全球5G 發(fā)展綜述

武文星，劉瑞婷

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

5G 作為下一代移動通信技術(shù)，具備高帶寬、低延時、大連接特性，將與人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)深度融合，拉動網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資需求，促進傳統(tǒng)各行各業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)型升級，已經(jīng)成為全球范圍的關(guān)注重點和競爭焦點。

全球主要大國都大力推動5G 競賽，將5G 上升到國家戰(zhàn)略高度，從頻譜、標準、產(chǎn)業(yè)鏈等多個環(huán)境大力推動5G 的發(fā)展，5G產(chǎn)業(yè)鏈也基本成熟，5G 商用浪潮即將掀起。

1 頻譜進展

根據(jù)全球移動設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會（GSA）2019年2月發(fā)布的報告顯示，全球已經(jīng)有21個國家/地區(qū)發(fā)布了5G 頻譜拍賣或5G 商用牌照發(fā)放計劃。涉及頻段主要包括3.5GHz、4.9GHz 附近的中頻段以及26GHz、28GHz 附近的高頻段的5G 頻譜。其美國、日韓、歐洲、中國等主要國家和地區(qū)都發(fā)布了其5G 頻譜規(guī)劃。

1.1 國外頻譜工作開展情況

1.1.1 美國

美國頻譜戰(zhàn)略關(guān)注5G 高頻、中頻、低頻三大頻段范圍。FCC 規(guī)劃了豐富的高頻資源，重視中頻的共享，積極釋放低頻資源。在高頻段方面，美國于2016年7月和2017年11月份兩次發(fā)布了5G 頻率計劃，共計12.55GHz 授權(quán)頻率用于5G（包括24.25-24.45GHz、24.75-25.25GHz、47.2-48.2GHz、27.5-28.35GHz、37-40GHz、64-71GHz 等頻段）。2018 年11 月美國啟動了28GHz 的5G 頻譜拍賣，并于2019年1月完成了首輪拍賣。預(yù)計美國很快將開始24GHz 的頻譜拍賣，隨后將在2019年下半年完成其余毫米波頻段拍賣。在中頻段方面，美國3550-3700MHz 頻段的使用與全球大部分國家有區(qū)別，目前主要應(yīng)用于軍用雷達。為促進中頻頻譜共享，美國于2018年7月公開征求意見，推動將3.7-4.2GHz 頻段通過靈活使用的方式支持5G 系統(tǒng)與現(xiàn)有其他業(yè)務(wù)共享，并提出了該頻段5G 與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的相關(guān)建議措施。目前AT&T 已經(jīng)正式向FCC 提出在3.5GHz 頻段進行5G 設(shè)備測試的特殊臨時權(quán)限。此外，美國運營商Sprint 還擁有可用于5G 建設(shè)的2.5GHz 頻段的中頻資源。在低頻方面，美國積極釋放低頻資源。2017 年4 月，美國FCC 完成600MHz 頻譜拍賣，釋放出2×35MHz 帶寬頻段，其中T-Mobile 獲得約30.8MHz 帶寬的600M 頻段，Dish 獲得約17.8MHz 帶寬。目前T-Mobile 正計劃用600MHz 來部署5G。若T-Mobile 與Sprint 完成合并，則其600MHz 可進行全國性的5G 覆蓋，2.5GHz 可進行熱點地區(qū)的容量覆蓋。

1.1.2 韓國

韓國政府早在2016年對低頻700M 頻譜資源進行了拍賣，但由于頻譜價格太昂貴，三大運營商均未參與拍賣。在中頻和高頻，韓國于2018年6月在3.5GHz 和28GHz 頻段分別完成了280MHz和2400MHz 頻率資源的拍賣。但目前韓國三大運營商5G 的商用均是基于3.5GHz，同時也都積極開展28GHz 的5G 試驗。

1.1.3 日本

日本的5G 頻譜規(guī)劃主要聚焦在3600-3800MHz、4400-4900MHz 和27.5-29.5GHz 頻段。

日 本 計 劃2019 年3 月 分 配3.6-4.2GHz 和4.4-4.9GHz 和27-29.5GHz 頻段的5G 頻率，并計劃2020年前在43.5GHz 以下毫米波頻段為5G 爭取更多頻譜。

1.1.4 歐盟

歐洲發(fā)布統(tǒng)一的5G 頻譜戰(zhàn)略，全面提供低中高頻資源。2016 年11 月和2018 年1 月，歐盟發(fā)布了兩次統(tǒng)一的頻譜觀點，計劃為5G 全面爭取700MHz、3400-3800MHz 和24.25-27.5GHz等頻段資源，并明確指出3400-3800MHz 是2020年前歐洲5G 系統(tǒng)的主要頻段。

1.2 國內(nèi)頻譜工作開展情況

中國三大運營商于2018年12月初獲得了工信部頒發(fā)的全國范圍5G 中低頻試驗頻率使用許可。中國聯(lián)通和中國電信均獲3.5GHz 各100MHz 帶寬的頻段，中國移動獲2.6GHz（160MHz帶寬）和4.9GHz（100MHz 帶寬）頻段。廣電網(wǎng)絡(luò)宣布已獲得工信部同意將參與5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，目前正在積極申請移動通信資質(zhì)和5G 試驗牌照，有望獲得60M 的4.9GHz 頻段的5G 牌照，但其部分700MHz 頻段可能交回由工信部重新分配。在毫米波頻段，工信部2019年將適時發(fā)布5G 系統(tǒng)部分毫米波頻段頻率使用規(guī)劃。

1.3 5G 標準進展

5G 標準工作主要集中在3GPPR15和R16，包括無線接入網(wǎng)及核心網(wǎng)。其目前基于3GPPR15的5G 標準已經(jīng)凍結(jié)，最新版本已具備商用條件。3GPP 根據(jù)各國運營商不同網(wǎng)絡(luò)部署需求及完成時間，將R15的5G 標準分為三個版本，其中，Earlydrop（早期版本），即5GNSA（非獨立部署）標準，主要基于Option3組網(wǎng)方案，2017年12月凍結(jié)；Maindrop（主要版本），即5GSA（獨立部署）標準，主要基于Option2組網(wǎng)方案，2018年6月凍結(jié)；Latedrop（晚期版本），包含其他優(yōu)先級較低的混合架構(gòu)的組網(wǎng)方案，主要基于Option4、Option7等組網(wǎng)方案，將推遲到2019年3月凍結(jié)。

3GPP5G標準進程

其中，5GNSA 和SA 標準是主流運營商的關(guān)注重點。雖然其標準版本凍結(jié)時間較早，但仍遺留不少重要技術(shù)問題亟待解決和完善，其根據(jù)業(yè)內(nèi)共識，2018年12月最新發(fā)布的5G（NSA 及SA）標準版本，才能夠滿足5G 產(chǎn)業(yè)正式商用的基本條件。另外，由于Latedrop 版本不符合國際主流運營商及中國運營商的5G 部署需求，該版本的延期不會影響早期全球5G 商用進程。

2 5G 產(chǎn)業(yè)進展

5G 產(chǎn)業(yè)進展主要從全球主要地區(qū)主要運營商5G 部署情況、5G 主流芯片及終端、5G 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品及5G 創(chuàng)新業(yè)務(wù)發(fā)展等方面分析和闡述5G 產(chǎn)業(yè)進展情況。

2.1 運營商部署進展及計劃

2019年是全球5G 運營商競爭部署的關(guān)鍵一年。截止到2019年2月，已有21個國家完成了5G 專用頻譜拍賣，12個運營商宣布5G 正式商用，其中商用規(guī)模較大的有美國的Verizon、AT&T以及韓國的SKT、KT 及LGU+。

美國運營商Verizon 早在2018 年10 月就基于其自研標準（V5G），在28GHz 毫米波頻段部署5GFWA 固定無線接入的服務(wù)——“5GHome”，目前已在4 個城市開通服務(wù)，后期計劃將FWA 服務(wù)升級為3GPP5G 國際標準。目前，Verizon 是美國第四大寬帶服務(wù)商，市場占比為6%。Verizon 期望通過FWA 的快速部署，在短時間內(nèi)在美國3，000萬家庭潛在市場形成先發(fā)優(yōu)勢，搶跑5G 時代的固定寬帶市場。美國運營商AT&T 于2018 年12月宣布在美國12個城市正式商用5G 移動服務(wù)，采用3GPP 標準，目前主要提供基于5G 的移動熱點服務(wù)。此外，AT&T 計劃2019年底開始提供基于LTE 的FWA，后續(xù)將升級到5GFWA 服務(wù)。

韓國三大運營商在2018年12月推出5G 商用服務(wù)，計劃初期以3.5GHz 為主實現(xiàn)5G 全國性或主要城市覆蓋，后續(xù)使用28GHz用于熱點和主要道路覆蓋，主要面向企業(yè)用戶提供固定及移動無線接入服務(wù)。韓國三家運營商均采用NSA 和SA 共存的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，初期為NSA 架構(gòu)，后期向SA 架構(gòu)演進。終端方面，目前韓國市場的5G 終端產(chǎn)品為華為的5GCPE 和三星的5G 移動熱點設(shè)備，計劃在2019年3月推出首款三星的5G 商用手機。

中國三大運營商均計劃2019年實現(xiàn)5G 預(yù)商用，2020年進行大規(guī)模商用。中國聯(lián)通在全國17個城市開展5G 規(guī)模試點，同時做好產(chǎn)業(yè)布局，聚焦重點生態(tài)。中國移動全面推動5G 試驗及建設(shè)，并在車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、智能制造等垂直行業(yè)積極布局，打造5G 多樣化生態(tài)系統(tǒng)。中國電信的5G 網(wǎng)絡(luò)方案優(yōu)先選擇SA 部署，堅持多網(wǎng)協(xié)同、分階段演進和技術(shù)經(jīng)濟性原則，打造5G 智能生態(tài)，從標準、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、終端四個方面，全面推動5G 發(fā)展。

2.2 5G 芯片及終端

5G 商用初期，預(yù)期5G 消費類終端將以仍以智能手機為主。首發(fā)5G 手機將為各品牌的旗艦機型，價格高、功能全。多種形態(tài)的消費類新型終端雖然出貨量小，但增長速度快，將是5G 重要的終端類型，如上網(wǎng)本、移動路由器、AR/VR 設(shè)備等?；?G 的行業(yè)終端也將成為未來5G 終端產(chǎn)業(yè)的重要部分，如行業(yè)CPE，無人機，車載終端等，但需要根據(jù)使用場景和產(chǎn)品形成定制化方案。中國作為5G 發(fā)展的第一梯隊，既擁有首發(fā)5G 運營商的領(lǐng)先優(yōu)勢，又存在著開拓5G 市場及業(yè)務(wù)的風(fēng)險。據(jù)賽迪預(yù)測，到2021年，市場上5G 手機銷售占比將達到10%。

芯片是推動5G 終端發(fā)展的關(guān)鍵因素。高通在5G 手機芯片平臺方面仍然領(lǐng)先，已在2019年率先推出僅支持NSA 的芯片產(chǎn)品，成為首批5G 智能手機產(chǎn)品的第一選擇。目前，計劃采用高通X50平臺實現(xiàn)5G 智能手機首發(fā)的國內(nèi)終端廠家有OPPO、vivo、小米、中興、Oneplus（1 加）、聯(lián)想等，國外終端廠家有三星、HTC、LG 等。預(yù)期在2019 年上半年，將有5G 手機陸續(xù)發(fā)布，但在國內(nèi)市場，將以友好體驗為主，不具備向普通消費者正式商用的條件。到2019年底，主流芯片廠家才會陸續(xù)推出面向商用手機的5G 系統(tǒng)級（SoC）芯片平臺，預(yù)計到2020年，5G 終端將開始真正被消費者廣泛使用。

2.3 設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

主設(shè)備商四足鼎立（華為、愛立信、中興和諾基亞），中國廠商崛起。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是移動通信系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，主要包括無線、傳輸、核心網(wǎng)及業(yè)務(wù)承載支撐等系統(tǒng)設(shè)備，占5G 總投資近40%?？v觀從1G 到4G 的競爭格局，主設(shè)備產(chǎn)業(yè)一直都是國家之間競爭水平和綜合實力對比的體現(xiàn)。我國主設(shè)備商華為和中興憑借4G時代技術(shù)標準和產(chǎn)品研發(fā)的經(jīng)驗累積，已成為全球前四大設(shè)備商。預(yù)計在5G 時期，這一格局仍將保持。根據(jù)中國IMT-20205G 推進組近期完成的第三階段測試結(jié)果，目前5G 基站和核心網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)能夠支持非獨立NSA 和獨立SA 組網(wǎng)模式，主要功能符合預(yù)期，這標志著5G 主設(shè)備已具備預(yù)商用條件。

上游芯片制造業(yè)主要由美國企業(yè)把控，中國芯片制造有望突破。在全球化趨勢下，主設(shè)備商產(chǎn)品設(shè)計和材料采購中，往往會選擇采用部分其他國家更優(yōu)質(zhì)的器件或技術(shù)，以實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。上游產(chǎn)業(yè)芯片制造則主要由美國企業(yè)把控。華為和中興主設(shè)備基帶芯片、射頻芯片、關(guān)鍵元器件仍對美國高通、Avago、TI 等有較高的依賴程度。隨著我國對芯片制造重視程度的不斷提高，我國芯片產(chǎn)業(yè)正不斷加大對芯片研發(fā)的投資力度，以減少對美國芯片產(chǎn)品的依賴度。近期，華為已經(jīng)發(fā)布全球首款5G 基站芯片“天罡”，實現(xiàn)我國5G 基站芯片研發(fā)的重要突破。2.45G 應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展趨勢

目前5G 三大應(yīng)用場景中，eMBB（增強移動寬帶）業(yè)務(wù)成熟度最高，預(yù)計在2020年5G 第一階段部署時率先商用；uRLLC（超高可靠低時延）的標準尚在制定中，預(yù)計2022年將具備商用條件。從保護現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)投資的角度出發(fā)，5GmMTC（海量機器通信）技術(shù)將是現(xiàn)有NB-IoT/eMTC 技術(shù)的升級及演進。短期內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將仍以現(xiàn)有技術(shù)為主。

5G 部署前期，以面向消費類（2C）業(yè)務(wù)為主要發(fā)展重點。VR/AR 將是5G 部署初期的典型業(yè)務(wù)。5G 的大帶寬和低時延將有效緩解4G 時代不能滿足的VR 體驗的眩暈感。運營商可率先借助VR/AR 應(yīng)用切入直播、教育、醫(yī)療、游戲等重點垂直行業(yè)，搶占市場先機。根據(jù)Ovum 預(yù)測，到2028年，中國將成為全球最大的VR 和AR 市場，直接營收將超過150億美元。高清視頻也將是5G 部署初期的熱點，4k/8k 視頻應(yīng)用成為基礎(chǔ)。預(yù)計到2028年，僅僅是消費者在視頻、音樂和游戲上的支出就會增加近一倍，全球總體量將達到近1，500億美元。

5G 行業(yè)應(yīng)用（2B）將成為中遠期5G 應(yīng)用創(chuàng)新的關(guān)鍵。隨著消費互聯(lián)網(wǎng)的進一步飽和，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為5G 應(yīng)用發(fā)展的藍海。運營商正在提前布局垂直行業(yè)領(lǐng)域，包括制造、能源、醫(yī)療、教育、交通等，抓住5G 機遇，以網(wǎng)絡(luò)長板為基礎(chǔ)，打造云網(wǎng)一體的泛智能化網(wǎng)絡(luò)，定位數(shù)字經(jīng)濟時代的使能者，獲得生態(tài)紅利。一方面，通過建立產(chǎn)業(yè)合作平臺，推進通信運營企業(yè)和其他重點產(chǎn)業(yè)單位的合作對接，推進5G 在重點行業(yè)應(yīng)用方面的研究和示范。另一方面，推動相關(guān)政策、法規(guī)完善，積極出臺激勵措施推進跨行業(yè)合作，營造產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，推動各領(lǐng)域應(yīng)用的融合發(fā)展。隨著5G 標準的完善和產(chǎn)業(yè)鏈的進一步成熟，5G 商用的步伐也越來越快，2019年中國將正式實現(xiàn)5G 的預(yù)商用，2020將實現(xiàn)大規(guī)模正式商用。從技術(shù)來看，5G 技術(shù)已經(jīng)成熟，從實驗室到運營商，再到大規(guī)模的商用部署只是時間問題。但5G 的成功商用仍面臨一些挑戰(zhàn)。

3 5G 發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)

一是網(wǎng)絡(luò)投資成本的挑戰(zhàn)。從成本來看，若要大規(guī)模推進5G 商業(yè)化，必須建立更多的大中型基站及密集的微型基站群，預(yù)計5G 站點密度至少為4G 的1.5倍，室外基站總數(shù)超過600萬，網(wǎng)絡(luò)投資約為4G 的4倍、將超過2萬億元。5G 網(wǎng)絡(luò)部署方面，由于使用較高的頻率，5G 除了滿足個人移動通信需求外，還要滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等實時性、可靠性、安全性要求更高的行業(yè)應(yīng)用需求，因此5G 網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量要求更高，需要更高的投入。另外，4G 已部署5年但還未完全收回投資，履行提速降費責(zé)任而陷入“增量不增收”的困境，使得運營商在推進5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時將面臨較大的資金壓力。如此下來，運營商前期的投入大、利潤低、加大了運營風(fēng)險。

二是終端普及的挑戰(zhàn)。5G 終端方面，按照通信行業(yè)發(fā)展的普遍規(guī)律，每一次移動通信技術(shù)的更新?lián)Q代，終端的發(fā)展總會滯后于網(wǎng)絡(luò)半年以上時間。沒有5G 終端的快速普及，5G 網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的價值將無法快速實現(xiàn)。因此要加快5G 商用步伐，讓5G 快速惠及民生，助力我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，迫切需要終端與網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展。另外，5G 時代的終端類型，不僅僅是智能手機，還有各種各類的行業(yè)終端。行業(yè)終端的通信核心是5G 模組，在初期推廣過程中將面臨規(guī)模小、成本高、利潤低、見效慢等問題，因此快速降低5G 模組成本、加快推動5G 行業(yè)終端規(guī)模發(fā)展，將成為加快5G 商用需要解決的問題。

三是面向消費者的創(chuàng)新業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)。從消費者角度來看，雖然5G 相比于4G 在通信速度、應(yīng)用場景上都有質(zhì)的飛躍，但目前尚未有創(chuàng)新的商業(yè)模式出現(xiàn)，而且基于個人用戶的高清視頻消費場景目前面臨著內(nèi)容資源欠缺的問題。因為體驗做不好，也就意味著沒有更多的消費者去做消費升級，因此可能造成5G 的市場占有率不足。

4 結(jié)束語

5G 作為全球新一輪經(jīng)濟增長的驅(qū)動力，擁有無限的市場機遇，全球產(chǎn)業(yè)界正在齊心協(xié)力，努力從技術(shù)標準、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用等多個方面攜手并進，全面推動5G 的成功商用，力爭實現(xiàn)“5G 改變社會”的夢想。