5G商用起步，融合應用蓬勃興起

（中國信息通信研究院，北京 100037）

1 5G加速商用

1.1 全球5G網絡建設加快

全球5G進入商用部署的關鍵階段。根據中國信息通信研究院的跟蹤統計：截至2019年9月30日，全球28個國家/地區的47家運營商開始商用5G；另有47個國家/地區的65家運營商明確了5G商用時間表，其中19個國家/地區的23家運營商計劃2019年商用，預計到2019年底提供5G商用的運營商有望超過70家。全球5G試驗范圍不斷擴大，共有90個國家/地區的232家運營商完成或正在進行5G試驗，194個試驗結果表明了所使用的頻譜（部分試驗涉及多個頻段）：118個5G試驗使用sub-6 GHz，67個5G試驗使用毫米波頻段；最常使用的試驗頻段為 3.5 GHz和 28 GHz，68個5G試驗在3.5 GHz上開展，41個5G試驗在28 GHz上開展[1]。

目前大多數運營商選擇非獨立組網（NSA）方式。該方式主要面向增強移動寬帶場景，以提升用戶速率和網絡容量為目標。由于獨立組網（SA）的標準比NSA凍結晚，且架構復雜度高，實施難度大，中國運營商正在對SA進行測試。在5G建網初期，運營商一般采用NSA方式，實現小規模商用，同時大力推進SA方式的使用，后續將以SA為目標加快5G商用網絡部署。

中國3大運營商已于2019年10月31日正式宣布啟動5G商用。截至9月底，3大運營商在全國范圍內已開通5G基站8.6萬個，其中廣東、北京、上海、浙江等省/直轄市的5G基站數量已經超過1萬個，北京、上海、廣州、深圳等一線城市在城區實現了5G網絡連片覆蓋。預計到2019年底，全中國開通的5G基站數量可以達到13萬個。

1.2 5G智能手機快速成熟

與4G相比，5G芯片的設計、研發、制造難度更高。一是為了保證后向兼容，5G芯片需要同時支持2G/3G/4G網絡，以及中低頻段和毫米波頻段，支持的模式數和頻段數更多，芯片的設計難度更高；二是5G要支持更大帶寬、更高的數據傳輸速率，對終端芯片的高速并行處理能力的要求大幅提升；三是為滿足5G高速率、低功耗要求，需要采用7 nm或10 nm等更加先進的半導體制程工藝進行流片。

由于智能手機產業日益成熟，5G智能手機的發展要快于預期。高通、海思等終端芯片企業于2019年第1季度發布了商用版本芯片；基于這些芯片產品的第一批5G旗艦手機在2019年年中或下半年上市，更多的5G手機將于2020年規模上市，并在未來1～2年內價格逐漸下降；2020年有望推出千元機，這將會使越來越多的普通用戶逐步用上5G手機。根據全球移動供應商協會（GSA）統計，截至2019年6月底，全球39家廠商共公布90款5G終端（不含地區限定、原型機等），其中手機25款，客戶前置設備（CPE）23款，5G模塊23款。從品牌來看，發布的終端有3/4集中在中國和韓國。根據中國信息通信研究院統計，截至2019年9月，中國5G手機為18款，5G手機的出貨量已經達到了78.7萬部[2]。

1.3 全球5G發展超預期

5G初期，其發展速度超出預期。從商用網絡部署速度、基站出貨量、終端款式等方面看，5G發展初期要比4G發展速度快。商用后第1年內，4G商用網絡共有16個，5G商用網絡預計達到70個；5G基站出貨量將是4G的29倍以上；從標準凍結到商用且終端發布數達到100款，4G用時2年，5G用時僅1年。根據全球移動通信系統協會（GSMA）數據顯示，截至2019第3季度，全球5G用戶數為477萬。其中，韓國用戶超過300萬，占據大部分市場份額。此外，5G用戶流量也遠高于4G，到2019年8月，韓國5G用戶人均每月使用流量（DOU）為25.2 GB，是4G用戶DOU的2.58倍。LG U+的5G用戶的日均數據使用量為1.3 GB，是4G用戶的3倍左右；在5G用戶數據量中，增強現實（AR）、虛擬現實（VR）內容比重超過2成。不過全球5G發展尚處于早期階段，運營商網絡覆蓋有限，同時缺乏與5G技術匹配的內容和應用，且手機終端價格相對昂貴。

美國4大移動運營商全部商用5G，Verizon、AT&T和T-Mobile均使用毫米波頻段，Sprint使用中頻頻段。4家運營商覆蓋城市重合度高；但覆蓋范圍非常有限，提供的均為增強移動寬帶（eMBB）業務，且大部分主要提供替代光纖的5G固定接入服務。

歐洲運營商加速5G商用步伐。以英國沃達豐為例，5G已經覆蓋了倫敦、加的夫、曼徹斯特、利物浦、格拉斯哥、布里斯托和伯明翰7個城市，提供三星 Galaxy S10 5G 或小米Mix 3終端。在資費方面，5G主要是基于速率定價，不限流量套餐，承諾“提速不提價，加量不加價”，入門級不限量套餐，月費23英鎊（約29美元），計劃于2019年底商用范圍擴大到19個城市。

2 5G融合應用體系與發展

2.1 5G融合應用體系

5G融合應用體系包括3大應用方向、4大通用應用和X類行業應用。隨著商用進程的全面開啟和網絡建設加速推進，5G與垂直行業的融合應用成為未來發展的關鍵所在。2019年，中國5G應用在廣度、深度、技術的創新性等方面都有一定的進步。各地方、各行業5G創新應用百花齊放，一些應用逐漸從單一化業務探索、試點示范階段進入體系化應用場景、復制推廣階段。從應用方向上看，5G應用包括產業數字化、智慧化生活、數字化治理3大方向；5G通用應用（即未來可能應用于各行業各種5G場景的應用）包括4K/8K超高清視頻、VR/AR、無人機/車/船、機器人4大類；5G還可以應用到工業、醫療、教育、安防等領域，將產生X類創新型行業應用，具體見圖1。

5G融合應用體系包括產業數字化、智慧化生活、數字化治理3大方向。在智慧化生活方面，5G不僅支持4K/8K超高清視頻、VR/AR、云游戲等文體娛樂業務，提供“不卡不頓不轉圈”的觀影體驗和“身臨其境”的沉浸式體驗，還帶來智能家居、云桌面等新的生活工作方式；在數字化治理方面，5G通過給城市管理、照明、抄表、停車、公共安全與應急處置等行業帶來新型智慧應用，提升社會治理能力和效率；在產業數字化方面，5G與工業、醫療、交通、金融、教育等行業融合發展，融入到研發、生產、管理、服務等環節，可滿足人、物、機器等各種要素之間的全連接，實現泛在深度互聯以及個性化定制，并通過重塑傳統產業發展模式，使行業變得更加數字化、網絡化、智能化。

5G融合應用體系包括4K/8K超高清視頻、VR/AR、無人機/車/船、機器人4大類通用應用。在能力增強方面，5G可支持未來視頻圖像分辨率向4K/8K演進，推動視頻采編傳播等多環節變革；5G云VR/AR借助云端渲染能力，在降低對終端硬件要求的同時提升沉浸體驗；5G為網聯無人機/車/船賦予實時超高清圖傳、遠程低時延控制、永遠在線等重要能力，提升運行效率；5G＋機器人云端大腦通過共享計算、存儲、數據和智能，可降低成本，助力機器人規模化部署。從應用范圍來看，該4類應用正逐步成為各個行業應用的重要組件，如4K/8K超高清視頻廣泛應用于賽事直播、工業檢測、遠程醫療會診、安防等領域，VR/AR支持游戲、教育、培訓、影視、金融、醫療等領域創新型應用，無人機/車/船、機器人擴大了工業、交通、醫療、環保、安防、物流等行業的服務范圍，提高了智能化水平。

圖1 5G融合應用體系

5G融合應用體系包括工業互聯網、醫療健康、智能電網、智慧金融、智慧城市等X類創新型應用。一方面，5G應用與各個領域融合都將產生新的應用場景，包括支持5G遠程工業控制、質量監測、環境監測等業務，滲透到輸電線路巡檢、變電設備及環境監測、用電信息采集等電力各個環節，支持遠程手術、移動查房、應急救援等醫療應用，優化和創新現有的金融服務模式及體驗，實現精細化城市管理和移動安防巡檢、生態環境監測等。另一方面，5G將與其他新一代信息技術深度融合，創造并發揮巨大的價值。由于5G大帶寬和低時延特性，很多業務場景將由本地轉向云端，數據采集量急劇增長。基于大數據分析和機器學習，將促進人工智能加速發展，給新產品、新業務、新模式帶來無限想象空間。

2.2 全球5G應用發展態勢

全球5G應用整體處于初期階段。根據中國信息通信研究院監測，截至2019年9月30日，全球135家運營商共進行或即將進行的5G應用試驗達到391項。VR/AR、4K/8K超高清視頻傳輸、固定無線接入是試驗最多的3類應用。在行業應用中，工業互聯網、車聯網、物聯網受到廣泛關注。整體來看，全球5G應用整體處于初期階段，現階段主要應用場景是增強型移動寬帶業務，行業融合應用仍在驗證和示范中。

美國家庭寬帶成為5G應用主要業務之一。美國4大移動運營商全部商用5G，在若干個重點城市推出服務，并相繼推出5G固定無線接入的服務；在工業互聯網方面，AT&T正在探索基于4K視頻的安全監測、VR/AR員工培訓及定位服務。與此同時，美國也在嘗試將5G與VR/AR用于醫療領域，幫助臨終患者減少慢性疼痛和焦慮等。美國聯邦通信委員會（FCC）通過采取一些舉措促進5G技術向精準農業、遠程醫療、智能交通等方面的創新步伐，如設立204億美元的“鄉村數字機遇基金”等。

歐盟5G應用涵蓋工業互聯網及其他多種應用場景。歐盟于2018年4月成立工業互聯與自動化5G聯盟（5G-ACIA），旨在推動5G在工業生產領域的落地。歐盟5G應用試驗涉及工業、農業、VR/AR、高清視頻、智慧城市、港口等多場景。英國伍斯特郡5G工廠探索使用5G進行預防性維護、遠程維修指導等應用；德國電信在漢堡港的船舶上安裝了5G傳感器以支持實時傳輸行駛軌跡和環境數據，還將交通燈接入5G網絡，遠程控制交通流量。

韓國出臺5G戰略，引領5G用戶發展。韓國“5G+”戰略選定5項核心服務和10大5G+戰略產業，其中5項核心服務是：沉浸式內容、智慧工廠、無人駕駛汽車、智慧城市、數字健康。在商用進展方面，韓國運營商針對VR/AR、游戲推出基于5G的內容和平臺活動。韓國運營商已經在多個領域開展5G應用展示與試點，如SK Telecom 的5G工廠解決方案包括多功能協作機器人、智能生產設備、小型自動駕駛機器人、擴增實境以及5G+AI的機器視覺，LG U+和漢陽大學的汽車控制與電子實驗室（ACE實驗室）展示了使用5G連接的自動駕駛汽車。

2.3 中國5G應用發展情況

中國舉辦5G應用大賽，培育5G應用生態。為推動5G發展，工業和信息化部連續2年舉辦“綻放杯”5G應用征集大賽：2018年首屆大賽，就得到了業界的廣泛關注和支持，共收到參賽項目334個，參與單位189家，涵蓋基礎運營企業、互聯網企業、科研院所等產業界各方力量，并發布了《“綻放杯”5G應用征集大賽白皮書》；2019年1月啟動了第2屆“綻放杯”5G應用征集大賽，陸續舉辦了浙江、上海、江蘇、四川和廣東等區域賽事，以及智慧城市、智慧生活、智慧工業、智慧醫療、智媒技術、云應用、車聯網和虛擬現實8個專題賽，收到的參賽項目共有3 731個（項目數量是2018年的10倍），參與單位約3 000多家，覆蓋了26個省（區、市）。2019年6月21日，在工業和信息化部指導下，中國信息通信研究院牽頭成立了5G應用產業方陣，立足于搭建5G應用的融合創新平臺，解決共性技術產業問題，形成5G應用產業鏈協同，實現了5G應用的孵化與推廣，并促進5G應用蓬勃發展。

全國紛紛布局5G，5G應用成為關注重點。北京、浙江、重慶、江西等地方政府積極出臺5G指導文件，強化政策保障。據統計，截至2019年9月底，中國各省市共出臺5G政策文件累計40余個，包括發展規劃、行動計劃、實施方案、基站規劃建設支持政策等，積極推進5G網絡建設、應用示范和產業發展。2018年，5G政策側重產業發展和網絡建設，而2019年出臺的政策將5G應用發展作為重點。此外，各地紛紛成立5G有關產業聯盟和研究機構，為5G發展搭建合作平臺和創新平臺。截至2019年9月底，中國共成立省市級5G聯盟累計50余個。

中國通信運營企業在重點城市、典型領域開展應用示范。中國移動成立了5G聯合創新中心，匯聚400余家成員單位，其5G+計劃提出面向工業、農業等14個重點行業進行5G應用開發，面向大眾重點開發5G超高清視頻、5G快游戲等應用；中國聯通網絡研究院設立了5G創新中心，下設新媒體、智能制造、智能網聯、智慧醫療、智慧教育、智慧城市等10個行業中心，并編制6大行業5G工作指引。中國電信積極開展5G+云創新業務、5G+行業應用和5G+工業互聯網3方面5G示范應用，包括智慧警務、智慧交通、智慧生態等共10大行業[3]。

3 未來發展與挑戰

在5G應用的發展節奏方面，5G初期以4G增強型業務為主；隨著新的產業能力的培養和加強，5G中后期將出現更多創新性應用。如圖2所示，初期（2019—2020年）5G網絡以NSA為主，支持eMBB業務，主要滿足大帶寬移動互聯網應用需求，如超高清視頻、下一代社交網絡、浸入式游戲、全息視頻等業務。超高清視頻類業務被認為是5G時代的先期落地場景，5G將支持4K/8K實現不卡頓的觀影體驗，并助力VR/AR打造高度沉浸感和強交互的應用場景。超高清視頻類業務在以在線互動課堂為引領的教育界、以遠程醫療診斷為初期探索的醫療界，以及觀眾浸入式體驗的文化體育界等民眾智慧生活方面會有亮眼表現。隨著5G網絡逐步向SA、高頻方向發展（2021—2023年），5G核心網實現服務化架構革命性變化，逐漸支持高可靠低時延通信（uRLLC）和中低速海量機器類通信（mMTC）等與5G行業應用關系緊密的業務，如車聯網中基于碰撞預警和車速引導的交通安全和效率類應用、工業互聯網中基于AR/VR的輔助設計和遠程培訓類應用以及物流跟蹤、智能抄表等。隨著5G網絡逐漸成熟和覆蓋完善（2023—2025年），遠程手術、全路況自動駕駛、云化機器人等行業應用場景進一步發展，5G促進社會各相關產業數字化的能力開始凸顯，并將大幅增強政府的數字化治理能力，進一步改善民眾智慧生活水平。

圖2 5G應用和網絡協同發展路線圖

5G將促進新一代信息技術加快發展。在智慧交通、智慧醫療、智慧安防、智能制造等領域，5G將與人工智能、大數據、云計算等技術相結合，創造并發揮巨大的價值。以人工智能為例，隨著核心算法的突破，人工智能迎來了新一輪爆發式增長。目前，人工智能在醫療、安防、智能制造等領域已經開始逐步應用。未來，通過部署海量物聯網傳感器，可以獲取的大數據將呈幾何級增長，并可以對這些數據進行清洗、分析、深度學習等工作。這對大規模數據傳輸和超算都提出非常高的要求，海量大數據帶來傳輸數據和連接終端的幾何級增長，而超算目前主要部署于超算中心從而產生較高的傳輸時延。5G的大帶寬、低時延特性結合邊緣計算技術能夠進一步提升人工智能的應用效能，降低時延。

5G融合應用剛剛起步，多個環節尚須進一步貫通。首先，5G在行業領域的網絡建設和運維方面與4G有很大不同，例如無人機物流和巡檢需要沿航線進行對天覆蓋，工業檢測、遠程會診等需要超高清視頻等海量數據上傳，對網絡上行帶寬要求遠高于下行帶寬。其次，由于各個垂直行業的信息化基礎參差不齊、需求千差萬別，對融合應用的認識不同、標準不同，客觀上導致形成一定的融合壁壘。再次，5G行業應用暫未形成清晰的商業模式，碎片化的行業需求意味著難以大規模復制推廣，還需要不同產業領域協同探索合作共贏的商業模式。最后，5G應用和網絡、終端、基礎軟硬件間的協同仍需進一步加強，需要面向不同行業新場景、新需求，重新研制新的軟硬件產品。

4 結束語

5G商用剛剛起步，融合應用方興未艾，且正朝著產業數字化、智慧生活化、社會化治理3個方向發展。展望未來，更多創新應用蓬勃興起，新業務、新應用、新業態隨之而來，為中國數字經濟發展帶來新的動力和活力。未來5G的發展需打造高質量網絡，加強網絡和應用的匹配性研究，創新體制與機制，吸引全社會各行業各領域參與5G應用創新，打通產業鏈、資金鏈、創新鏈，建立貫通端、管、云、邊、用各環節的、完備的5G產業生態體系，加快5G融合應用的成熟，促進產業生態建設。