商用后5G技術專利布局演進分析

馮敏　李清濤　趙紅

摘? 要：在5G商用的背景下，針對增強移動寬帶、海量機器類通信、超高可靠低時延通信三大5G應用場景的技術專利分布情況進行分析。從專利申請、公開數量、專利申請人情況、國別情況、5G標準關鍵專利等不同維度全面系統地分析了5G商用后三大應用場景下我國通信企業的技術優勢。為5G商用后下一步技術的發展方向提供引導。

關鍵詞：5G技術;專利布局;標準必要專利;專利技術

中圖分類號：G306? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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，世界各國陸續加大了對5G研發和應用的力度。2019年4月，韓國、美國相繼宣布5G商用[1，2]。2019年6月，工信部頒發了5G商用牌照，標志著我國5G商用進程的開啟。5G的應用場景目前主要涉及到：增強移動寬帶、海量機器類通信、超高可靠性低時延通信[3]。增強移動寬帶將涉及到以視頻、移動支付等為代表的消費互聯網領域，并進一步催生移動互聯網的新業務;海量機器類通信主要為物聯網的建設提供有力支撐;超高可靠性低時延通信將進一步助力工業互聯網、車聯網的應用[4-6]。

基于5G商用后對移動通信技術發展趨勢研究課題的支持，通過對商用后5G技術專利的布局演進情況進行檢索、分析，結合5G應用場景，對后5G時代技術走向進行預測，為5G商用的發展方向提供導航支持與技術引導。

1? 5G應用場景專利布局分析

本文采用IncoPat為主要檢索數據庫，以“增強移動寬帶”“海量機器類通信”“超高可靠性低時延通信”等作為技術關鍵詞，結合相應分類號對5G應用場景專利進行了全面檢索。

1.1? 增強移動寬帶場景的專利布局

5G的三大應用場景中，增強移動寬帶是其第一個正式商用的場景，其特點是速率高。4G時代的視頻業務將通過AR/VR、云游戲、超高清視頻等業務的形式在5G時代繼續大放異彩。2019年韓國推進5G商用，運行營商紛紛推出VR業務。到2019年6月的統計中25%的5G流量來自AR/VR業務[7-9]。2019年3月，工業和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯合印發《超高清視頻產業發展行動計劃（2019—2022年）》，預計到2021年具備每天100小時超高清節目制作能力;到2022年4K全面普及、超高清用戶2億、產業規模達4萬億元[10]。

通過對5G在增強移動寬帶場景的專利分析，如圖1所示，作為5G商用的第一個落地場景，其專利申請數量在2015年和2017年達到峰值后逐年下降。這與4G時代高移動寬帶業務的使用和對5G增強移動寬帶場景的期望有關[11]。圖2給出增強移動寬帶場景下專利的公開趨勢，可見專利公開數量目前還是延續一定的增長趨勢，特別通過2018—2019年間較2015—2017年的比較可見，伴隨5G的發展使得一度趨緩的專利公開數量有了大幅的提升。但通過與圖1對照可以預見，這種增幅持續性有限。

圖3給出增強移動寬帶場景專利申請人的情況，可見可見高通股份有限公司（Qualcomm）、美國電話電報公司（AT&T）、LG等公司在該領域延續其在3G、4G時期的研究優勢，保持較高專利申請量。

圖4給出專利公開國別和組織的情況?？梢娒绹?、中國、韓國仍是專利競爭比較激烈的三個國家。韓國是第一個宣布5G商用的國家，并且基于增強移動寬帶的AR/VR業務進展較為迅速。美國緊隨韓國，主要電信運營商都開始了增強移動寬帶的部署。

1.2? 海量機器類通信場景的專利布局

海量機器類通信是面向廣域低功耗覆蓋的物聯網服務。物聯網的發展使得通信終端的數量和密度遠遠超過了4G的承受能力，5G的出現將為物聯網的大規模建設提供有力的支撐。為解決大量IoT設備的聯網問題，5G專門設計了海量機器類通信場景的應用。

由海量機器類通信場景下專利申請的趨勢圖5可見，此類申請在2017年起有一個明顯增長過程，之后一直熱度不減。海量機器類通信場景下專利的公開趨勢反映更加明顯，如圖6所示，2018、2019年專利公開數量逐年攀升。究其原因與物聯網設備的連接總數增加的關系密切，2018年設備連接數有108億，預計2024年將達到222億。可見該場景是未來5G商用后專利及技術演進的熱點。

圖7給出海量機器類通信場景專利申請人情況，可見雖然高通、LG等公司在該領域有一定的研究優勢，但與增強移動寬帶場景下相比，中國的華為、中興公司進展迅速。圖8給出專利公開國別、地區和組織的情況。可見美國、中國專利競爭激烈，世界知識產權組織公開的專利數量也比較大，說明該場景是未來5G商用后專利爭奪的熱點。

1.3? 超高可靠性低時延通信場景的專利布局

超高可靠低時延通信場景，用以滿足面向遠程醫療、工業設備、車輛等物體的通信需求。在這種場景下，傳輸的控制面時延只有1毫秒，超越了人的觸覺極限;同時，可以支持500千米/時的高速移動環境下通信。超高可靠低延時通信將大大助力工業互聯網、車聯網中的新應用。

超高可靠低時延通信場景下專利申請的趨勢如圖9所示，此類專利申請量在2016年后顯著提升，而且數量居三類場景之首。圖10給出超高可靠低時延通信場景下專利的公開趨勢，可見短短兩年專利公開數量突破萬件。究其原因與工業互聯網、車聯網中的應用需求關系密切，5G網絡提供的高可靠、高帶寬、低時延的通信特性，在環境感知、數據學習、判決決策、快速反應、路線優化等方面，為車聯網應用的落地提供更有力的技術支撐。該場景將是5G商用后技術演進的熱點。

圖11給出超高可靠低時延通信場景專利申請人情況，華為專利布局迅速，趕超高通、LG等公司。圖12給出專利公開國別、地區和組織的情況?？梢妬喬貐^是專利布局的熱點，說明該場景將是未來5G商用后專利爭奪的熱點。

1.4? 5G標準關鍵專利分析

2019年7月，德國專利數據公司IPlytics在其報告《誰在引領5G專利（Who is leading the 5G patent race？）》[12]中給出了對5G標準關鍵專利（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，在海量機器類通信、超高可靠低時延通信應用場景下將大有作為。

2? 后5G/6G技術的研究

在5G三大應用場景中，增強移動寬帶作為第一個正式商用的場景，為大視頻業務應用提供了技術支撐。之后其演進路線將沿著5G與AR/VR、云游戲和超高清視頻相結合的方向前進。5G的海量機器類通信應用、超高可靠性低時延通信場景應用給傳統的物聯網賦予了新的含義，5G與智慧城市、車聯網、工業互聯網相結合的研究是之后的研究方向。

雖然5G相關場景的應用尚處在逐步實現階段。5G后甚至6G技術的研究已經起步。2019年11月，科技部會同國家發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發工作啟動會，推動6G技術研發工作實施。普遍認為將來6G將會被用于空間通信、智能交互、觸覺互聯網、情感和觸覺交流、多感官混合現實、機器間協同、全自動交通等場景。

3? 結? 論

5G商用后，針對其在增強移動寬帶、海量機器類通信、超高可靠低時延通信三大應用場景下的技術專利情況進行分析，可見增強移動寬帶場景下5G相關技術較為成熟，專利布局也比較早，國外公司的技術優勢較為明顯。海量機器類通信、超高可靠低時延通信應用場景下5G相關技術是當前研究的熱點，也是5G專利布局的熱點。以華為為代表的中國公司在這兩個領域表現突出，同時在5G標準關鍵專利中具有很高的話語權。5G商用的同時，我國積極開展后5G/6G技術的研究，使優勢得以保持、提升。

參考文獻：

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[11] 趙紹剛，李岳夢.5G：開啟未來無線通信創新之路 [M].北京：電子工業出版社，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：移動通信。