5G的影響、戰(zhàn)略與機遇

迎九

摘要：在2017年8月“IHS Markit領先技術報告論壇——中國”上，IHS Markit研究總監(jiān)Jack Kent介紹了對5G市場的最新研究，包括標準進展及三大應用預期等。

關鍵詞：5G；市場；頻譜；帶寬

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.8.001

5G現(xiàn)狀

5G是下一代移動網絡，它超過了今天的移動寬帶。回顧移動寬帶的歷史，每十年出現(xiàn)一代。首先是1980年代的1G時代，使用模擬信號。1990年代出現(xiàn)的2G有了數(shù)字電話和短信功能。2000年代的3G有數(shù)字電話、信息、數(shù)據(jù)，后期的3.5G有移動寬帶。從2010年代開始是4G，是基于全IP的移動寬帶，有音樂等應用。未來將進入到2020年代的5G時代。

5G的特點是有更寬廣闊覆蓋能力，主要用于增強的移動帶寬、大規(guī)模物聯(lián)網、任務關鍵性通信三大領域。

其中“增強的無線帶寬”將最先到來，例如消費類的流媒體/視頻、音樂增強等功能。之后會進入到大規(guī)模物聯(lián)網領域。最后是任務關鍵性應用。

2018年5G技術會率先在美國推出，首先是固定的無線接入，即在現(xiàn)有基礎之上，把5G的無線功能推出，之后的2019/2020年移動5G才會推出。

“增強的無線寬帶”中有兩個重要方面：1.熱點，熱點是有很多人使用的一個區(qū)域，需要很高的流量，2.廣范圍覆蓋。5G的覆蓋面會更寬，而且是無縫地連接，因此在數(shù)據(jù)傳輸和流量方面指標更好。

由于5G可以實現(xiàn)超級可靠，而且延遲很低，因此在工業(yè)領域的驅動力更大。這些應用驅動力包括遠程醫(yī)療外科手術、智能電網的分布式控制等，可把現(xiàn)有的用固定的線路連接的方式取代，另外機器之間的交流也可以是5G。工業(yè)5G的特點除了高可靠和延遲低外，每個連接點的數(shù)據(jù)流量不是很大，但是會有更多的連接點。

5G的挑戰(zhàn)

5G要變成現(xiàn)實，還需要做很多工作。首先需要有強大的技術創(chuàng)新，例如毫米波技術。在標準方面，通常認為2020年才能出來，明年（2018年）會有初級版本出臺。但也許真正版本2020年不一定出來。

另外包括它的基礎設施層次，我們到底需要到什么層次的基礎設？再有各個國家有不同的5G路線圖，戰(zhàn)略也不一樣。需要運營商、設備商、內容提供商等相互協(xié)作。這是很重要的一點。

最后很重要的一點：LTE還在發(fā)展過程中，LTE-A（真正的4G）標準還在發(fā)展，LTE Advaced Pro還有待進一步實施，會有一個和5G并行發(fā)展的階段。

5G發(fā)展路線圖

圖1是5G標準路線圖，可見2020年才會有真正的5G標準出臺。同時LTE也是會往前發(fā)展，諸如GigabitLTE、LTE IoT與NB-IoT等會不斷發(fā)展。

美國將會是第一個采用5G的國家，其他國家像中國，2019、2020年會有些實驗，主要是關注連接性、提高覆蓋面，還有應用性等。日本、韓國也會有一些實驗性的項目，因為2018年韓國將舉辦平昌冬奧會，2020年日本舉辦東京奧運會，5G會帶來一些效益，因此韓國和日本會有商用性的試用。

5G的具體挑戰(zhàn)

5G對不同產業(yè)帶來的一些問題，包括運營商、設備制造商、服務供應商等。包括IP未來是什么樣的？如何對5G監(jiān)控？如何獲得收益？市場在哪里？產業(yè)的應用、工業(yè)的應用如何充分發(fā)揮5G的價值？為什么發(fā)展5G的同時還要發(fā)展4G？ 5G需要長期的網絡投資，未來還會有新的服務出來，費用很高，如何去做投資和商業(yè)回報的平衡？關于標準未來往哪方面走，會有全球唯一的標準，還是多元標準等。設備也是和標準息息相關的，不同國家會出現(xiàn)本地化的布局，這很重要。為了了解5G及其部署，我們要看看整個產業(yè)鏈，包括運營商、設備供應商、設備制造商、服務供應商等。

首先對基礎設施有什么意義？我們?yōu)榱耸?G創(chuàng)造更強大的能力和更低的延遲，需要更多的投資，以實現(xiàn)更先進的網絡。但現(xiàn)在4G還沒有結束，我們的盯E-A和LTE-Pro還在繼續(xù)發(fā)展。總體看，5G對于一些私營的網絡及一些工業(yè)的應用是有機會的。

5G對于整個產業(yè)鏈有很大影響，在投資與決策方面，對運營商和設備制造商等會帶來機會，在2020年到2030年之間，約2.4萬億美元的投資用來支持5G價值鏈（如圖2）。價值鏈包括移動運營商、元器件、設備制造商、移動設備、移動網站運營（mobile siteoperations）、移動內容等。

這對于服務供應商意味什么？

首先看運營商。在201 7年會出現(xiàn)試運營，超過2/3的主要運營商會在201 8年參與運營的實踐。另外，運營商要爭取頻段資源。頻譜的拍賣也會在2017-2018年出現(xiàn)，運營商己花費超過1200億美元在4G頻譜拍賣上。5G在這方面的投資也會出現(xiàn)。M&A（并購）企業(yè)也開始對競爭對手進行商業(yè)收購，主要是因為被收購者有頻譜。

4G LTE也不是消失了，對于運營商和消費者而言，4G對于很多消費者的應用已經足夠好。游戲、音樂等在3G已經足夠，在5G上，4K傳輸、虛擬現(xiàn)實（VR）等是很好的賣點。例如幾年前已有4K電視，但是因為沒有什么電視內容而沒有推廣開，5G發(fā)布或許可以促進4K普及。VR通常會認為是真正的5G推手，但Kent對此有些質疑，因為2020年預計只有5000萬部VR等頭戴設備，但是有上百億部手機，所以VR真正的發(fā)力點應該是在手機上。長期看，5G的真正推手應該是工業(yè)。另外AR（增強現(xiàn)實）的應用空間也是無限的，可能是5G的一個最大賣點，因為AR需要巨大的數(shù)據(jù)量，5G可以提供流暢的體驗。5G IoT（物聯(lián)網）增長如何？我們現(xiàn)在還是在5G早期，現(xiàn)在很多4G、NB-IoT還方興未艾，還沒有到達5G階段。關于5G頻譜，ITU WRC認為，5G需要三個主要頻率范圍：sub-1GHz、1-6G、20-30GHz。其中后者很可能提供足夠的無線服務吞吐量。但是這些還是空的，需要5G頻譜。2017、2018年會有拍賣，但是現(xiàn)在的標準來自各個國家，非常不一致。endprint

元器件制造商

技術上，毫米波是個挑戰(zhàn)。從元器件角度，希望以更低成本、更小尺寸覆蓋更多頻段。

今年發(fā)布的非標芯片組中，5G調制解調器（modem）方面，有高通Snapdragon X50（多模5GNR），期待在2019年用于智能手機；英特爾的W/mmWave RFIC（射頻芯片）。預計調制解調器/芯片組還會來自三星、華為等，在2019年之前不太可能推出元器件的供應商/廠商有MTK、聯(lián)芯、展訊等。

其中最大的5G挑戰(zhàn)還是RF（射頻）前端/無線電路徑設計，需要來同時支持低于6GHz和毫米波5G NR。

2019/2020年會出現(xiàn)的商業(yè)化元器件

在商業(yè)化市場中，預計2019/2020年之前沒有什么商業(yè)化的設計。在家用CPE（Customer PremiseEquipment，即接收wifi信號的無線終端接入設備）方面，5G固定無線接入將于2018年在美國發(fā)布，但目前還沒有具體細節(jié)。一種可能的解決方案是home（室內）5G天線，有線地接入到屋里的網關，然后再通過CPE在屋里進行寬帶覆蓋。另外，LTE CPE目前用于帶寬服務不好的地區(qū)（諸如較低帶寬的小型市場部分）。

另外還有汽車/信息娛樂，該部分標準還要細化，盡管很多人喜歡談論汽車/無人駕駛等話題，但實際上汽車制造商對5G是很保守的。現(xiàn)在大家仍然關注LTE的路線圖。

移動設備包括：移動的熱點，智能手機（2019年晚期上市），IoT/M2M模塊、平板電腦/二合-PC/筆記本電腦/新涌現(xiàn)設備（例如VR硬件）。

5G手機到2019年才會出現(xiàn)，2020年5G手機出貨量不會很高。這很容易理解，就像4G盡管201 0年推出，但直到2016年LTE終端才成為主流，包括功能手機和智能手機。

5G的應用和實施

5G的使用主要有三大類。

增強的無線寬帶，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。固定無線接入將成為第一個增長的起點。

大規(guī)模物聯(lián)網。也被稱為MTC（機器類通信）。特點是低功耗、低數(shù)據(jù)，并且有大量的接入。早期將始于NB-IoT開發(fā)。 第三是任務關鍵性服務。也稱為URLLC（超可靠極地延遲）。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。這需要巨大的技術創(chuàng)新，應用案例目前還很難預測。

1.增強的無線寬帶

據(jù)IHS Markit調查（圖3），201 6年第一個應用是增強的數(shù)字信號，之后是新的高清/4K內容，還有AR、VR、實時游戲等。

2.大規(guī)模物聯(lián)網

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、資產跟蹤管理、智慧城市、智慧農業(yè)等會在2030年之后成為常見的應用（如圖4）。

3.任務關鍵性服務

包括工業(yè)自動化、智慧電網、醫(yī)療、汽車、無人機等。和其他一些早期的IoT的應用相比，如圖5。

小結

5G標準的愿景非常美好，需要技術和設計來支持廣泛的應用 從低功耗與小帶寬，到極低延遲與高吞吐量。這需要大量技術創(chuàng)新。標準預期會階段性地完成。根據(jù)不同的應用，運營商有不同的戰(zhàn)略和時間表。5G的另一大挑戰(zhàn)是嘗試創(chuàng)造一個全球性的標準同時可以解決不同范圍的頻譜，否則很難獲得規(guī)模經濟。除此之外，5G正在建設，有點像3G和4G，關鍵是能夠找到適合5G計劃的應用。與此同時，移動、網絡運營商仍然在做LTE應用和商業(yè)探索，NB-IoT和Gigabit LTE最有可能率先實現(xiàn)。endprint