移動通信（5G）等建設”。意味著5G在“十四五”乃至2035年的遠景目標中都將扮演極其重要的角色。從標準層面看，5G R16版本標準已完成，5G R17版本標準化工作正在穩步推進，預計2021年該版本將完成凍結。屆時，5G網絡的性能將進一步得到增強，賦能千行百業的能力也將進一步提升。從基建層面看，5G網絡建設將保持快速增長態勢，網絡覆蓋將進一步下沉，不斷從地市級向區縣級延伸，5G應用的網絡基礎將進一步夯實。從需求層面看，5G與行業的融合應用很多來自垂直行業的內在需求，通信業與各行業在前期合作的基礎上，未來將進一步圍聚焦行業需求，推出更多的解決方案，探索更多元化的商業模式。

（二）未來3年5G整體仍處于“導入期”。一是5G自身需要時間發展完善。盡管R16標準已經凍結，但是移動通信技術從標準制定完成到設備研發、網絡升級、終端生態普及以及廣泛應用等過程需要經歷一段時間，這是技術和產業發展的基本規律，5G技術和產業也將遵循這一規律，不會短時間內一蹴而就。二是5G賦能千行百業更需要時間和耐心。5G作為一種新的“通用目的技術”（GPT）在改變社會的同時也需要全社會的協同。5G的應用創新需要電信運營商、設備商、行業客戶、第三方開發等產業生態圈的多個主體同時參與，在深入理解5G技術和行業痛點的基礎上，共同探索解決方案，同時也將打破傳統產業固有的利益分配模式，形成新的商業模式。在這個過程中，需要解決很多新問題，并且也沒有成功案例可循，必然需要一定的時間成本。

（三）C端應用有望迎來爆發式增長。在前期的5G融合應用試點示范過程中，超高清視頻傳輸和虛擬現實等方面的案例較多，例如重要活動直播，表明該類型5G融合應用場景正在加速落地。隨著4K/8K視頻的不斷推廣與普及，以及VR/AR技術的不斷升級，5G+超高清視頻、5G+VR等網絡直播方式將成為主流。對于C端用戶來說，5G可以在超高清視頻直播、VR/AR等領域為用戶帶來更加極致的體驗，形成更多的增值業務類型，推動多元化商業模型的構建。隨著5G應用規模效應顯現，手機等多形態的終端設備在全新的5G網絡架構下也將迎來全面升級，帶動5G換機熱潮。電信運營商也將通過向用戶提供更多元化的5G增值服務來進一步提升ARPU值。

（四）B/G端融合應用發展前景巨大。以物聯網智能感知為代表的工業互聯網、車聯網等B端5G融合應用場景，以及智慧城市、智慧水務、智慧電網等G端5G融合應用場景具備企業和政府兩個巨大量級的客戶群。工業互聯網以感知技術為基底，應用5G網絡的高速率傳播以及超低時延，能夠大大降低工業過程中的成本，提高工業生產效率，促進工業數字化發展。依靠5G可靠傳輸的智能網聯汽車5G-V2X技術也正在加緊進行研發和試驗。同時，在智慧城市、智慧物流、智慧電力、智慧水利、政府數據管理、安防監控、政府大數據等方面，B和G端融合應用利用5G網絡的特性可大幅提高工作效率，將為5G新基建釋放更多需求，未來前景可期。

（五）加速形成5G建設與應用雙促進新局面。5G時代，數字化社會的理念將逐步變為現實，人與人之間的單一通信方式將演變為人與人、人與物以及物與物之間的萬物互聯新模式。5G所依賴的關鍵核心技術仍然在不斷演進，相應的商業模式尚處于探索發展階段。近兩年的5G行業級應用主要面向eMBB應用場景。隨著面向uRLLC和mMTC場景的R16標準發布、R17標準推進，以及全國5G新基建大范圍鋪開，5G業務將逐步從消費領域向各垂直行業延伸拓展，5G+各行業融合應用場景也將全面打開。5G與其他產業，尤其是傳統產業的融合發展將成為未來產業發展的主旋律，垂直行業的融合應用將呈現百花齊放的壯觀景象，相應的商業模式也將更加完善，5G建設與5G應用將形成相互促進的良好局面。