廣東后5G技術(shù)發(fā)展探析

魏亞運(yùn)，張祥宇，王 勇，李子愚

（1.廣東省技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究發(fā)展中心，廣東廣州 510070；2.科技部科技評(píng)估中心，北京 100081）

1 研究背景

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th generation mobile communication technology，5G）作為當(dāng)前熱度最高、投資力度最大的高新技術(shù)領(lǐng)域之一，已成為國(guó)內(nèi)外移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，構(gòu)建高速、移動(dòng)、安全、泛在的信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要基石［1］。其大帶寬、低時(shí)延、海量連接等特性，將使通信網(wǎng)絡(luò)從人與人的通信突破到人與物、物與物的互聯(lián)互通，推動(dòng)全社會(huì)進(jìn)入“萬(wàn)物互聯(lián)”新時(shí)代。廣東作為我國(guó)5G創(chuàng)新最活躍、產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度最快的地區(qū)之一［2］，經(jīng)過(guò)多年努力，已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈，并在基站建設(shè)、市場(chǎng)培育、5G技術(shù)商用試驗(yàn)及垂直領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用等方面位居全國(guó)前列，成為支撐我國(guó)新一代電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。

從1G開(kāi)始，每一代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展都要依托前一代核心技術(shù)的演進(jìn)［3］。隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)部署，越來(lái)越多的通信技術(shù)研究機(jī)構(gòu)及研究人員開(kāi)始著手研究下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)［4］，提 出了包括5.5G（5G-Advanced）、B5G（Beyond 5G）和6G、7G在內(nèi)的后5G技術(shù)概念［5］，全球多國(guó)開(kāi)始啟動(dòng)后5G技術(shù)研究，搶占下一代通信技術(shù)戰(zhàn)略地位的制高點(diǎn)。5.5G和B5G作為5G技術(shù)演進(jìn)及通信網(wǎng)絡(luò)能力升級(jí)之路上的過(guò)渡節(jié)點(diǎn)，將在5G規(guī)模應(yīng)用方面扮演重要角色；7G目前還停留在理論概念階段，在公開(kāi)資料中尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)研究進(jìn)展；而6G作為下一代通信系統(tǒng)的代名詞，得到了多國(guó)研究機(jī)構(gòu)和人員的高度重視，是后5G時(shí)代毫無(wú)爭(zhēng)議的主流研究方向。

文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于后5G發(fā)展的研究不多，部分學(xué)者從具體技術(shù)角度對(duì)后5G發(fā)展進(jìn)行了分析。如，楊蕪等［6］對(duì)部署5G和后5G對(duì)互聯(lián)網(wǎng)主干產(chǎn)生的影響進(jìn)行了定量和定性研究，得出會(huì)引起流量增加、傳輸時(shí)延占比增大、帶寬瓶頸從接入網(wǎng)轉(zhuǎn)向主干網(wǎng)的結(jié)論；Duan［7］對(duì)后5G與6G天線系統(tǒng)技術(shù)演進(jìn)與創(chuàng)新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述；楊一夫等［8］針對(duì)面向后5G的非正交多址技術(shù)開(kāi)展了分析和概括；陳亮等［9］研究了三維顯示業(yè)務(wù)對(duì)后5G網(wǎng)絡(luò)承載能力的影響；羅雪梅［10］對(duì)后5G時(shí)代通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。

鑒于當(dāng)前從具體地區(qū)層面來(lái)分析后5G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和戰(zhàn)略的研究還鮮見(jiàn)，本研究選取在5G發(fā)展方面具有一定代表性的廣東，從廣東5G技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用現(xiàn)狀、后5G技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)等多個(gè)維度綜合分析，梳理存在的問(wèn)題和機(jī)遇，探討廣東后5G布局，并提出對(duì)策建議，以期為廣東延續(xù)和確保后5G技術(shù)優(yōu)勢(shì)提供參考。

2 國(guó)內(nèi)外5G和后5G發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 5G技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

早在2013年年初，歐盟就在第七框架計(jì)劃中啟動(dòng)了面向5G研發(fā)的METIS項(xiàng)目，項(xiàng)目由華為等29個(gè)參與方共同承擔(dān)［11］。全球多個(gè)國(guó)家就5G發(fā)展愿景、關(guān)鍵技術(shù)、備選頻段和應(yīng)用場(chǎng)景等展開(kāi)廣泛的研討，力求早日達(dá)成共識(shí)，推動(dòng)5G有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程［12］。自2019年以來(lái)，全球多個(gè)國(guó)家相繼啟動(dòng)5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目前已有72個(gè)國(guó)家的176家運(yùn)營(yíng)商正式開(kāi)展5G商用服務(wù)，461家運(yùn)營(yíng)商正在以測(cè)試驗(yàn)證和計(jì)劃部署等形式投資5G網(wǎng)絡(luò)［13］。其中，歐洲、亞太、北美屬于5G的先發(fā)地區(qū)，已經(jīng)基本完成了5G網(wǎng)絡(luò)的商用；南亞、東歐、北非、中南美洲等地區(qū)也緊隨其后，進(jìn)行5G部署和預(yù)商用；撒哈拉以南的非洲，絕大部分地區(qū)5G尚屬空白［14］。

我國(guó)5G技術(shù)研發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)布局受到政府高度重視，國(guó)家863計(jì)劃在2013年6月和2014年3月先后啟動(dòng)了5G重大項(xiàng)目一期和二期研究課題，部署5G關(guān)鍵技術(shù)研究［1］。近年來(lái)，我國(guó)加大力度搭建5G研發(fā)平臺(tái)，加強(qiáng)5G國(guó)際合作，相關(guān)專利數(shù)量不斷增加，技術(shù)試驗(yàn)有序開(kāi)展，5G業(yè)已具備良好的商用基礎(chǔ)。目前我國(guó)的5G技術(shù)及應(yīng)用處于全球領(lǐng)先地位。技術(shù)方面，根據(jù)國(guó)際知名專利數(shù)據(jù)公司IPLytics在2020年1月發(fā)布的專利分析報(bào)告，5G核心專利有34%被我國(guó)企業(yè)掌握，位列全球首位［15］。應(yīng)用方面，我國(guó)的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度最快、規(guī)模最大。截至2021年8月，我國(guó)已建成5G基站超過(guò)100萬(wàn)個(gè)，占全球70%以上，已覆蓋全國(guó)所有的地市級(jí)城市、95%以上縣城城區(qū)和35%鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，5G終端連接數(shù)超過(guò)4億個(gè)［16］。同時(shí)，我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)快速融合，積極探索商業(yè)應(yīng)用，在媒體、工業(yè)制造、礦山、醫(yī)療、教育、港口、軌道交通等垂直行業(yè)的5G應(yīng)用模式日漸清晰，5G對(duì)實(shí)體經(jīng)濟(jì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)逐步發(fā)揮出重要作用［17］。

2.2 后5G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2018年，國(guó)際電聯(lián)（ITU）［18］啟動(dòng)了關(guān)于面向2030年及以后網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的新研究；芬蘭奧盧大學(xué)啟動(dòng)了世界上第一個(gè)專注于6G研究的項(xiàng)目［19］；美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的一位官員在2018世界移動(dòng)大會(huì)上公開(kāi)展望6G［20］。工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、政府甚至公眾對(duì)啟動(dòng)6G相關(guān)研究有一定的共識(shí)［21］，美國(guó)、中國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等都在緊鑼密鼓地開(kāi)展相關(guān)研究工作。2020年10月，美國(guó)牽頭成立了NextG聯(lián)盟，由美日歐等國(guó)的50家科研機(jī)構(gòu)，以及通信、半導(dǎo)體、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)組成，是目前全球最大的6G聯(lián)盟。日本已經(jīng)計(jì)劃制定在2030年實(shí)現(xiàn)通信速度是5G的10倍以上的后5G技術(shù)綜合戰(zhàn)略［22］。韓國(guó)2020年8月發(fā)布6G研發(fā)戰(zhàn)略，重點(diǎn)布局6G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。英國(guó)電信集團(tuán)（BT）首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師Neil McRae在一個(gè)行業(yè)論壇中展望了6G、7G系統(tǒng)，認(rèn)為7G將分為“基本7G”與7.5G，其中“基本7G”將是“6G+可實(shí)現(xiàn)空間漫游的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”［23］。歐洲多國(guó)開(kāi)展戰(zhàn)略合作推進(jìn)6G研發(fā)。2021年1月，歐盟的旗艦6G研究項(xiàng)目Hexa-X正式啟動(dòng)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)匯集了25家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)［24］；同年4月，標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP在第46次項(xiàng)目合作組（PCG）會(huì)議上正式將5G演進(jìn)的名稱確定為5G-Advanced，標(biāo)志著全球5G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展進(jìn)入新階段［25］。

總體上，國(guó)內(nèi)后5G研究與國(guó)際研究水平同步。科技部［26］自2018年開(kāi)始，就在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)專項(xiàng)中布局多個(gè)B5G研究項(xiàng)目，并在該專項(xiàng)項(xiàng)目申報(bào)指南中提出開(kāi)展新型網(wǎng)絡(luò)與高效傳輸全技術(shù)鏈研發(fā)，使我國(guó)成為B5G/6G無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的全球引領(lǐng)者。華為技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華為”）、中興通訊股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中興”）、中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司、東南大學(xué)等多家企業(yè)或高校院所對(duì)5.5G和B5G展開(kāi)深入研究。工信部和科技部［27］于2019年分別牽頭成立IMT-2030（6G）推進(jìn)組和6G技術(shù)研發(fā)總體專家組［21］，部署新一代移動(dòng)通信技術(shù)研發(fā)，確保我國(guó)在后5G技術(shù)領(lǐng)域保持戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。2020年之前，國(guó)內(nèi)6G研究以高校和科研院所為主，主要聚焦于6G關(guān)鍵技術(shù)的理論及仿真研究；而產(chǎn)業(yè)界的6G研究處于預(yù)研階段，尚未開(kāi)始產(chǎn)品研發(fā)。當(dāng)前，我國(guó)在6G關(guān)鍵技術(shù)方面已經(jīng)申請(qǐng)大量知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局［28］2021年4月25日發(fā)布的《6G通信技術(shù)專利發(fā)展?fàn)顩r報(bào)告》指出，6G通信技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量超過(guò)3.8萬(wàn)件，中國(guó)貢獻(xiàn)率超過(guò)三成，國(guó)內(nèi)貢獻(xiàn)主體為高校，研究成果集中在太赫茲、人工智能（AI）與空口結(jié)合等技術(shù)領(lǐng)域。

縱觀全球，后5G技術(shù)演進(jìn)方向、標(biāo)準(zhǔn)制定存在較大不確定性。一方面，當(dāng)前全球6G候選技術(shù)較多，美歐日韓等不同陣營(yíng)對(duì)6G的訴求各不相同，美國(guó)牽頭成立的6G聯(lián)盟力圖提高6G前瞻布局和技術(shù)儲(chǔ)備，重新掌握網(wǎng)絡(luò)通信的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)，全球6G標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)可能持續(xù)3年～5年，且存在從全球統(tǒng)一走向分立的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，面對(duì)以美為首的6G聯(lián)盟，我國(guó)存在6G技術(shù)被孤立的風(fēng)險(xiǎn)，如果我國(guó)6G標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，則前期6G潛在關(guān)鍵技術(shù)的研究?jī)?chǔ)備和創(chuàng)新突破將無(wú)法發(fā)揮價(jià)值，造成研發(fā)資源的浪費(fèi)，而國(guó)外存在“超車(chē)”的可能。

3 當(dāng)前5G技術(shù)亟需解決的問(wèn)題

本研究課題組經(jīng)調(diào)研、咨詢專家及查閱資料后分析發(fā)現(xiàn)，盡管當(dāng)前5G技術(shù)發(fā)展迅猛，應(yīng)用逐步鋪開(kāi)，但在核心技術(shù)、關(guān)鍵器件、行業(yè)應(yīng)用方面仍存在制約其進(jìn)一步發(fā)展的問(wèn)題。

3.1 5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍在持續(xù)演進(jìn)

目前全球5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如火如荼，5G R15、R16兩版標(biāo)準(zhǔn)也已正式交付，但當(dāng)前的5G技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)仍未成熟，5G網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)定性、安全保障機(jī)制、端到端時(shí)延、功耗及行業(yè)接入等方面仍存在一定問(wèn)題，對(duì)行業(yè)應(yīng)用的支撐不足，支撐5G速率時(shí)延確定性的候選技術(shù)還不夠豐富、不夠成熟，未形成體系。目前，3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織仍在圍繞垂直行業(yè)應(yīng)用功能拓展和5G能力增強(qiáng)持續(xù)推進(jìn)5G R17、R18等后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，確定性保障能力需進(jìn)一步增強(qiáng)。

3.2 關(guān)鍵器件性能和制造工藝亟待提升

近年來(lái)，雖然全球各國(guó)大力開(kāi)展5G技術(shù)研發(fā)，但5G系統(tǒng)部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵模塊、關(guān)鍵器件現(xiàn)有技術(shù)仍無(wú)法達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)，差距較為明顯。目前，5G基帶芯片、射頻芯片、微波毫米波關(guān)鍵前端器件仍有待突破，特別是輕量化5G芯片模組和毫米波器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化缺乏，高精度、高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍的5G射頻、協(xié)議、性能等儀器儀表研發(fā)也亟需突破。

3.3 行業(yè)應(yīng)用道長(zhǎng)且阻

當(dāng)前5G技術(shù)在多個(gè)行業(yè)已初步展現(xiàn)其巨大價(jià)值，但在當(dāng)前消費(fèi)者行業(yè)領(lǐng)域，5G尚未出現(xiàn)類似4G時(shí)代的移動(dòng)支付、移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)等“殺手級(jí)”應(yīng)用，5G在工業(yè)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)尚未顯現(xiàn)，支撐行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)成熟度還有待提升。一方面，5G應(yīng)用的垂直行業(yè)領(lǐng)域眾多，且不同行業(yè)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的需求各不相同，如何形成若干適用于行業(yè)特征的標(biāo)準(zhǔn)體系是5G在垂直行業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用的重要挑戰(zhàn)。另一方面，5G跨行業(yè)融合應(yīng)用有待加強(qiáng)，商業(yè)模式不清晰、跨行業(yè)壁壘等問(wèn)題依然存在，規(guī)?；瘧?yīng)用尚需時(shí)日［29］。此外，5G公網(wǎng)已難以滿足行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)需求，但5G專網(wǎng)發(fā)展又面臨頻譜資源等諸多限制。

4 廣東5G技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用現(xiàn)狀

廣東作為通信產(chǎn)業(yè)大省和5G領(lǐng)域創(chuàng)新高地，在過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)都將5G技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展擺在極其重要的戰(zhàn)略位置，全省5G技術(shù)創(chuàng)新水平和通信設(shè)備制造業(yè)發(fā)展已位居世界前列，5G產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑全國(guó)［30］，初步形成了全球最大的5G產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)［31］。

4.1 5G技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀

近年來(lái)，廣東緊緊圍繞5G創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈及應(yīng)用示范過(guò)程中出現(xiàn)的“卡脖子”技術(shù)難點(diǎn)，多方式多維度支持5G相關(guān)企業(yè)加大研發(fā)投入、開(kāi)展核心技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)5G垂直領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用［32］。一是研判5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，開(kāi)展5G垂直領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵共性技術(shù)頂層設(shè)計(jì)布局；二是在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)專項(xiàng)部省聯(lián)動(dòng)任務(wù)中有側(cè)重地部署了5G應(yīng)用示范類項(xiàng)目，吸引國(guó)內(nèi)通信領(lǐng)域高端創(chuàng)新資源加速向廣東集聚，促進(jìn)重大科技成果在廣東轉(zhuǎn)化落地；三是在廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃“新一代通信與網(wǎng)絡(luò)”重大專項(xiàng)中部署5G關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、核心設(shè)備研發(fā)和垂直應(yīng)用等共35個(gè)重大科技項(xiàng)目，打造5G垂直應(yīng)用示范標(biāo)桿；四是推動(dòng)成立廣東省5G行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，促成行業(yè)應(yīng)用龍頭企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商等30余家重點(diǎn)單位形成推進(jìn)5G行業(yè)應(yīng)用的多方合力，制定發(fā)布一批典型行業(yè)應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指引和標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)形成可復(fù)制、可推廣的5G行業(yè)應(yīng)用解決方案。截至2021年2月，在全球5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利聲明量排名上，廣東華為、中興、OPPO等企業(yè)均位列全球前十，其中華為、中興分別位列全球第一和第三［33］；在3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，華為主推的Polar Code（極化碼）方案成為5G控制信道eMBB場(chǎng)景編碼方案［34］，標(biāo)志著我國(guó)在5G標(biāo)準(zhǔn)方面已經(jīng)進(jìn)入全球一線梯隊(duì)，華為等國(guó)內(nèi)廠商話語(yǔ)權(quán)逐步提升［35］。

4.2 5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

廣東在5G通信領(lǐng)域具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)布局較為全面，全省共有5G相關(guān)企業(yè)1 600余家，擁有華為、中興通訊、OPPO、Vivo、廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司、京信通信等一大批5G優(yōu)勢(shì)企業(yè)［31］，在通信系統(tǒng)設(shè)備、終端設(shè)備、天線射頻等核心器件和5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)均為全國(guó)領(lǐng)先。如通信系統(tǒng)設(shè)備領(lǐng)域的華為、中興通訊是位列全球前五的通信設(shè)備制造商，芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的海思半導(dǎo)體已進(jìn)入全球芯片設(shè)計(jì)第一梯隊(duì)，通信終端領(lǐng)域的華為、OPPO、vivo躋身全球智能手機(jī)出貨量前5名。自《廣東省加快5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019—2022年）》《關(guān)于加快推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的若干政策措施》等專項(xiàng)政策實(shí)施以來(lái)，廣東在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、商用試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)制定、融合應(yīng)用等方面持續(xù)發(fā)力，全方位賦能20個(gè)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)集群，推動(dòng)5G在工業(yè)、交通運(yùn)輸、能源、醫(yī)療等領(lǐng)域的深度融合應(yīng)用，涌現(xiàn)出媽灣5G智慧港口、廣州地鐵5G智慧地鐵、美的5G廚電、南方電網(wǎng)5G智能電網(wǎng)、湛江鋼鐵5G智慧鋼廠等應(yīng)用標(biāo)桿，形成5G垂直應(yīng)用示范引領(lǐng)［31］。截至2021年9月，廣東全省已建成5G基站14.4萬(wàn)個(gè)，基本實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)深圳全覆蓋、廣州主要城區(qū)連續(xù)覆蓋、珠三角中心城區(qū)廣覆蓋；5G用戶保持每月超200萬(wàn)戶增長(zhǎng)，用戶數(shù)達(dá)3 429.5萬(wàn)戶，基站數(shù)量和用戶規(guī)模均居全國(guó)第一［36］。

5 廣東5G發(fā)展存在的主要問(wèn)題

廣東5G產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，發(fā)展前景廣闊，同時(shí)在5G發(fā)展方面還面臨著諸多難題。除了前文分析的當(dāng)前全球5G技術(shù)與應(yīng)用仍普遍存在的共性問(wèn)題之外，還存在5G“卡脖子”技術(shù)、前沿變革性技術(shù)、5G行業(yè)應(yīng)用和生態(tài)鏈培育等方面的問(wèn)題亟需攻克。

5.1 5G產(chǎn)業(yè)仍面臨突出的“卡脖子”問(wèn)題

當(dāng)前，我國(guó)在操作系統(tǒng)、核心網(wǎng)測(cè)試儀表、芯片制造以及相關(guān)設(shè)計(jì)工程軟件方面被“卡脖子”，而缺芯問(wèn)題是制約廣東5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最突出問(wèn)題。以廣東通信龍頭企業(yè)華為為例，被美國(guó)打壓后因?yàn)槿狈?G芯片供應(yīng)，華為2021年7月所發(fā)布的P50系列旗艦手機(jī)全系都不支持5G功能［37］，手機(jī)性能和市場(chǎng)份額受到較大影響。近年來(lái)，廣東加強(qiáng)了對(duì)芯片制造環(huán)節(jié)的部署，也非常重視芯片制造上下游環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，但仍需要久久為功，持續(xù)加強(qiáng)芯片制造及其上下游的技術(shù)攻關(guān)。除此之外，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片內(nèi)核同樣不容忽視，值得引起關(guān)注的是，廣東雖有較好的芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)仍是基于國(guó)外IP和芯片內(nèi)核的二次加工，芯片的底層架構(gòu)、內(nèi)核技術(shù)乃至底層操作系統(tǒng)仍然受制于Intel、ARM、微軟、谷歌等國(guó)際巨頭的壟斷。因此，要真正實(shí)現(xiàn)芯片自主可控，除了擁有芯片制造能力，還要擁有芯片內(nèi)核的自主設(shè)計(jì)能力，需從芯片架構(gòu)和內(nèi)核等底層技術(shù)入手開(kāi)展自主攻關(guān)。

5.2 5G行業(yè)應(yīng)用仍未形成規(guī)?；?yīng)

當(dāng)前廣東在5G行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域已呈現(xiàn)出“百花齊放”的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，在全國(guó)處于領(lǐng)先地位，但也要認(rèn)識(shí)到，目前5G應(yīng)用仍是以試點(diǎn)為主的“盆景”，且試點(diǎn)的主體主要為國(guó)有企業(yè)和相關(guān)政府下屬機(jī)構(gòu)，當(dāng)前除醫(yī)療、港口、石化、軌道交通等少數(shù)行業(yè)領(lǐng)域，很多企業(yè)在應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)仍在一定程度上存在“為用而用”的情況，沒(méi)有真正發(fā)掘5G與行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題的結(jié)合點(diǎn)，5G規(guī)?；瘧?yīng)用的“風(fēng)景”尚未形成。造成這一問(wèn)題的原因主要有：一是行業(yè)企業(yè)對(duì)5G應(yīng)用的積極性和主動(dòng)性不夠，不愿意在主要業(yè)務(wù)單元嘗試5G應(yīng)用；二是在部分行業(yè)領(lǐng)域，還沒(méi)有找準(zhǔn)5G與行業(yè)的融合點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)展現(xiàn)出對(duì)行業(yè)的巨大帶動(dòng)作用；三是垂直行業(yè)企業(yè)參與研發(fā)的協(xié)同程度較低，各鏈條偏向各自為戰(zhàn)，導(dǎo)致對(duì)最終用戶體驗(yàn)參差不齊。

5.3 對(duì)5G新技術(shù)的關(guān)注和跟蹤不夠

當(dāng)前全球新一代通信與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域正保持著全方位的、迅猛的發(fā)展趨勢(shì)，這一趨勢(shì)主要體現(xiàn)在變革性新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。比如，近年來(lái)由全球主要運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)組建的O-RAN聯(lián)盟提出網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放化思路，試圖打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，降低部署成本，提升敏捷性；智能反射面技術(shù)將反射表面置于基站覆蓋區(qū)域的特定位置，根據(jù)信號(hào)傳輸情況下調(diào)控信號(hào)反射特性，可配合基站實(shí)現(xiàn)全方位靈活的信號(hào)覆蓋方案；無(wú)蜂窩多輸入多輸出基站（cell-free MIMO）技術(shù)試圖打破傳統(tǒng)移動(dòng)基站集中收發(fā)信息的架構(gòu)，在小區(qū)引入多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)，一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)服務(wù)一個(gè)或者多個(gè)用戶，多個(gè)接入點(diǎn)相互協(xié)作為相應(yīng)的終端服務(wù)，體現(xiàn)了以用戶為中心的理念，可提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；全息天線突破性地將光學(xué)全息概念拓展到微波毫米波頻段，有希望大幅降低成本全息MIMO（大規(guī)模多輸入多輸出）技術(shù)則更是有希望大幅提高無(wú)線傳輸容量；基于新一代半導(dǎo)體材料的射頻器件，將工作頻段拓展到毫米波和太赫茲段，可帶來(lái)更高的功率容限、更快的響應(yīng)時(shí)間和更強(qiáng)的系統(tǒng)性能。目前，廣東相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對(duì)包括以上技術(shù)在內(nèi)的新技術(shù)跟蹤、論證和投入仍不夠。

6 國(guó)內(nèi)外后5G技術(shù)研發(fā)可能“超車(chē)”的態(tài)勢(shì)

當(dāng)前，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了5G需求、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用等全方位引領(lǐng)，部分技術(shù)領(lǐng)域取得國(guó)際領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)研究人員的不斷投入，部分技術(shù)展現(xiàn)出“超車(chē)”的巨大潛力，但基于通信技術(shù)的重要戰(zhàn)略地位以及各國(guó)的高度重視，目前我國(guó)領(lǐng)先的技術(shù)也存在“被超車(chē)”的風(fēng)險(xiǎn)。

6.1 后5G技術(shù)的“超車(chē)”機(jī)遇

一是基于新一代半導(dǎo)體材料的射頻芯片與器件。射頻芯片與器件是5G技術(shù)及前端系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前西方國(guó)家掌握了射頻芯片器件主導(dǎo)權(quán)，我國(guó)多數(shù)器件依靠進(jìn)口。以氮化鎵為代表的新一代半導(dǎo)體技術(shù)在5G微波毫米波頻段芯片和器件實(shí)現(xiàn)更優(yōu)性能，而我國(guó)在寬禁帶氮化鎵等等方面研究在國(guó)際處于并跑甚至是領(lǐng)跑水平，若持續(xù)投入研究，可能實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”。

二是自主可控的底層操作系統(tǒng)。目前電子終端的底層操作系統(tǒng)均由微軟、谷歌、ARM和MIPS等廠商掌握，采用這些底層操作系統(tǒng)的終端隨時(shí)可能面臨后臺(tái)數(shù)據(jù)被監(jiān)控、終端服務(wù)被終止的風(fēng)險(xiǎn)。目前，國(guó)內(nèi)以華為為代表，基于完全開(kāi)源Linux系統(tǒng)研發(fā)的操作系統(tǒng)可解決該問(wèn)題。若能構(gòu)建完整且完善的應(yīng)用生態(tài)圈，吸引更多廠商、開(kāi)發(fā)者進(jìn)駐，則可能擺脫受制于人的局面。

三是開(kāi)源開(kāi)放的芯片指令集。當(dāng)前，全球處理器芯片領(lǐng)域正在快速崛起繼x86、ARM之外的第三極RISC-V指令集。RISC-V完全開(kāi)源且只提供基本的指令集，任何機(jī)構(gòu)基于RISC-V自主研發(fā)的處理器內(nèi)核和芯片均擁有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不受任何國(guó)家和地區(qū)法律制約，從根本上解決指令集知識(shí)產(chǎn)權(quán)受制約問(wèn)題。

6.2 后5G技術(shù)“被超車(chē)”風(fēng)險(xiǎn)

一是天地融合通信。以低軌星座為代表的空天地海一體化通信是后5G技術(shù)的重要潛在發(fā)展方向。在低軌衛(wèi)星通信方面，目前美國(guó)已率先搶占了一批軌道位置、衛(wèi)星位置、衛(wèi)星頻率等資源，衛(wèi)星軌道和頻段資源作為不可再生資源戰(zhàn)略意義重大，將是各國(guó)的爭(zhēng)奪焦點(diǎn)，對(duì)此廣東及我國(guó)應(yīng)高度重視。

二是毫米波太赫茲等高頻段通信。美國(guó)、日本等國(guó)家由于5G發(fā)展相對(duì)滯后，紛紛加大了對(duì)后5G前沿技術(shù)的投入，出臺(tái)了全方位的毫米波、太赫茲頻段研究新型芯片、器件和系統(tǒng)，希望在后5G時(shí)代實(shí)現(xiàn)趕超。

三是開(kāi)放化通信網(wǎng)絡(luò)。由O-RAN聯(lián)盟所倡導(dǎo)的通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放化趨勢(shì)值得關(guān)注，廣東通信產(chǎn)業(yè)在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已整體實(shí)現(xiàn)了全球引領(lǐng)，但如果始終排斥開(kāi)放化趨勢(shì)，將可能出現(xiàn)“被超車(chē)”風(fēng)險(xiǎn)。

7 廣東后5G技術(shù)發(fā)展對(duì)策建議

7.1 強(qiáng)化通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略布局

充分發(fā)揮政府主導(dǎo)和推動(dòng)作用，加強(qiáng)體系化布局，做好頂層設(shè)計(jì)和政策支持，整合政產(chǎn)學(xué)研商等資源，引導(dǎo)各方力量共同推進(jìn)后5G建設(shè)發(fā)展，形成全省“一盤(pán)棋”工作格局。準(zhǔn)確把握全球通信產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，正確判斷國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)變化及其對(duì)廣東通信產(chǎn)業(yè)的潛在影響，持續(xù)鞏固廣東通信產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，從戰(zhàn)略層面加強(qiáng)對(duì)通信領(lǐng)域變革性產(chǎn)業(yè)技術(shù)方向的前瞻性部署，培育并壯大廣東通信領(lǐng)域的新興創(chuàng)新力量和產(chǎn)業(yè)力量，加強(qiáng)垂直行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)力量，加快推動(dòng)形成行業(yè)典型應(yīng)用，以點(diǎn)帶面促進(jìn)廣東后5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈聚集，避免廣東通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展因國(guó)際形勢(shì)變化和產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革而出現(xiàn)大的波動(dòng)，確保廣東通信產(chǎn)業(yè)始終處于全球第一集團(tuán)。

7.2 深化部署核心技術(shù)自主可控

緊緊圍繞通信核心芯片器件這一關(guān)鍵“卡脖子”瓶頸，從底層核心技術(shù)攻關(guān)、設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用等環(huán)節(jié)全方位入手，加強(qiáng)政策支持力度，充分利用廣東企業(yè)創(chuàng)新能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，組織國(guó)內(nèi)外科研力量開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，突破CPU、ADC/DAC、FPGA、DSP、射頻前端等通信核心芯片以及芯片制造工藝、EDA工具、相關(guān)芯片配套工具鏈等方面的核心技術(shù)，逐步解決通信芯片的“卡脖子”問(wèn)題。同時(shí)，研究制定鼓勵(lì)國(guó)產(chǎn)自研芯片和射頻器件應(yīng)用的政策措施，對(duì)省內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)芯片和器件的進(jìn)口替代應(yīng)用給予一定政策和經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼支持，培育芯片器件自主攻關(guān)和應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)。

7.3 全方位培育5G行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)生態(tài)

充分調(diào)動(dòng)省發(fā)改委、科技廳、工信廳等部門(mén)的積極性和能動(dòng)性，形成強(qiáng)大工作合力，營(yíng)造5G創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍，切實(shí)發(fā)揮5G政策資源、建設(shè)資源、創(chuàng)新資源和產(chǎn)業(yè)資源聚合效用。針對(duì)當(dāng)前5G行業(yè)應(yīng)用仍存在的問(wèn)題，利用廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目等科技專項(xiàng)對(duì)5G行業(yè)應(yīng)用共性技術(shù)研究、專用設(shè)備開(kāi)發(fā)、行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究制定等給予支持；積極協(xié)調(diào)國(guó)家有關(guān)部委及運(yùn)營(yíng)商，爭(zhēng)取解決5G專網(wǎng)發(fā)展面臨的頻譜資源等難題，推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商探索研究更契合廣東行業(yè)應(yīng)用需求的5G專網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式。研究制定切實(shí)推動(dòng)5G規(guī)?；瘧?yīng)用的政策措施，使5G應(yīng)用從“樣板房”向“商品房”加速轉(zhuǎn)變，加快能源、港口、軌道交通等國(guó)計(jì)民生重大領(lǐng)域的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模化應(yīng)用，通過(guò)5G技術(shù)提升重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化水平。

7.4 持續(xù)支持后5G前瞻性技術(shù)研究

加強(qiáng)后5G技術(shù)研究的國(guó)際合作，支持廣東企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)積極參與5G和后5G全球標(biāo)準(zhǔn)研究制定，密切跟進(jìn)5G R17、R18等后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的新技術(shù)方向，重點(diǎn)支持網(wǎng)絡(luò)智能化、網(wǎng)絡(luò)資源跨域協(xié)作優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)輕量化、海量連接增強(qiáng)演化、上行鏈路增強(qiáng)、智能中繼、Sidelink增強(qiáng)、RedCap演進(jìn)、定位擴(kuò)展和改進(jìn)、“雙工”方式演進(jìn)、基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的無(wú)線空口等5G R17、R18演進(jìn)技術(shù)攻關(guān)。聚焦面向后5G的新理論、新機(jī)理、新方法，開(kāi)展新型編碼、新型調(diào)制、新型接入等基礎(chǔ)理論研究，支持衛(wèi)星通信、星地融合通信、毫米波太赫茲通信、新一代射頻前端等后5G前沿技術(shù)研究。

7.5 建立穩(wěn)定財(cái)政資金支持機(jī)制

對(duì)具有前瞻性的后5G技術(shù)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目延長(zhǎng)資助周期。鼓勵(lì)企業(yè)加大力度開(kāi)展后5G技術(shù)基礎(chǔ)研究，對(duì)企業(yè)開(kāi)展具有國(guó)際先進(jìn)水平或產(chǎn)業(yè)發(fā)展“卡脖子”技術(shù)的研發(fā)活動(dòng)的，政府可以擇優(yōu)給予相應(yīng)的財(cái)政資金配套，降低企業(yè)的研發(fā)成本；同時(shí)，對(duì)企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)亟需且受制于人的低端技術(shù)產(chǎn)品采用政府優(yōu)先采購(gòu)形式，減少企業(yè)研發(fā)的后顧之憂。鼓勵(lì)社會(huì)資本參與后5G技術(shù)基礎(chǔ)研究，對(duì)投資后5G技術(shù)基礎(chǔ)研究的風(fēng)投、創(chuàng)投機(jī)構(gòu)通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼和風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)确绞浇档推渫顿Y風(fēng)險(xiǎn)，提高其參與基礎(chǔ)研究投資的積極性。

7.6 繼續(xù)深化后5G技術(shù)研究國(guó)際合作

緊緊把握“一帶一路”、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的重要機(jī)遇，聯(lián)合港澳、海外創(chuàng)新主體加強(qiáng)國(guó)際交流與合作，推動(dòng)5G和后5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、頻率、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用、安全等多層面的國(guó)際合作。在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，繼續(xù)依托國(guó)際組織推進(jìn)后5G標(biāo)準(zhǔn)的全球統(tǒng)一，在5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面向世界展示擁抱合作的姿態(tài)，在垂直應(yīng)用領(lǐng)域與全球共同探索后5G新應(yīng)用、新模式和新業(yè)態(tài)，不斷輸出“中國(guó)方案”［25］。支持華為、中興、vivo等通信龍頭企業(yè)積極參與ITU、3GPP等國(guó)際組織的相關(guān)活動(dòng)，打造國(guó)際化后5G試驗(yàn)平臺(tái)，加強(qiáng)與歐盟、美國(guó)、日本、韓國(guó)等交流合作，維護(hù)國(guó)際交流合作的正?；_保后5G朝著全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)的方向發(fā)展。

7.7 培養(yǎng)集聚后5G優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新隊(duì)伍

堅(jiān)持需求導(dǎo)向和產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，堅(jiān)持“高精尖缺”定位，聚焦后5G關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，專項(xiàng)支持華南理工大學(xué)、中山大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、南方科技大學(xué)等高校的5G相關(guān)學(xué)科發(fā)展與人才培育，推動(dòng)高校與華為、中興、vivo和鵬城實(shí)驗(yàn)室等企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合培養(yǎng)研究生。圍繞廣東5G產(chǎn)業(yè)自身人才發(fā)展現(xiàn)狀和短板，分析后5G發(fā)展趨勢(shì)，聯(lián)合科技智庫(kù)加快編制人才開(kāi)發(fā)路線圖，依托“珠江人才計(jì)劃”與“廣東特支計(jì)劃”等人才計(jì)劃，在全球范圍內(nèi)大力引進(jìn)具有重大原始創(chuàng)新能力的戰(zhàn)略科學(xué)家。持續(xù)完善人才教育、培養(yǎng)、發(fā)現(xiàn)、引進(jìn)、使用和激勵(lì)政策，培養(yǎng)后5G領(lǐng)域戰(zhàn)略科技人才、科技領(lǐng)軍人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

8 結(jié)論

在國(guó)家和地方的大力支持下，廣東5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于全球領(lǐng)先地位，產(chǎn)業(yè)生態(tài)正逐步完善。隨著5G的商用，其中存在的問(wèn)題成了有待更新的技術(shù)要求，如5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍持續(xù)演進(jìn)、關(guān)鍵器件性能和制造工藝亟待提升、行業(yè)應(yīng)用道長(zhǎng)且阻，而這些有待更新的技術(shù)要求又引領(lǐng)著5G技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著5G的不斷更新迭代、進(jìn)步發(fā)展，新的技術(shù)浪潮持續(xù)翻涌，推陳出新了諸如5.5G、B5G、6G、7G等后5G技術(shù)概念。為探索廣東后5G技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展的科學(xué)路徑，本研究通過(guò)深入調(diào)研和深度探討，分析發(fā)現(xiàn)：廣東5G發(fā)展存在產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問(wèn)題嚴(yán)重、行業(yè)應(yīng)用未形成規(guī)?；?yīng)、對(duì)新技術(shù)的關(guān)注和跟蹤不夠等問(wèn)題；國(guó)內(nèi)后5G技術(shù)在基于新一代半導(dǎo)體材料的射頻芯片與器件、自主可控的底層操作系統(tǒng)、開(kāi)源開(kāi)放的芯片指令集等方面具備“超車(chē)”的巨大潛力，同時(shí)在天地融合通信、毫米波太赫茲等高頻段通信、開(kāi)放化通信網(wǎng)絡(luò)等方面可能出現(xiàn)“被超車(chē)”的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，研究提出推動(dòng)廣東后5G技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)建議：一是強(qiáng)化通信產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略布局；二是深化部署核心技術(shù)自主可控；三是全方位培育5G行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)生態(tài)；四是持續(xù)支持后5G前瞻性技術(shù)研究；五是建立穩(wěn)定財(cái)政資金支持機(jī)制；六是繼續(xù)深化后5G技術(shù)研究國(guó)際合作；七是培養(yǎng)集聚后5G優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新隊(duì)伍。