5G商用催生新应用、新产业、新生态

发布时间:2019-11-18 发布者:亚太聚焦网

导语:10月31日,在2019中国国际信息通信展览会上,来自工信部与中国移动、中国联通、中国电信、中国铁塔的代表们共同按下了启动5G商用的“按钮”,这标志着我国5G商用的到来,全球规模最大的5G市场正式启动。太和智库现就5G商用的价值、意义及未来的发展进行全面分析。

 

5G商用启动仪式(图片来源:中国信息产业网)


一、5G不等于“4G+1G” 

5G经历了研发启动、频段分配、标准冻结、牌照发放,再到正式商用几个阶段,已成为近几年街头巷尾无人不谈的话题。

 

一般认为移动通信的发展历程是理论、技术和需求组成的系统迭代发展的过程,理论是基础,技术是动能,需求是驱动力。移动通信的发展历程大致每10年为一个节点,每10年会出现新一代技术,而每一代新技术的性能都会发生很大变化。以移动通信的峰值速率为例,新一代技术的峰值速率一般比上一代高10倍以上。第一代移动通信(1G)是模拟,第二代移动通信(2G)速率为200Kbps,第三代移动通信(3G)速率为2Mbps,第四代移动通信(4G)速率为100Mbps,第五代移动通信(5G)速率至少是4G的10倍,可以达到10Gbps甚至更高。

 

从移动通信业务的发展轨迹看,1G提供模拟移动通信服务,2G提供移动数据服务,3G提供移动多媒体服务,4G提供移动互联网服务,5G提供移动物联网服务。1G到4G是连接“人”,传输是多媒体,最大的挑战是高速率;5G是连接“人”和“物”,实现万物智联、海量机器连接和低时延。

 

从社会经济发展的视角看,1G改变通信方式,2G打开网络世界,3G改变社交,4G改变生活,5G改变社会。5G将推动社会创新与跨界应用,推动移动通信由移动消费领域向社会各部门各行业渗透与融合发展。

 

国际电信联盟(ITU)标准机构根据向全球征集到的5G发展需求,明确了5G面向移动互联网和物联网的应用场景。在利用5G面向消费者提升客户体验的同时,推动5G面向社会经济不同行业和不同产业发展,以及社会管理、经济发展等各个不同方面发展,从而成为社会经济发展的新动能。5G将推动从实现“人”与“人”联接的移动互联网,向实现“人”和“物”联接的物联网拓展,将从万物互联向万物智联拓展。

 

2015年9月,ITU正式确认了5G的三大应用场景:eMBB(增强移动宽带)、URLLC(超高可靠超低时延通信)、mMTC(海量机器类通信)。在《ITU-R M.2083-0建议书:IMT愿景-面向2020年及之后的IMT系统未来发展框架与总体目标》中,面向2020年及以后移动数据流量的爆炸式增长、物联网设备的海量连接,以及垂直行业应用的广泛需求,5G技术在提升峰值速率、移动性、时延和频谱效率等传统指标的基础上,新增加用户体验速率、连接数密度、流量密度和能效四个关键能力指标。

 

图1-5G的应用场景

 

图2-5G的KPI

 (图片来源:ITU)

 

要实现5G的商用目标和技术性能指标,最大的挑战是实现超窄带、超宽带、海量连接、高可靠、低时延等相关要求。

 

二、5G是“通用目的技术”(GPT)的变革

 

移动通信的发展历程呈现出技术进步推动产业变革、推动社会经济发展的特征。1G到4G的主要特征是技术演进,但是5G的主要特征是技术变革。

 

5G要满足超窄带、超宽带、海量连接、高可靠、低时延的要求,一方面需要大力实现新的空口技术,在信道编码和大规模天线等技术方向取得重大进步,另一方面特别需要在5G网络技术上进行重大变革,例如网络架构重构,SDN/NFV(软件定义网络/网络功能虚拟化)、云化网络、多接入边缘计算(MEC)、面向应用的网络切片等技术,来支撑5G多场景、多应用的服务,并且推动5G网络向服务化、智能化方向演进。

 

伴随着5G技术的不断发展,人们对5G有了进一步的认识,不仅将5G视为新一代信息网络的基础,而且将5G视为重要的“通用目的技术”(General Purpose Technology, GPT)——普遍适用于多个行业,能够带来长期而且持续的改进,并能催生创新的技术。“通用目的技术”将会对各行各业产生深远且持久的影响,是推进经济长期增长的关键,可以重新定义经济竞争力,并且改变社会。

 

5G技术发展的同期,另一种“通用目的技术”——人工智能也在迅速发展,正在引发产业变革,并将改变各个行业,甚至可能颠覆某些行业,推动社会进入“智能”新赛道。人工智能的发展将赋能5G,重新定义联接,推动5G成为全新的、开放融合的智能化网络,有力地推动5G的跨界应用,助力实现万物智联的新时代。

 

三、5G的价值:催生新应用、新产业、新生态

 

5G全面商用将构筑经济社会数字化转型的关键基础设施,提升消费需求,推动数字经济的产业组织方式、资源配置效率、管理服务模式发生深刻改变。5G将成为数字经济发展的重要载体和平台,以及推动数字经济发展的新动能。

 

历次重大科技革命都会带来新的产业、新的应用,5G与云计算、大数据、人工智能等技术融合创新、跨界应用,将产生新的应用、新的产业、新的生态。2017年,美国Intel公司提出“ 5G乘法效应”概念:5G与云计算、大数据、人工智能的融合发展、跨界应用,会产生经济增长的乘法效应。

 

美国高通委托市场研究机构IHS Markit编制的《5G经济》(2017)报告中强调:5G的出现是推动经济发展的一个支点,或者说是一个引爆点。移动技术从一项对人机通信具有变革性影响的技术,演变成一项“通用目的技术”,并且能够改变整个产业和经济,重新定义经济竞争力。通过对21个垂直行业的5G应用的评估,报告指出5G用例将促进这些行业生产力提升,并增强经济活力。到2035年,5G将有潜力在全球广泛行业的用例中创造12.3万亿美元的经济产出,并将支持全球5G价值链创造3.5万亿美元产出和2200万个工作岗位,并且对全球经济增长产生长期、可持续的影响。2018年爱立信发布《5G商业潜能》报告指出:随着物联网的发展和数字化转型加快,预计到2026年运营商收入将增加2040亿美元至6190亿美元,预计服务收入将达到1.7万亿美元。

 

5G的最大价值在垂直行业,5G网络的大带宽、海量连接、高可靠、低时延等技术优势,将促进以工业制造/智能制造为代表的垂直行业数字化,并产生新产业、新应用。目前随着5G发展不断深化,人们把5G推动垂直行业的发展逐渐聚焦在七大领域。一是高清视频(4K/8K)、VR/AR/MR,二是无人机,三是智能网联汽车,四是工业制造/智能制造,五是智慧医疗,六是智慧城市,七是智慧教育。

 

(图片来源:环球网)


四、把握机遇推动5G可持续发展


1. 5G的标准化和研发推进

 

2018年6月,国际标准组织3GPP的R15标准冻结,完成了独立组网5G新空口和核心网标准,支持增强宽带和超低时延高可靠场景,推动万物互联向万物智联发展。随后3GPP启动了R16标准的制定:第一是推动垂直行业的应用,增强mMTC和URLLC,互联网和工业物联网;第二是增强移动宽带能力,面向免许可的更高的毫米波频段,提升网络基础业务能力,提高定位精确;第三是拓展5G组网模式,例如地面与飞行器相结合,满足特定区域的覆盖,计算和通信深度融合融入人工智能;第四是制定端到端网络切片的标准,增强网络安全。3GPP原计划于2019年9月完成R16标准制定工作,支持增强宽带、低时延高可靠、低功耗大连接三大场景,满足全部ITU技术要求。但是目前看,R16标准工作进展比预计的时间将会推迟半年,初步预计将在2020年第一季度完成,标准工作仍在路上。

 

2. 5G的全频谱接入才可实现大容量、广覆盖

 

5G可用的频段以6GHz为中点,6GHz以下被称为Sub-6G,即5G低频段新空口,6GHz以上为5G高频段新空口。

 

美国联邦通信委员会(FCC)于2016年7月针对24 GHz以上高频段频谱用于无线宽带业务颁布法令,开放了近11 GHz的高频段频谱,其中包括28GHz、37 GHz、39 GHz和一个新的64GHz-71GHz未授权频段。美国目前主要采用批准授权的5G频率部署5G网络。美国5G使用的毫米波频率易受干扰,传播距离会缩小,覆盖范围与低频段的覆盖相比也比较小,但会扩大5G容量。美国因为在5G低频段存在协调困难,所以在5G发展中受到很大影响。

 

中国目前授权2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz频段为5G频段,在解决覆盖上有一定的优势,但要解决5G的容量问题,仍然需要5G高频段。目前中国规划了24.75GHz-27.5GHz和37GHz-42.5GHz为5G高频段,可用于技术研发和试验(中国信通院MTNet试验以及北京怀柔和顺义的试验)。

 

3. 5G的技术路线选择:中国明确SA方向

 

鉴于非独立组网(NSA)初期投资小,能够快速实现5G商用,获得领先优势,在5G部署初期国外运营商普遍倾向采用NSA方式建设5G网络,后续升级到独立组网(SA)方式,但是这需要对4G网络进行改造,而且5G与4G网络需要频繁切换。而SA方式的初期投资大,而且目前NFV的产品成熟度不足以支撑5G网络性能和规模化部署。

 

中国运营商计划初期在有限地区,少量的采用NSA,而5G网络的规模部署,要待5G的SA/NSA双模终端出现以后,即刻采用SA方式建网。采用5G的SA建网不仅对4G现网没有影响,还可以支持网络切片和多接入边缘计算,快速响应新的业务模式,满足垂直行业的需求。近期有报道称,韩国和美国的5G运营商也计划采用SA方式组网。

 

4. 5G的网络部署:需考虑成本、效率和安全

 

在大规模部署高性能5G网络的时候,需要充分考虑如何降低建网成本、简化互操作[1]、提高投资效率。

 

从网络架构看,4G和5G网络均面向分组域。4G网络可以通过CU(Control Plane and User Plane,控制面与用户面)分离,控制面云化,融合5GC(5G核心网)功能等步骤,逐步演进支持4G和5GC。

 

从业务发展看,4G可涵盖所有的业务,而且数据能力强,现有的频谱资源也较为丰富,仍有发展空间。未来2G和3G的业务可以逐步演进到4G和5G,电路域语音业务逐步演进到VoLTE(长期演进语音承载),物联网业务逐步演进到NB-IoT(窄带物联网)和eMTC(增强机器类通信),然后重耕现有2G、3G频率。未来4G+5G将作为移动网络演进的方向,长期并存。未来移动网络技术会越来越复杂,与此同时国家、社会、企业乃至个人对网络安全的要求会越来越提高,下一步需要重视5G时代到来后潜在的网络安全风险,各方携手共同防范和化解。

 

(图片来源:新华社)


五、5G发展的未来:赋能垂直行业,多方打造5G产业生态

 

5G最大价值在垂直行业,推动5G在垂直行业的部署,需要构建5G产业链和供应链,打造多方参与的5G产业生态。

 

5G初期以增强移动宽带业务为主,例如高清视频(4K/8K)、VR/AR/MR作为通用型的eMBB业务,是5G基础性的应用,也是最早成熟的业务。5G与垂直行业的融合不只在视频领域。近年来,我国举办了如“绽放杯”5G应用征集大赛等一系列赛事活动,一批智慧城市、智慧医疗、智慧教育等领域的5G创新应用脱颖而出,显示出5G巨大的市场价值和发展潜力。例如,以“城市数字平台”为基础,以5G与AI为依托,整合物联网、大数据、空间地理信息、视频云融合通信等城市数字化资源,将城市的经济活动和社会管理进一步优化和智慧化。利用5G网络支持穿戴或便携设备实现远程诊断、远程手术和远程医疗监控等,推动医疗物联网发展,提升医疗效率,促进人民健康。

 

随着5G的大规模商用,未来5G与垂直行业的融合将逐步扩展到对网络能力需求较高的行业应用场景,例如中美德日韩等国战略布局的智能网联汽车和工业物联网。5G是智能网联汽车实现“人”“车”“路”协同联接的载体,与智能网联汽车发展紧密相关。5G与工业物联网结合,可以实现工业数字化、精益生产、工业流程及柔性化生产,可以满足智能制造的灵活、可移动性、大带宽、低时延等基本要求。推动5G与更多的垂直行业融合发展,多方参与构建5G生态,才能激发5G的业务创意和创新,释放5G的巨大价值潜力。(太和智库)

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