新態(tài)勢 新機遇 新挑戰(zhàn)

王駿成

第五代移動通信（5G）是物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的基礎(chǔ)，當(dāng)前5G正加速向我們走來，將開啟萬物互聯(lián)的信息通信發(fā)展新時代，帶動中國經(jīng)濟社會數(shù)字化全面轉(zhuǎn)型。

新態(tài)勢·改變不可阻擋

5G開啟萬物互聯(lián)時代。1G到4G通信技術(shù)改變了我們的生活，1G、2G時我們處于個人電腦（PC）時代，3G迎來了桌面互聯(lián)網(wǎng)時代，4G的發(fā)展開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)時代。在5G時代，移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)成為移動通信發(fā)展的兩大主要驅(qū)動力，5G將滲透到未來社會各個領(lǐng)域，用戶端延伸和擴展到了任何物和物之間的信息交換和通訊。1G到4G主要解決人與人之間的溝通，5G將實現(xiàn)人與人之外的人與物、物與物之間的溝通，因此可以說1G到4G通信技術(shù)改變了我們的生活，而5G將要改變整個社會。

超高速率、超低時延、超高密度是5G的三個主要特征。移動通信技術(shù)差不多每十年更新一代，新技術(shù)的引入實現(xiàn)頻譜效率和容量的成倍提升。1G采用頻分多址（FDMA），只能提供模擬語音業(yè)務(wù);2G主要采用時分多址（TDMA），可提供數(shù)字語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等;3G以碼分多址（CDMA）為技術(shù)特征，可以支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);4G以正交頻分多址（OFDMA）技術(shù)為核心，能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。5G關(guān)鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富，一是超高速率，用戶峰值速率達到10-20Gbps，是4G的20倍;二是超低時延，端到端時延低至1毫秒，僅為當(dāng)前4G的1/10;三是超高密度，每平方公里支持100萬臺設(shè)備，是4G的10倍。

移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是5G主要應(yīng)用場景。5G的三大典型特征決定了它的三大應(yīng)用場景。超高速率對應(yīng)于增強移動寬帶（eMBB）應(yīng)用場景，包括VR/AR、3D、超高清視頻、云辦公和游戲等應(yīng)用;超低延遲對應(yīng)高可靠低時延通信（URLLC）應(yīng)用場景，包括工業(yè)自動化、移動醫(yī)療、自動駕駛等應(yīng)用;超高密度對應(yīng)海量機器類通信（mMTC）應(yīng)用場景，包括智慧城市、智能家居等應(yīng)用。這三大應(yīng)用場景又可分為移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用兩大類。移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)是傳統(tǒng)4G主要技術(shù)場景，主要是eMBB場景，當(dāng)前移動顯示向超高清、3D、身臨其境方向發(fā)展，VR/AR、在線游戲等應(yīng)用需要實時高清視頻交互，演唱會和體育賽事的直播等應(yīng)用對流量密度有較高的要求，4G網(wǎng)絡(luò)無法滿足用戶體驗需求。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是5G新拓展的場景，其中低功耗大連接場景通常要求網(wǎng)絡(luò)具備海量設(shè)備連接能力，終端具備超低功耗和超低成本;低時延高可靠場景對時延和可靠性具有極高的要求，端到端時延低至毫秒級，傳統(tǒng)移動通信無法很好支持物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應(yīng)用。

5G標準化和商用進程進入加速階段。根據(jù)3GPP規(guī)劃，5G第一版標準R15分為NSA（非獨立組網(wǎng)）和SA（獨立組網(wǎng)）兩種。其中，5G NSA組網(wǎng)方式需要使用4G基站和4G核心網(wǎng)，以實現(xiàn)5G快速部署的需求;SA組網(wǎng)使5G具備了獨立部署的能力，可以更好地支持5G三大應(yīng)用場景。2017年12月，3GPP完成NSA 5G標準，主要支持eMBB場景;2018年6月，SA標準發(fā)布，支持eMBB場景和mMTC場景;支持更多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的R15 Late Drop標準延至2019發(fā)布;預(yù)計要到2020年初才會形成支持三大場景的5G完整版標準R16。主要國家和地區(qū)均已明確5G商用計劃。美國AT&T已正式在12座城市上線5G網(wǎng)絡(luò)，用戶通過5G移動熱點將手機、筆記本和平板等設(shè)備與5G網(wǎng)絡(luò)連接。韓國三大電信運營商也于2018年12月1日宣布開啟5G商用。我國將于2019年進行5G預(yù)商用，2020年5G商用。

新機遇·未來無可限量

移動用戶數(shù)持續(xù)增長。根據(jù)GSMA統(tǒng)計，截至2018年12月底，全球移動用戶數(shù)達到79.3億，移動用戶普及率達到104.6%。4G用戶滲透率達到42.9%（較2017年同期增長近11個百分點），2G用戶呈現(xiàn)快速下滑趨勢。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，隨著4G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商用，我國移動電話用戶數(shù)和普及率進一步提升，移動用戶到2018年底將達到15.7億，移動用戶普及率超過112%，4G移動用戶持續(xù)增長，中國3G和4G用戶總數(shù)達13.1億戶，占移動電話用戶的83.4%;4G用戶總數(shù)達到11.7億戶，占移動電話用戶的74.5%。

移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進入平穩(wěn)發(fā)展階段。根據(jù)GSA數(shù)據(jù)，截至2018年11月底，全球已有886家運營商對LTE網(wǎng)絡(luò)進行了投資，其中710家運營商推出了745張商用LTE網(wǎng)絡(luò)。全球紛紛加快5G建設(shè)，根據(jù)GSA數(shù)據(jù)，截至2018年11月，全球192個運營商已經(jīng)進行5G相關(guān)的演示、測試或者試驗，46個國家和地區(qū)的80個運營商已經(jīng)宣布在2019-2022年之間提供5G商用服務(wù)。我國持續(xù)深入推進4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)已覆蓋超98%的人口，運營商4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進入優(yōu)化提升階段，根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2018年我國凈增移動通信基站29萬個，總數(shù)達648萬個，其中4G基站凈增43.9萬個，總數(shù)達到372萬個，繼續(xù)保持全球最大4G網(wǎng)絡(luò)地位。2018年12月初工信部向三大運營商頒發(fā)了全國范圍的5G系統(tǒng)中低頻段試驗頻率使用許可，5G試驗正在規(guī)模展開。

移動流量迅猛增長。從3G以后手機的流量就一直爆炸性地增長，根據(jù)思科數(shù)據(jù)，2017年全球每月移動數(shù)據(jù)流量達1WPB，按全球70億左右的人口推算，人均每月移動數(shù)據(jù)流量達到1.5GB，而5G時代人均每月的平均流量將達到60GB。2018年我國移動數(shù)據(jù)流量繼續(xù)保持迅猛增長，2018年，移動接入流量消費達711億GB，比上年增長189.1%，增速較上年提高26.9個百分點，全年移動互聯(lián)網(wǎng)接入月戶均流量達4.42GB，是上年的2.6倍。隨著三大運營商持續(xù)推出不限流量套餐，現(xiàn)有4G基站的數(shù)據(jù)吞吐量和用戶接入量無法承受無限流量的廣泛推廣。

超千億移動設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。當(dāng)前全球手機銷量穩(wěn)定，根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2018年全球智能手機銷量較前一年增長1.2%，達15.55億部。國內(nèi)手機出貨量甚至出現(xiàn)負增長，根據(jù)信通院數(shù)據(jù)，2018年我國手機出貨量達4.14億部，相比去年下降15.6%，其中4G手機出貨量3.91億部，同比下降15.3%，在同期的手機出貨量中占比94.5%。我國4G換機紅利基本耗盡，市場趨于飽和，出貨量下降明顯。而5G將掀起新一輪換機熱潮，摩根大通預(yù)測在2020和2021年5G智能手機在中高端手機市場中占比將陡升至10%和25%，出貨量分別達到8000萬和2億。同時5G終端將不再只是手機，而是包括VR/AR、無人機、無人車、家居設(shè)備等，未來全球移動通信網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備總量將達到千億規(guī)模，信通院預(yù)測2030年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)將接近1千億，其中我國超過200億。

上游元器件需求激增。移動通信設(shè)備中的上游元器件大多是以半導(dǎo)體為原材料制成的，移動通信對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展作用力明顯，尤其是4G時代智能手機的爆發(fā)，成為過去十年來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動力。預(yù)計5G將拉動全球半導(dǎo)體千億美元市場規(guī)模，成為全球半導(dǎo)體第一大應(yīng)用市場。5G多模多頻通信將對終端射頻前端尤其是濾波器拉動作用尤為明顯，以手機為例，通常每增加一個頻段需要多加兩個濾波器（上行和下行），目前手機使用的射頻濾波器數(shù)量50個左右，未來可能會超過100個，Yole預(yù)測，2023年終端射頻前端市場規(guī)模將達到350億美元，復(fù)合年增長率為14%，其中濾波器市場規(guī)模達到225億美元，復(fù)合年增長率為19%。

5G對經(jīng)濟的貢獻。根據(jù)IHS估計，到2035年，5G將在全球創(chuàng)造12.3萬億美元經(jīng)濟產(chǎn)出，跨越多個產(chǎn)業(yè)，包括制造業(yè)、信息通信業(yè)、批發(fā)和零售、公共服務(wù)、建筑業(yè)等等，而5G價值鏈主要是電信運營、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端芯片器件以及信息服務(wù)，預(yù)計到2035年全球5G價值鏈將創(chuàng)造3.5萬億美元產(chǎn)出，同時創(chuàng)造2200萬個工作崗位，其中我國產(chǎn)出占比達到了30%。根據(jù)信通院預(yù)測，2030年5G將帶動我國直接產(chǎn)出（電信運營商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商以及信息服務(wù)商收入）和間接產(chǎn)出（對經(jīng)濟社會的拉動）將分別達到6.3萬億和10.6萬億元，帶動相關(guān)就業(yè)崗位800萬個，在5G商用初期，5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將成為5G直接經(jīng)濟產(chǎn)出的主要來源，預(yù)計2020年，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備收入合計約4500億元，占直接經(jīng)濟總產(chǎn)出的94%。

新挑戰(zhàn)·應(yīng)對應(yīng)時而變

當(dāng)前5G商用部署、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和融合應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)。

一是5G產(chǎn)業(yè)鏈還有待成熟。5G產(chǎn)業(yè)包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備、芯片及器件等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面，根據(jù)IMT 2020（5G）推進組報告，當(dāng)前5G基站與核心網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已達到預(yù)商用要求，其中5G基站包括Sub-6GHz（低于6GHz頻段）和毫米波頻段，美國以高頻基站為主，主要是固定無線接入、熱點地區(qū)和室內(nèi)覆蓋，我國以中頻基站為主;NSA非獨立組網(wǎng)標準相比SA獨立組網(wǎng)更早凍結(jié)，NSA核心網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成熟度更高。終端方面，在2019年初，華為、小米、三星、OPPO等廠商均已發(fā)布首款支持5G網(wǎng)絡(luò)的手機，但是功耗和成本均比較高。芯片及器件方面，目前已發(fā)布的5G手機終端仍主要采用4G SoC芯片外掛5G基帶的方案，集成5G基帶的SoC芯片技術(shù)還不成熟，預(yù)計將于2020年推出;射頻前端是5G終端和基站的重點和技術(shù)難點所在，5G射頻系統(tǒng)對器件的工作頻段、帶寬及效率要求越來越嚴苛，傳統(tǒng)硅基器件難以支持3GHz以上頻段范圍的應(yīng)用，化合物半導(dǎo)體具有高功率、高頻率特性、高線性度、高耐壓、低噪聲等優(yōu)勢，更能滿足5G通信的應(yīng)用需求，但射頻前端市場長期被美日歐壟斷，國內(nèi)嚴重依賴進口。

二是通信網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜。5G網(wǎng)絡(luò)商用初期，移動通信市場將呈現(xiàn)2G/3G/4G/5G四張網(wǎng)絡(luò)并存的局面。受漫游和專利費影響，CDMA運營商更傾向于關(guān)閉2G網(wǎng)絡(luò)，將2G退網(wǎng)的頻率資源用于4G或5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。我國2G網(wǎng)絡(luò)仍是重要的業(yè)務(wù)承載網(wǎng)，3G用戶數(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量持續(xù)下降，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)加快向4G網(wǎng)絡(luò)遷移。2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)之間的鄰區(qū)配置、參數(shù)優(yōu)化、聯(lián)合優(yōu)化，會使網(wǎng)絡(luò)運維和優(yōu)化工作更加復(fù)雜。長期來看，2G/3G退網(wǎng)是移動通信技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的必然趨勢，未來將是4G與5G網(wǎng)絡(luò)將長期共存、協(xié)調(diào)發(fā)展的局面。與此同時，2G/3G/4G/5G四張網(wǎng)絡(luò)并存也將迫使手機終端的制式、頻段越來越多，手機終端成本將再攀新高。

三是5G應(yīng)用亟待探索新需求、新技術(shù)、新模式。5G融合應(yīng)用需突破行業(yè)壁壘，建立跨區(qū)域、跨領(lǐng)域和跨部門協(xié)調(diào)機制。當(dāng)前5G應(yīng)用仍以通信行業(yè)為主，垂直行業(yè)客戶參與力度有限，通信行業(yè)對各行業(yè)需求的挖掘深度不足，而行業(yè)客戶對5G技術(shù)理解有限，導(dǎo)致5G不會用，不敢用。5G應(yīng)用還缺乏清晰的商業(yè)模式，碎片化的行業(yè)需求意味著很難大規(guī)模復(fù)制，需要產(chǎn)業(yè)各界深入探索合作共贏的商業(yè)模式。此外5G應(yīng)用生態(tài)體系尚需完善，5G應(yīng)用和云-管-端需要進一步加強協(xié)同，使5G應(yīng)用能與5G網(wǎng)絡(luò)部署、終端創(chuàng)新、計算能力提升協(xié)同并進，形成完整的生態(tài)體系。