5G應用創新發展策略研究

楊驊，王倩

（TD產業聯盟，北京 100191）

1 5G應用發展環境

目前全球5G 商用發展已初具規模，為5G 應用的規模落地和創新發展奠定了堅實基礎。5G R16 標準已正式凍結，網絡技術方案進一步成熟。5G 商用網絡部署規模不斷加快，可滿足行業用戶初期需求。5G 產業生態逐步豐富，5G 產品研發呈現良好態勢，促進5G 應用探索不斷深入，經濟效能初步顯現。

1.1 5G標準化工作穩步推進

3GPP 5G 標準工作主要集中在R15、R16 以及R17 中。第一階段的5G 標準R15 版本已于2018 年6 月正式完成，側重于增強移動寬帶能力，形成了非獨立組網（NSA）以及獨立組網（SA）的5G 標準。R16 主要開展第二階段的5G 標準工作，于2020 年7 月正式凍結，除了進一步提升增強移動寬帶能力之外，R16 重點關注垂直行業應用，通過時間敏感網絡、企業專網、5G V2X 等增強功能，加快推動5G 在工業互聯網和車聯網等領域的規模化應用。R17 版本標準化工作仍在推進中，預計凍結時間為2022年6 月。5G 標準的制定是一個循序漸進、不斷完善的過程，隨著5G R16 標準的正式發布，標志著5G 網絡將從“能用”變為“好用”，5G 應用也將從“試點示范”轉變為“規模落地”。

1.2 5G網絡建設不斷加快

網絡部署是應用發展的堅實基礎。近年來，歐美日韓發布多個5G 產業相關戰略及政策，世界多個國家和地區的眾多運營商都在積極推進5G 商用，全球5G 進入“競速”階段，網絡規模不斷擴大。截至2020 年10 月，49 個國家的124 個運營商已開通超過93 萬個基于3GPP 標準的5G基站，5G 商用網絡超過118 張，5G 用戶總數超過1.75 億。在國家政策和產業界的努力下，中國5G 網絡建設和用戶規模全球領先，截至2020 年10 月，我國5G 基站累計建成并開通超過70 萬個，年底前將實現全國主要城市覆蓋，終端連接數已超過1.6 個億，5G 用戶年底預計超過1.9 億。

1.3 5G產業生態逐漸豐富

全球移動通信技術不斷迭代，5G 產業各環節日益成熟。5G 芯片、基站、終端等終端環節不斷加速發展，取得良好成果，基本滿足5G 商用需求。截至2020 年9 月，共有5家芯片廠商正式發布5G 基帶芯片，基帶芯片款型達到11款。華為、三星、MTK、高通、紫光展銳5 家芯片廠商正式發布5G SoC 芯片19 款。全球115 家廠商發布5G 終端，已發布的終端款型超過565 款，其中包括294 款Phone（智能手機）、124 款CPE、73 款Module（模 組）、26 款Hotspot（無線熱點終端）、16 款平板電腦、6 款Router、5 款車用模組、4 款Robot（機器人）、4 款電視（Television）、2 款Drone（無人機）。

1.4 應用創新成為5G政策重點

行業應用是5G 產業發展重點已經成為全球共識，各國發布多項政策以加速5G 融合應用的創新發展。2020 年，韓國政府推進新的“XR+α”項目，計劃投資150 億元，推進XR 內容在公共服務、工業和科學技術領域的應用；歐盟推出“地平線2020”科研計劃，加速推進垂直行業應用；美國FCC 設立5G 基金，重點推動5G 在精準農業、遠程醫療、智能交通等領域的融合應用；日本政府在“構建智能社會5.0”的愿景下，提出積極推動5G 與人工智能、物聯網、機器人等相互促進、融合發展；中國在5G+工業互聯網、智慧醫療、智能交通等融合領域發布多個政策，國家發改委、工信部、國資委等國家部委先后出臺《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）》等多個重要文件，明確了5G 在工業互聯網、新型信息消費、車聯網、建筑業等行業的融合創新應用發展目標和路徑，加上運營商持續探索與推動5G 融合應用創新發展，構建了堅實的5G 應用產業環境。

2 國內外5G應用進展

基于良好的5G 商用基礎，全球5G 應用取得初步成果，在AR/VR、工業互聯網、智慧醫療、智慧交通等領域應用場景不斷豐富，5G 融合應用進入加速導入期，部分領域已實現小規模應用落地。

2.1 全球加速推進5G應用

韓國以XR 帶動5G 產業應用發展，以獲得初步推進效果。首先，韓國投資150 億韓元設立“XR+α”項目，韓國運營商優先布局XR 和游戲等內容產業應用，推出VR/AR、云游戲、4K 視頻等大流量應用，帶動了韓國5G用戶規模發展。截至2020 年10 月，韓國5G 用戶數超過998 萬，移動用戶占比14.2%。其次，韓國政府在2020 年投入6 700 億韓元扶持5G 其他領域發展，包括智能工廠、智能城市、5G 醫療、5G V2X 和自動駕駛等。韓國運營商也積極探索5G 在工業互聯網、醫療健康、智慧交通、文化產業、機器人、城市公共安全和應急等領域的應用創新，主要場景包括5G+AI 機器視覺質檢服務、遠程數字診斷、手術教學、應急救援服務、新冠肺炎防疫機器人以及基于5G 自動駕駛的場內配送等。

歐洲積極開展5G 行業融合應用，充分發揮工業領域優勢，不斷加快5G 垂直行業應用創新。截至2020 年9 月底，歐洲約26 個國家推出商用5G 服務，5G 用戶數約140萬，基于5G 開展固定無線接入業務成為運營商發展5G 的動力，5G 專網應用成為產業發展重點。歐盟通過“地平線2020”科研計劃加速推進垂直行業應用，運營商積極開展工業互聯網、醫療健康、智慧交通、娛樂媒體等多領域的5G 行業應用試驗，取得顯著成果。英國伍斯特郡工業5G應用項目在工業環境下開展基于5G 技術的預防性維護試驗，參與工廠的生產率提升了1%～2%；德國電信在漢堡港試驗5G 網絡切片，驗證了5G 網絡可以滿足多類復雜工業應用并行要求的目標；多家運營商利用5G 技術廣泛開展新媒體融合應用，推進5G 直播在新聞、體育賽事和文藝演出中的應用。其中，德國在5G 專網探索中投入最大，政府和企業積極性最高。為突破5G 行業應用壁壘，德國開放5G 本地專網頻率（3700—3800 MHz）申請，已頒發74 張許可證。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，資助建設歐洲5G 工業園區網絡。德國車企在5G 專網應用方面表現積極，如奧迪計劃在122 個工廠建設5G 專網，優化生產流程。

美國5G 應用以固定無線接入為主，行業融合應用處于企業自行探索和技術驗證時期。一方面，運營商在工業互聯網、醫療、車聯網、智慧城市等領域開展應用實驗，應用場景包括基于4K 視頻進行工廠內安全測試，基于AR/VR 的員工培訓及定位服務，以及利用5G+VR/AR 賦能遠程診斷和緊急救助等；另一方面，美國國防部重視5G技術在軍用領域的大規模試驗和原型設計，兩年來共在12個軍事基地開展智能倉庫、自動駕駛、VR/AR 等5G 技術和應用測試，在軍事訓練、智能后勤、軍事專用網絡、通信能力等領域加快5G 技術應用。但是，美國以5G 安全為由，聯合盟友、伙伴國和聯盟組織，通過舉辦會議、發布報告、發表綱領性提案等多種方式，封鎖中國5G 網絡設備國際市場化發展前景，一定程度上也影響了美國5G 產業和應用創新進程。

日本5G 商用起步較晚，5G 應用處于技術和試驗追趕期，政府和運營商都在積極推進5G 應用發展進程。5G 個人應用方面，受限于高頻段、高成本的5G 網絡部署，美國5G 網絡相比4G 速率提升有限，加上美國國內5G 手機終端數量較少且價格較高，導致5G 用戶發展相對緩慢。在5G 行業應用方面，日本政府在“構建智能社會5.0”的愿景下，提出積極推動5G 與人工智能、物聯網、機器人等相互促進、融合發展。運營商除了提供面向消費者的高清視頻、云游戲等高速率、大帶寬業務之外，也在積極探索5G 行業融合應用。如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 多種解決方案。KDDI 利用5G 無人機完成4K 視頻傳輸測試，探索無人機在公共安全和監控、農業監測、災難響應等領域應用效果。日本重視5G 專網布局與發展，一是開放專用頻段促進利用5G 專網在農業、工廠等領域開展應用開發和試驗；二是支持行業企業部署5G 專網，目前制造企業富士通和三菱電機相繼部署專網，驗證5G 專網系統和智慧安防、遠程操作和維護支持等應用；三是鼓勵和支持中小企業、旅游業、農業等多領域開展5G 專網應用試驗。

綜上所述，全球5G 應用優先在消費領域落地，主要方式以高清視頻、XR 和云游戲為主。5G 行業融合應用處于初期發展階段，僅工業、醫療等部分領域行業應用從技術試驗示范進入到小規模應用階段，但多數應用領域尚未出現可規模復制的成熟解決方案。5G 專用應用發展趨勢開始顯現，部分國家已將5G 專網作為5G 行業應用突破點，行業巨頭對專網部署的積極性也在不斷提升，但專網設備和行業終端仍然不夠成熟，專網發展整體處于初期，未來發展存在不確定性。

2.2 我國5G融合應用發展迅速

在政府和產業界的共同推動下，5G 融合應用正在從試點示范逐漸向商業化發展，運營商和行業企業主導的5G應用方案已超過1 000 個，高清視頻、醫療健康、智能制造、智慧交通等領域5G 應用已進入初步落地階段。

在5G+智慧交通方面，協同發展環境加速形成，部分場景實現小規模應用。國家發布《智能汽車創新發展》《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》等多項政策支持5G+車聯網融合發展，強化產業頂層規范協同。產業各方積極推進智能網聯汽車技術示范與產業成熟。一是工信部、公安部、交通部等部門合作，支持智能網聯汽車示范區、先導區建設，目前已批復支持無錫、天津、北京、長沙等地方的示范區網絡建設和應用場景試驗；二是IMT-2020推進組聯合多方組織C-V2X“新四跨”先導應用示范活動，協同開展端到端、規模化測試驗證，加速解決跨行業、跨領域互聯互通問題；三是產業測試示范成果顯著，從封閉到無人、從無人到載人、從城市到高速，部分場景實現小規模應用。截至2020 年10 月，我國26 個省市發布智能網聯汽車道路測試實施細則，全國共計發放約460 張測試牌照，覆蓋整車制造企業、ICT 企業和科研機構等。京東無人物流、無人公交等場景方案已實現小規模落地應用，全面提升用戶服務和居民出行體驗。

在5G+智慧醫療方面，目前國內已進入實際建設階段，醫療行業與醫療單位在部署5G 網絡設施的同時，已經開始探索和嘗試5G 與具體醫療業務場景的融合應用。智慧醫療領域的5G 一般性建設方案包括開通若干5G 基站以備前期業務測試、基于5G 技術的原有遠程醫療業務改造、基于5G 的各實體醫療機構網絡互聯和信息共享，重點解決原有無線局域網的覆蓋能力弱、信息安全不足、信息傳送時斷時續等問題。在2019 年末至今的新冠疫情中，醫療管控需求加速了5G 智慧醫療的應用與落地，5G 遠程會診+AI 輔助診療、5G 實時影像上傳+遠程診斷評估等多種5G 融合醫療業務場景已得到初步應用和推廣，為疫情防控發揮了重要作用，“5G+健康醫療”部分應用場景在全國范圍加速落地。

在5G+工業互聯網方面，融合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”等政策推動下，全國5G+工業互聯網項目已超過1 100 個，3.2 萬多個5G 基站應用于工業互聯網場景，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示范性應用成果得到實踐。如兗礦集團5G 智慧礦山項目，利用5G 地下無線寬帶傳輸網絡，實現遠程開采等智慧礦業應用。未來的遠程采煤，可通過5G 網絡將礦井現場視頻及各類其他傳感器數據回傳到地面集控中心，操作員通過5G 網絡操控礦井內的開采設備，實現遠程集中開采。

在5G+超高清視頻方面，5G 視頻應用已成為全球主流電信運營商5G 網絡商用后的首批目標業務，國內5G 超高清行業應用也在不斷加速規模化應用進程。隨著5G 網絡技術的不斷成熟，5G+4K/8K 視頻成為未來的廣播電視、大型賽事、演唱會、遠程醫療、安防監控等領域的視頻直播標準，已產生部分標桿型案例，包括中央廣播電視總臺5G 新媒體平臺、春晚5G 直播、全國青運會5G 直播、CBA 賽事直播、湖南5G 智慧博物館等。2020 年8 月8 日，國家大劇院音樂會5G+8K 現場直播，通過8 個熱點地區布置8K 機頂盒、8K 家用電視機等消費類終端向北京市民展示了5G+8K 新視覺、新技術、新產品。

在5G+金融方面，科技賦能金融服務實體成為政策關注新熱點，移動化和線上化金融服務趨勢日益明顯，新冠疫情促使金融行業傳統線下服務及業務方式發生轉變，“零接觸式”服務對通信技術與金融業務融合提出新需求，積極探索5G+金融應用場景，已成為行業共識。目前物聯網在金融行業多領域的商用已初具規模，形成部分典型物聯網金融產品，但多數主要通過4G 來實現，5G 可彌補4G場景應用短板，拓展應用范圍，實現海量物聯網連接。目前產業界正在研發新型5G 金融終端、5G 服務機器人等產品，積極布局5G+動產融資、5G+智能理賠、5G+智能客服、5G+動態風控等應用場景，促進金融行業全面創新升級。

3 5G應用創新存在的問題

雖然各國均在積極探索、推動5G 的應用發展，但目前5G 應用創新仍然面臨全球產業標準不成熟、R16 版本產品仍在研發中、行業融合技術與標準不完善、行業數字化水平較低、用戶對5G 認知不夠、跨領域應用開發仍有差距等問題，產業發展任重道遠。

3.1 5G網絡成熟度不夠，技術標準仍需完善

盡管全球主要國家正在積極推進基于R15 版本的5G網絡向SA（獨立組網）架構升級，但目前SA 終端的成熟度仍然不夠，網絡切片、邊緣計算技術方案仍需進一步完善。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 技術和產業的發展也需要一個長期的過程。與此同時，行業應用相關技術標準仍需進一步完善。一方面，5G 能力的開發與應用，需要與物聯網、云計算、人工智能等技術緊密協同，軟件定義、虛擬化、云化、開放化的5G新技術方向的引入或將帶來新的安全風險。另一方面，垂直行業領域自身存在短板，高清視頻、AR/VR 等支持5G融合應用發展的技術、生態成熟度有待提升，如8K 編解碼技術、智能駕駛算法、工業場景應用模式等問題仍待解決，典型應用場景的標準也需加快制定。

3.2 5G應用產業基礎仍需加強

網絡方面，5G 網絡覆蓋率有待提升。5G 融合應用的快速發展需要5G 網絡更大范圍部署，目前SA 模式基站覆蓋效果有限，基于NSA 模式的5G 網絡對部分海量連接和低時延場景應用支撐不足。隨著行業用戶對5G 網絡需求的不斷提升，現有網絡已明顯無法滿足各類行業的需求，亟需持續探索網絡切片、網絡專網、智簡網絡等5G 建設新模式，夯實5G 應用發展基礎；產業方面，5G 產業鏈仍然存在薄弱環節，射頻芯片、中高頻器件等通信核心環節以及工業基礎存在技術短板，需要政府和產業界共同努力和突破；終端方面，個人和行業終端市場都存在發展瓶頸，在促進新型信息消費和國家內循環經濟發展背景下，市場上缺乏類似于4G 時代的抖音短視頻、微信等典型應用，個人消費類終端款型雖然多，但尚未出現現象級終端。行業模組和行業終端成本過高、款型匱乏等問題，已經制約了行業融合應用的發展進程，亟需支持和鼓勵初創企業投入行業模組和行業終端的研發。

3.3 5G融合應用生態有待培育

用戶對5G 認知不夠，行業數字化能力不足，適應5G特點的業務仍待開發。目前，國內多數工業企業數字化水平較低，企業缺乏5G 應用的積極性，現有業務提供商和行業用戶對5G 技術特性和應用價值理解也不夠透徹，導致產業還未能開發出可規模化使用的典型產品與解決方案。5G 的應用創新需要電信運營商、設備商、業務開發商、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、大帶寬業務和行業痛點的基礎上，共同探索解決方案，同時也需打破傳統產業固有的利益分配模式，形成新的商業模式。同時，遠程醫療、自動駕駛、工業控制等場景存在責任劃分不明、監管政策空白等問題，導致全球5G 相關融合應用進展緩慢，行業融合應用差距較大。

4 策略與建議

當前中國在全球5G 技術發展上雖然已經處于領跑位置，但面對日益復雜的國際局勢，中國除了需要進一步加快突破關鍵技術、鞏固產業優勢，更需要以產業和應用創新為抓手，加快應用融合創新，助力產業規模發展。為進一步激發5G 公眾用戶市場和行業用戶市場活力，探索出具備商業價值、市場空間及社會意義的5G 應用，建議產業界適度推進網絡部署，充分發揮5G 低延時、高可靠、大連接及邊緣云的技術特性，加強跨行業跨領域的協作力度，超前布局新技術、新模式、新應用，打造出可規模化復制的典型場景解決方案。

4.1 完善布局，加速技術研發與標準制定

積極跟進5G 國際標準進程，加強國際合作，加速技術研發與標準制定，解決產業成熟度不夠的問題，以滿足市場需求。加快工業互聯網、人工智能、物聯網、云計算、大數據等相關技術研發與應用，重點圍繞個人應用和行業應用領域，推動形成5G 融合應用技術標準體系。加強基礎研究與產業協作，突破技術難點，解決垂直行業自身技術瓶頸，實現融合應用產品快速低成本研發和上市。

4.2 以建促用，不斷夯實融合應用基礎

順應移動通信產業發展規律，適度超前，循序漸進推進5G 網絡建設進程。加強關鍵技術攻關，推動產學研用合作建立5G 創新平臺，形成上下游協作的技術研發新模式。發揮5G 商用價值，加快邊緣云、千兆光纖、數據中心、物聯網、工業互聯網發展，盡快形成5G 網絡切片、5G 智簡網絡模式的5G 專網方案，探索網絡切片、5G 虛擬專網、5G 智簡網絡等建設運維新模式，加快研發以傳感器、顯示器為主要構成的低成本、高性能新型終端，推動5G 智簡應用落地。

現階段，網絡切片在技術、標準及產品成熟度等方面仍然無法提供較為完善的端到端可商用方案，專門服務于垂直行業的5G 智簡網絡將成為產業發展首選。5G 智簡網絡是與通信大網一體，面向行業局部應用的智能化5G 網絡解決方案，基于靈活、開放、智能和安全的理念，可以按照場景業務需求靈活部署，融合5G 輕量化核心網、5G邊緣云等技術和產品，構建以用戶需求為中心的智能化網絡。在智簡的網絡架構下，在本地部署基于業務的一個或多個邊緣云，本地業務數據僅需要傳送至近處邊緣云計算與處理，避免本地業務數據迂回傳輸，有效降低網絡時延，緩解資源調度壓力。同時，可為5G 智簡終端的規模化發展奠定基礎。5G 智簡網絡具有廣泛的應用場景，擁有更充沛的邊緣計算能力，更低的網絡時延，可實現無線網絡資源靈活調整、支持無線網絡切片的快捷創建，滿足以用戶需求為中心網絡的MEC 業務邊緣部署需求，實現資源的高效利用和低成本5G 專網的快速部署。

5G 智簡終端不僅包括面向消費者的5G 手機，也包括面向行業用戶的5G 新型模組和行業終端，是一種只保留基本的傳感器、音視頻輸入輸出功能及簡單處理與行業功能的終端設計方案，其主要的存儲、處理器、操作、應用等大量功能均可以在云端實現。目前產業內的智能終端，不僅要集成大量傳感器，還需要集成存儲、處理器、操作系統等大量功能，重量與體積越來越大，成本也越來越高。在5G 網絡邊緣云的支持下，智簡的5G 終端，多樣化功能的實現將不再局限于終端設備的計算與存儲能力，既實現了終端的輕量化發展，又提升了終端的整體能力，可以用更低的成本，實現更豐富的功能，具有廣闊的發展空間。

5G 應用創新的實現是一個多方協作過程，無論是面向公眾用戶還是面向行業用戶的5G 應用，都需要運營商提供網絡、終端設備廠商提供智能化設備、應用與內容提供商或系統集成商提供業務支持。在現有網絡架構下，各類廠商各自為營，很難做出真正滿足用戶需求的5G 應用。在智簡網絡架構下，運營商、設備商、終端廠商、內容與應用提供商、系統集成商需要超前布局，深度了解彼此需求與能力，以更好地實現資源與能力互補，提供智能的、簡化的解決方案，真正做到跨領域協作，做出滿足公眾用戶和行業用戶需求的5G 應用，以及5G 融合應用的新產品、新模式，推動5G 產業及數字社會發展。

4.3 加強協作，構建5G融合應用創新新生態

鼓勵支持行業企業以及地方政府等多方協同發力，加強移動通信與垂直行業企業合作，積極構建應用生態，推動5G 融合應用規模化發展，助推產業數字化轉型，發揮信息通信業賦能作用，深挖行業需求，加強應用模式創新，帶動形成可規模復制的應用方案，著力培育新增長點、形成新動能，持續壯大數字經濟規模。提升行業數字化能力，加速產業轉型升級，通過融合應用創新實現企業跨部門、跨業務環節的全面集成，從而提升企業生產管理效能。目前行業企業數字化水平普遍比較低，5G 融合應用創新能力弱，亟需從國家戰略層面展開，給予行業或者重點企業專項支持，解決數據產生、數據互聯、數據處理、數據應用和業務集成互聯。成立跨領域跨行業的溝通與合作平臺，呼吁移動通信與垂直行業企業的共同參與，明確行業需求與規劃設計，加快5G 技術與模組、行業終端融合創新研發進程，打造5G 應用標桿。充分發揮政府引導作用，優化良好市場環境，完善行業應用監管體系與配套政策，明確典型應用場景責任劃分，切實解決行業應用發展瓶頸。積極培育5G 行業應用集成商和平臺商，依靠市場驅動孵化出一批可對接產業供給和需求的5G 行業應用解決方案集成商，和推動共性、通用性5G 應用推廣賦能中小企業的平臺商，各方協同聯動，真正實現5G 賦能“千行百業”的戰略目標。

5 結束語

當前，全球新一輪科技革命和產業變革深入推進，5G 融合應用將加速數字中國、數字社會建設，為國家構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局注入新動能，為疫情防控常態下的世界經濟帶來新的發展機遇。未來，移動通信領域將充分發揮產業優勢，找準行業應用需求，加快5G 在“智能車聯”“智慧醫療”“智慧工廠”等領域的融合應用，提升融合技術研發實力，推動移動通信產業應用創新，夯實產業優勢基礎。