5G 發(fā)展前景與商用進程

文/許曄（中國科學技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院）

5G（The Fifth Generation Mobile Communication System）指第五代移動通信，是優(yōu)于當前移動通信體制（4G）的下一個戰(zhàn)略制高點，也是全球經(jīng)濟社會發(fā)展的下一個增長點。根據(jù)國際移動通信組織的部署，5G 將于2020年前后實現(xiàn)商用。2019年6月6日，我國正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通和中國廣電發(fā)放了5G 商用牌照，宣告我國正式進入5G 商用元年。

一、5G 網(wǎng)絡的顯著優(yōu)勢

5G 網(wǎng)絡與當前的4G 網(wǎng)絡相比，具有五大優(yōu)勢：

一是，更快的下載速度，用戶體驗速率可達100Mbps 至1Gbps。5G 的下載速度至少可達到4G 網(wǎng)速的10 倍，最高可達100 倍，同時支持移動虛擬現(xiàn)實等極致業(yè)務體驗。

二是，更低的延遲，傳輸時延可達毫秒量級。目前4G 網(wǎng)絡的延遲約為3050 毫秒，而5G 網(wǎng)絡能達到1 毫秒甚至更低的延遲，可滿足車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制的嚴苛時延要求。

三是，更大的容量，連接數(shù)密度可達100 萬個/平方公里，流量密度可達10 Mbps/平方米。5G 的大容量意味著可有效支持海量物聯(lián)網(wǎng)設備接入，可支持千倍以上移動業(yè)務流量的增長。

四是，更高的可靠性。5G 將是高可靠性的網(wǎng)絡，這使5G 可廣泛應用于如醫(yī)療、健康和自動駕駛等關(guān)鍵行業(yè)。

五是，更強的靈活性。網(wǎng)絡切片可以將一個物理5G 網(wǎng)絡劃分為多個虛擬網(wǎng)絡，運營商可根據(jù)使用要求，靈活使用正確的5G 網(wǎng)絡“切片”。

二、5G 未來發(fā)展前景

（一）國際研究機構(gòu)預測

從5G 投入來看，知名產(chǎn)業(yè)研究機構(gòu)IHS Markit 研究顯示，至2035 年，全球5G 價值鏈研發(fā)與資本性支出將達4.2 萬億美元，其中，中國投入約為1.1 萬億美元，約占24%；美國投入約為1.2 萬億美元，約占28%（圖1）。

從5G 產(chǎn)出來看，至2035 年，5G 在全球創(chuàng)造的潛在銷售活動將達12.3 萬億美元，并將跨越多個產(chǎn)業(yè)部門，這約占2035 年全球?qū)嶋H總產(chǎn)出的4.6%。從5G 本身創(chuàng)造的價值來看，至2035 年，5G 將創(chuàng)造3.5萬億美元的經(jīng)濟產(chǎn)出，其中，中國創(chuàng)造0.984 萬億美元，美國創(chuàng)造0.719 萬億美元。

圖1 2020—2035 年主要國家5G 價值鏈的研發(fā)與資本性支出份額

5G 對全球經(jīng)濟貢獻的另一個衡量方法是評估其對全球GDP 的凈影響。在2020—2035 年期間，預計全球?qū)嶋HGDP 將以2.9%的年平均增長率增長，其中5G 將貢獻0.2%的增長。2020—2035 年，5G為年度GDP 創(chuàng)造的貢獻可達3 萬億美元（表1），相當于印度目前的GDP（印度目前是全球第七大經(jīng)濟體）。

（二）國內(nèi)研究機構(gòu)預測

中國信息通信研究院研究報告顯示，5G 對我國經(jīng)濟社會發(fā)展影響及貢獻的測算結(jié)果為：從我國5G 投入（投入中包括：電信運營商5G 網(wǎng)絡設備投入+各行業(yè)5G設備投入）來看，預計2020 年在5G 商用初期，電信運營商在5G 網(wǎng)絡設備上的投資將超過2200 億元，各行業(yè)在5G 設備方面的投資將超過540 億元，總計約合2740 億元。隨著網(wǎng)絡部署持續(xù)完善，以及5G向垂直行業(yè)應用的逐漸滲透融合，2030 年，預計各行業(yè)各領(lǐng)域在5G設備上的投資超過5200 億元，在設備制造企業(yè)總收入中的占比接近69%，總計約合7536 億元。

從我國5G 產(chǎn)出來看（圖2），預計2030 年，5G 將帶動的總產(chǎn)出、經(jīng)濟增加值、就業(yè)機會分別為6.3萬億元、2.9 萬億元和800 萬個；在間接貢獻方面，5G 將帶動的總產(chǎn)出、經(jīng)濟增加值、就業(yè)機會分別為10.6 萬億元、3.6 萬億元和1150 萬個。

暴飲暴食：長期暴飲暴食是胰腺癌患病的元兇。暴飲暴食還會刺激胃腸道，導致自由基大量增多，引發(fā)肝臟的慢性損傷。

表1 2020—2035 年5G 對全球經(jīng)濟增長的年度凈貢獻值 單位：10 億美元

三、我國5G 典型應用場景

（一）5G 三大應用場景

國際電信聯(lián)盟（ITU）根據(jù)5G在速率、連接數(shù)、時延等三方面指標，為5G 定義了三種應用場景。

一是增強型移動寬帶（eMBB），包括固定和移動無線寬帶，主要集中于不斷增長的帶寬和容量。包括增強型室內(nèi)和室外寬帶、企業(yè)協(xié)作、AR 和VR 的實現(xiàn)等。

二是大規(guī)模機器型通信（mMTC），特點是低功耗、低數(shù)據(jù)，并且有大量的接入。包括物聯(lián)網(wǎng)、資產(chǎn)跟蹤、智能農(nóng)業(yè)、智能城市、能源監(jiān)控、智能家居、遠程監(jiān)控等。

三是超可靠和低延遲通信（URLLC），聚焦于無線接入，能夠無縫地代替有線，甚至用于“不能失敗”的應用。包括自動駕駛、智能電網(wǎng)、工業(yè)自動化、遠程患者監(jiān)控和遠程醫(yī)療等。

（二）我國5G 典型應用場景的經(jīng)濟價值

根據(jù)中國信息通信研究院的測算，5G 在車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療行業(yè)、能源領(lǐng)域的典型場景應用將創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟價值。

圖2 2020—2030 年我國5G 的直接和間接經(jīng)濟產(chǎn)出

5G 在車聯(lián)網(wǎng)的應用，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通行業(yè)的典型應用，依靠5G的低時延、高可靠、高速率、安全性等優(yōu)勢，將有助于車與車、車與人、車與路的信息互通與高效協(xié)同。預計到2030 年，我國車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中5G 相關(guān)投入（包括通信設備和通信服務）大約為120億元左右。

5G 在工業(yè)領(lǐng)域的應用，將廣泛深入應用于工業(yè)領(lǐng)域的智能制造，有效提升網(wǎng)絡化協(xié)同制造與管理水平。預計到2030 年，我國工業(yè)領(lǐng)域中5G 相關(guān)投入約達2000億元。

5G 在能源領(lǐng)域的應用，將依托5G 技術(shù)具備高速、實時和海量接入等特點，將進一步促進能源互聯(lián)網(wǎng)扁平化、協(xié)同化、高效化和綠色化。預計到2030 年，我國能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中5G 相關(guān)投入將超100 億元。

四、對5G 商用進程的判斷

（一）5G 普及和商用仍需經(jīng)歷較長時間

2018 年12 月6 日，工信部正式向中國電信、中國移動和中國聯(lián)通發(fā)布了“全國范圍5G 中低頻段試驗頻率”的使用許可。2019年6 月，我國正式向三大運營商和中國廣電發(fā)放5G 商用牌照，標志著我國5G 商用元年的開啟。但是，牌照發(fā)放與5G 的廣泛普及和商用，仍有很長一段距離。要實現(xiàn)5G 商用，需要具備兩個基礎(chǔ)條件：一是運營商建立5G 商用網(wǎng)絡，二是設備商制造出支持5G 的終端。

從建設5G 商用網(wǎng)絡來看，5G 網(wǎng)絡所需基站數(shù)量，預計是4G 網(wǎng)絡基站數(shù)量的4 ～5 倍；同時，5G 網(wǎng)絡建設投資較高，單基站成本達50 萬以上，是4G 成熟期單基站部署成本的3 ～5 倍。2020—2022 年將是5G 基站建設的高峰期，預期2026 年才能完成5G基站的建設。

從5G 終端制造來看，5G 全網(wǎng)通終端復雜性較高，研發(fā)周期目前尚不確定；5G 智能手機成本也較高，有研究顯示，5G 智能手機的整體成本可能高達1000 美元以上。德勤研究預計，到2020 年底，全球5G 手機銷量約為1500 萬至2000 萬臺，僅占全球所有智能手機銷量的約1%。

據(jù)全球移動通信系統(tǒng)聯(lián)盟（GSMA）預計，到2025 年全球5G連接數(shù)將達到11 億個，也只占移動連接總量的約12%。因此，雖然目前各國提前發(fā)放了5G 牌照，但現(xiàn)有5G 基礎(chǔ)條件表明，5G 普及和商用仍需經(jīng)歷較長一段時間。

（二）5G 應用場景和商用模式仍不成熟

從ITU 定義的5G 三大應用場景來看，5G 應用未來的主要市場將是面向垂直行業(yè)的場景應用，5G 應用首先從eMBB 類場景開始，逐漸向uRLLC 和mMTC 類場景滲透。

對于增強型移動寬帶（eMBB），固定無線接入將成為第一個增長的起點。IHS Markit 調(diào)查顯示，2016 年第一個應用是增強的數(shù)字信號，之后是新的高清/4K 內(nèi)容，還有AR、VR、實時游戲等（圖3），新的移動寬帶應用將不會在2020年前出現(xiàn)。

圖3 “增強型移動寬帶”應用趨勢圖

對于大規(guī)模機器型通信（mMTC），該應用場景的發(fā)展早期將始于NB-IoT 開發(fā)。預計早期的一些商業(yè)企業(yè)，諸如能源/公用事業(yè)監(jiān)控、資產(chǎn)跟蹤管理、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)等，會在2030年之后才成為較為常見的5G 場景應用。因此，“大規(guī)模機器型通信”接下來要來，但卻不是最近幾年。

對于超可靠和低延遲通信（uRLLC），該類應用需要巨大的技術(shù)創(chuàng)新，目前應用案例還很難預測。相關(guān)調(diào)查顯示，包括工業(yè)自動化、智慧電網(wǎng)、醫(yī)療、汽車、無人機等應用，與一些早期IoT應用相比，“超可靠和低延遲通信”將最晚實現(xiàn)應用。

此外，目前5G 的應用場景尚不成熟，商用模式也仍不可清晰預見。5G 的技術(shù)更新，是一個包含多個主要技術(shù)更新的過程，需要在未來幾年的時間逐步出現(xiàn)新的功能和應用，而每一項技術(shù)更新都將極大影響商業(yè)市場的競爭格局。有專家認為，5G 時代需要先實現(xiàn)新應用場景的普及，才有可能出現(xiàn)新的5G 商用模式。

（三）5G 與4G 將會并存很長時間

從當前移動用戶的發(fā)展現(xiàn)狀與應用需求來看，5G 與4G 將會并存很長一段時間。有研究認為：4G 不會被淘汰，將會與5G 互為補充長期共存。當前4G 正處在旺盛期，仍有5 ～10 年的生命周期，目前沒有衰落的跡象。三大運營商在4G 時代的成本投入仍都尚未收回，因此，5G 商用后4G 也不會退出舞臺。未來十年，4G 將繼續(xù)向前發(fā)展，而5G 未來的發(fā)展之路仍很漫長。

GSMA 研究報告顯示，全球范圍內(nèi)的4G 網(wǎng)絡用戶要到2023 年才能超過網(wǎng)絡用戶總數(shù)的50%，期間距離4G 網(wǎng)絡的最初啟用已過去14 年。這意味著直到2025 年，5G 的用戶人數(shù)才有望達到12 億人次，屆時5G 可能仍是一種相對小眾的技術(shù)，僅占全球非物聯(lián)網(wǎng)移動網(wǎng)絡用戶總數(shù)的14%。

五、思考與建議

縱觀全球通信技術(shù)發(fā)展歷史，每一次通信技術(shù)的變革，都會產(chǎn)生全新的消費場景和商業(yè)模式，并為新興企業(yè)實現(xiàn)發(fā)展和趕超提供新的機遇。當前，5G 國際標準已推出一段時間，中國、韓國、美國、英國、西班牙和瑞士等8個國家已經(jīng)啟動了5G 商用進程，健康的全球5G 生態(tài)鏈亟待培育。

5G 生態(tài)鏈的培育與構(gòu)建，需要5G 網(wǎng)絡等基礎(chǔ)設施的逐步建設，需要多元化的5G 終端產(chǎn)品，需要成熟的5G 應用場景和商業(yè)模式，需要運營商、設備商和內(nèi)容提供商等的相互協(xié)作，更需要各國共同建設和維護開放合作的5G 生態(tài)環(huán)境。因此，發(fā)展5G，應用前景很美好，但在應用場景、商業(yè)模式和5G 生態(tài)等很多方面，未來仍需要不斷拓展和不斷完善。

我國要重視國家層面5G 發(fā)展戰(zhàn)略的制定，立足保持我國已有優(yōu)勢，尤其是在中美技術(shù)脫鉤的背景下，不走完全跟隨國外的技術(shù)發(fā)展路徑，而應探索適合我國國情的5G 發(fā)展道路。要重視5G發(fā)展與實體經(jīng)濟的深度融合，加強對5G 關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)攻關(guān)，并立足于優(yōu)先滿足垂直行業(yè)的5G 應用需求。