商用后5G技術(shù)專利布局演進(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)專利分布情況進(jìn)行分析。從專利申請(qǐng)、公開數(shù)量、專利申請(qǐng)人情況、國(guó)別情況、5G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專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);專利布局;標(biāo)準(zhǔn)必要專利;專利技術(shù)

中圖分類號(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，通過對(duì)商用后5G技術(shù)專利的布局演進(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)景專利布局分析

本文采用IncoPat為主要檢索數(shù)據(jù)庫，以“增強(qiáng)移動(dòng)寬帶”“海量機(jī)器類通信”“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)分類號(hào)對(duì)5G應(yīng)用場(chǎng)景專利進(jìn)行了全面檢索。

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

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2億、產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)4萬億元[10]。

通過對(duì)5G在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景的專利分析，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)景下專利的公開趨勢(shì)，可見專利公開數(shù)量目前還是延續(xù)一定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，特別通過2018—2019年間較2015—2017年的比較可見，伴隨5G的發(fā)展使得一度趨緩的專利公開數(shù)量有了大幅的提升。但通過與圖1對(duì)照可以預(yù)見，這種增幅持續(xù)性有限。

圖3給出增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景專利申請(qǐng)人的情況，可見可見高通股份有限公司（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)，保持較高專利申請(qǐng)量。

圖4給出專利公開國(guó)別和組織的情況?？梢娒绹?guó)、中國(guó)、韓國(guó)仍是專利競(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)商都開始了增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的部署。

1.2? 海量機(jī)器類通信場(chǎng)景的專利布局

海量機(jī)器類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)問題，5G專門設(shè)計(jì)了海量機(jī)器類通信場(chǎng)景的應(yīng)用。

由海量機(jī)器類通信場(chǎng)景下專利申請(qǐng)的趨勢(shì)圖5可見，此類申請(qǐng)?jiān)?017年起有一個(gè)明顯增長(zhǎng)過程，之后一直熱度不減。海量機(jī)器類通信場(chǎng)景下專利的公開趨勢(shì)反映更加明顯，如圖6所示，2018、2019年專利公開數(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?？梢娫搱?chǎng)景是未來5G商用后專利及技術(shù)演進(jìn)的熱點(diǎn)。

圖7給出海量機(jī)器類通信場(chǎng)景專利申請(qǐng)人情況，可見雖然高通、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給出專利公開國(guó)別、地區(qū)和組織的情況?？梢娒绹?guó)、中國(guó)專利競(jìng)爭(zhēng)激烈，世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織公開的專利數(shù)量也比較大，說明該場(chǎng)景是未來5G商用后專利爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)。

1.3? 超高可靠性低時(shí)延通信場(chǎng)景的專利布局

超高可靠低時(shí)延通信場(chǎng)景，用以滿足面向遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)設(shè)備、車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)景下專利申請(qǐng)的趨勢(shì)如圖9所示，此類專利申請(qǐng)量在2016年后顯著提升，而且數(shù)量居三類場(chǎng)景之首。圖10給出超高可靠低時(shí)延通信場(chǎng)景下專利的公開趨勢(shì)，可見短短兩年專利公開數(shù)量突破萬件。究其原因與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(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)景專利申請(qǐng)人情況，華為專利布局迅速，趕超高通、LG等公司。圖12給出專利公開國(guó)別、地區(qū)和組織的情況。可見亞太地區(qū)是專利布局的熱點(diǎn)，說明該場(chǎng)景將是未來5G商用后專利爭(zhēng)奪的熱點(diǎn)。

1.4? 5G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵專利分析

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

從表1和圖13可見，華為擁有了較多的5G核心專利，5G商用后，在海量機(jī)器類通信、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6G將會(huì)被用于空間通信、智能交互、觸覺互聯(lián)網(wǎng)、情感和觸覺交流、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)專利情況進(jìn)行分析，可見增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景下5G相關(guān)技術(shù)較為成熟，專利布局也比較早，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)鍵專利中具有很高的話語權(quán)。5G商用的同時(shí)，我國(guó)積極開展后5G/6G技術(shù)的研究，使優(yōu)勢(shì)得以保持、提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫松林.5G時(shí)代：經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新引擎 [M].北京：中信出版社，2019.

[2] 張俊艷，冉敬，楊祖國(guó).5G時(shí)代極化碼專利技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)研究 [J].科研管理，2018，39（S1）：326-336.

[3] 趙輝，肖翔.標(biāo)準(zhǔn)必要專利評(píng)估篩選研究——以5G專利為例 [J].高技術(shù)通訊，2020，30（1）：101-108.

[4] 劉友華，李雨維.第五代移動(dòng)通信技術(shù)專利情報(bào)分析及戰(zhàn)略 [J].科技管理研究，2016，36（9）：155-160.

[5] 郭思月，魏玉梅，滕廣青，等.基于專利引用的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)分析：以5G關(guān)鍵技術(shù)為例 [J].情報(bào)理論與實(shí)踐，2019，42（12）：1-7.

[6] 王怡軒，薛鈺.5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利布局分析 [J].中國(guó)發(fā)明與專利，2019，16（9）：27-31.

[7] 翟尤，姚可微.5G對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn) [J].信息通信技術(shù)與政策，2019（6）：59-63.

[8] 賈杰，奇琳.3GPP協(xié)議5G相關(guān)專利申請(qǐng)的高效檢索方法探討 [J].中國(guó)發(fā)明與專利，2019，16（9）：36-40+52.

[9] 呂子喬.論5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利FRAND許可費(fèi)率的計(jì)算——以事前價(jià)值均衡為中心 [J].科技與法律，2019（5）：10-17.

[10] 苑朋彬，佟賀豐，趙蘊(yùn)華，等.全球5G技術(shù)專利市場(chǎng)研究 [J].全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望，2019，34（2）：68-76.

[11] 趙紹剛，李岳夢(mèng).5G：開啟未來無線通信創(chuàng)新之路 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.

[12] IPlytics GmbH. Who is leading the 5G patent race？ [EB/OL].（2018-12-12）.https：//www.iam-media.com/who-leading-5g-patent-race.

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。