5G的影響、戰(zhàn)略與機遇

作者/ 迎九 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：在2017年8月“IHS Markit領(lǐng)先技術(shù)報告論壇——中國”上，IHS Markit研究總監(jiān)Jack Kent介紹了對5G市場的最新研究，包括標(biāo)準(zhǔn)進展及三大應(yīng)用預(yù)期等。

5G現(xiàn)狀

　　5G是下一代移動網(wǎng)絡(luò)，它超過了今天的移動寬帶。回顧移動寬帶的歷史，每十年出現(xiàn)一代。首先是1980年代的1G時代，使用模擬信號。1990年代出現(xiàn)的2G有了數(shù)字電話和短信功能。2000年代的3G有數(shù)字電話、信息、數(shù)據(jù)，后期的3.5G有移動寬帶。從2010年代開始是4G，是基于全IP的移動寬帶，有音樂等應(yīng)用。未來將進入到2020年代的5G時代。

　　5G的特點是有更寬廣闊覆蓋能力，主要用于增強的移動帶寬、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、任務(wù)關(guān)鍵性通信三大領(lǐng)域。

　　其中“增強的無線帶寬”將最先到來，例如消費類的流媒體/視頻、音樂增強等功能。之后會進入到大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。最后是任務(wù)關(guān)鍵性應(yīng)用。

　　2018年5G技術(shù)會率先在美國推出，首先是固定的無線接入，即在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上，把5G的無線功能推出，之后的2019/2020年移動5G才會推出。

　　“增強的無線寬帶”中有兩個重要方面：1.熱點，熱點是有很多人使用的一個區(qū)域，需要很高的流量，2.廣范圍覆蓋。5G的覆蓋面會更寬，而且是無縫地連接，因此在數(shù)據(jù)傳輸和流量方面指標(biāo)更好。

　　由于5G可以實現(xiàn)超級可靠，而且延遲很低，因此在工業(yè)領(lǐng)域的驅(qū)動力更大。這些應(yīng)用驅(qū)動力包括遠程醫(yī)療外科手術(shù)、智能電網(wǎng)的分布式控制等，可把現(xiàn)有的用固定的線路連接的方式取代，另外機器之間的交流也可以是5G。工業(yè)5G的特點除了高可靠和延遲低外，每個連接點的數(shù)據(jù)流量不是很大，但是會有更多的連接點。

5G的挑戰(zhàn)

　　5G要變成現(xiàn)實，還需要做很多工作。首先需要有強大的技術(shù)創(chuàng)新，例如毫米波技術(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)方面，通常認為2020年才能出來，明年(2018年)會有初級版本出臺。但也許真正版本2020年不一定出來。

　　另外包括它的基礎(chǔ)設(shè)施層次，我們到底需要到什么層次的基礎(chǔ)設(shè)施?再有各個國家有不同的5G路線圖，戰(zhàn)略也不一樣。需要運營商、設(shè)備商、內(nèi)容提供商等相互協(xié)作。這是很重要的一點。

　　最后很重要的一點：LTE還在發(fā)展過程中，LTE-A(真正的4G)標(biāo)準(zhǔn)還在發(fā)展，LTE Advaced Pro還有待進一步實施，會有一個和5G并行發(fā)展的階段。

5G發(fā)展路線圖

　　圖1是5G標(biāo)準(zhǔn)路線圖，可見2020年才會有真正的5G標(biāo)準(zhǔn)出臺。同時LTE也是會往前發(fā)展，諸如Gigabit LTE、LTE IoT與NB-IoT等會不斷發(fā)展。

　　美國將會是第一個采用5G的國家，其他國家像中國，2019、2020年會有些實驗，主要是關(guān)注連接性、提高覆蓋面，還有應(yīng)用性等。日本、韓國也會有一些實驗性的項目，因為2018年韓國將舉辦平昌冬奧會，2020年日本舉辦東京奧運會，5G會帶來一些效益，因此韓國和日本會有商用性的試用。

5G的具體挑戰(zhàn)

　　5G對不同產(chǎn)業(yè)帶來的一些問題，包括運營商、設(shè)備制造商、服務(wù)供應(yīng)商等。包括IP未來是什么樣的?如何對5G監(jiān)控?如何獲得收益?市場在哪里?產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用、工業(yè)的應(yīng)用如何充分發(fā)揮5G的價值?為什么發(fā)展5G的同時還要發(fā)展4G?5G需要長期的網(wǎng)絡(luò)投資，未來還會有新的服務(wù)出來，費用很高，如何去做投資和商業(yè)回報的平衡?關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)未來往哪方面走，會有全球唯一的標(biāo)準(zhǔn)，還是多元標(biāo)準(zhǔn)等。設(shè)備也是和標(biāo)準(zhǔn)息息相關(guān)的，不同國家會出現(xiàn)本地化的布局，這很重要。為了了解5G及其部署，我們要看看整個產(chǎn)業(yè)鏈，包括運營商、設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)備制造商、服務(wù)供應(yīng)商等。

　　首先對基礎(chǔ)設(shè)施有什么意義?我們?yōu)榱耸?G創(chuàng)造更強大的能力和更低的延遲，需要更多的投資，以實現(xiàn)更先進的網(wǎng)絡(luò)。但現(xiàn)在4G還沒有結(jié)束，我們的LTE-A和LTE-Pro還在繼續(xù)發(fā)展?？傮w看，5G對于一些私營的網(wǎng)絡(luò)及一些工業(yè)的應(yīng)用是有機會的。

　　5G對于整個產(chǎn)業(yè)鏈有很大影響，在投資與決策方面，對運營商和設(shè)備制造商等會帶來機會，在2020年到2030年之間，約2.4萬億美元的投資用來支持5G價值鏈(如圖2)。價值鏈包括移動運營商、元器件、設(shè)備制造商、移動設(shè)備、移動網(wǎng)站運營(mobile site operations)、移動內(nèi)容等。

這對于服務(wù)供應(yīng)商意味什么?

　　首先看運營商。在2017年會出現(xiàn)試運營，超過2/3的主要運營商會在2018年參與運營的實踐。另外，運營商要爭取頻段資源。頻譜的拍賣也會在2017~2018年出現(xiàn)，運營商已花費超過1200億美元在4G頻譜拍賣上。5G在這方面的投資也會出現(xiàn)。M&A(并購)企業(yè)也開始對競爭對手進行商業(yè)收購，主要是因為被收購者有頻譜。

　　4G LTE也不是消失了，對于運營商和消費者而言，4G對于很多消費者的應(yīng)用已經(jīng)足夠好。游戲、音樂等在3G已經(jīng)足夠，在5G上，4K傳輸、虛擬現(xiàn)實(VR)等是很好的賣點。例如幾年前已有4K電視，但是因為沒有什么電視內(nèi)容而沒有推廣開，5G發(fā)布或許可以促進4K普及。VR通常會認為是真正的5G推手，但Kent對此有些質(zhì)疑，因為2020年預(yù)計只有5000萬部VR等頭戴設(shè)備，但是有上百億部手機，所以VR真正的發(fā)力點應(yīng)該是在手機上。長期看，5G的真正推手應(yīng)該是工業(yè)。另外AR(增強現(xiàn)實)的應(yīng)用空間也是無限的，可能是5G的一個最大賣點，因為AR需要巨大的數(shù)據(jù)量，5G可以提供流暢的體驗。5G IoT(物聯(lián)網(wǎng))增長如何?我們現(xiàn)在還是在5G早期，現(xiàn)在很多4G、NB-IoT還方興未艾，還沒有到達5G階段。關(guān)于5G頻譜，ITU WRC認為，5G需要三個主要頻率范圍：sub-1GHz、1~6G、20~30GHz。其中后者很可能提供足夠的無線服務(wù)吞吐量。但是這些還是空的，需要5G頻譜。2017、2018年會有拍賣，但是現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來自各個國家，非常不一致。

元器件制造商

　　技術(shù)上，毫米波是個挑戰(zhàn)。從元器件角度，希望以更低成本、更小尺寸覆蓋更多頻段。

　　今年發(fā)布的非標(biāo)芯片組中，5G調(diào)制解調(diào)器(modem)方面，有高通Snapdragon X50(多模5G NR)，期待在2019年用于智能手機;英特爾的w/mmWave RFIC(射頻芯片)。預(yù)計調(diào)制解調(diào)器/芯片組還會來自三星、華為等，在2019年之前不太可能推出元器件的供應(yīng)商/廠商有MTK、聯(lián)芯、展訊等。

　　其中最大的5G挑戰(zhàn)還是RF(射頻)前端/無線電路徑設(shè)計，需要來同時支持低于6GHz和毫米波5G NR。

2019/2020年會出現(xiàn)的商業(yè)化元器件

　　在商業(yè)化市場中，預(yù)計2019/2020年之前沒有什么商業(yè)化的設(shè)計。在家用CPE(Customer Premise Equipment，即接收wifi信號的無線終端接入設(shè)備)方面，5G固定無線接入將于2018年在美國發(fā)布，但目前還沒有具體細節(jié)。一種可能的解決方案是home(室內(nèi))5G天線，有線地接入到屋里的網(wǎng)關(guān)，然后再通過CPE在屋里進行寬帶覆蓋。另外，LTE CPE目前用于帶寬服務(wù)不好的地區(qū)(諸如較低帶寬的小型市場部分)。

　　另外還有汽車/信息娛樂，該部分標(biāo)準(zhǔn)還要細化，盡管很多人喜歡談?wù)撈?無人駕駛等話題，但實際上汽車制造商對5G是很保守的?，F(xiàn)在大家仍然關(guān)注LTE的路線圖。

　　移動設(shè)備包括：移動的熱點，智能手機(2019年晚期上市)，IoT/M2M模塊、平板電腦/二合一PC/筆記本電腦/新涌現(xiàn)設(shè)備(例如VR硬件)。

　　5G手機到2019年才會出現(xiàn)，2020年5G手機出貨量不會很高。這很容易理解，就像4G盡管2010年推出，但直到2016年LTE終端才成為主流，包括功能手機和智能手機。

5G的應(yīng)用和實施

　　5G的使用主要有三大類。

　　增強的無線寬帶，包括固定和移動無線寬帶，主要集中于不斷增長的帶寬和容量。固定無線接入將成為第一個增長的起點。

　　大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。也被稱為MTC(機器類通信)。特點是低功耗、低數(shù)據(jù)，并且有大量的接入。早期將始于NB-IoT開發(fā)。

　　第三是任務(wù)關(guān)鍵性服務(wù)。也稱為URLLC(超可靠極低延遲)。聚焦于無線接入，能夠無縫地代替有線，甚至用于“不能失敗”的應(yīng)用。這需要巨大的技術(shù)創(chuàng)新，應(yīng)用案例目前還很難預(yù)測。

　　1.增強的無線寬帶

　　據(jù)IHS Markit調(diào)查(圖3)，2016年第一個應(yīng)用是增強的數(shù)字信號，之后是新的高清/4K內(nèi)容，還有AR、VR、實時游戲等。

　　2.大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

　　預(yù)計早期的一些商業(yè)企業(yè)，諸如能源/公用事業(yè)監(jiān)控、資產(chǎn)跟蹤管理、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)等會在2030年之后成為常見的應(yīng)用(如圖4)。

　　3.任務(wù)關(guān)鍵性服務(wù)

　　包括工業(yè)自動化、智慧電網(wǎng)、醫(yī)療、汽車、無人機等。和其他一些早期的IoT的應(yīng)用相比，如圖5。

小結(jié)

　　5G標(biāo)準(zhǔn)的愿景非常美好，需要技術(shù)和設(shè)計來支持廣泛的應(yīng)用——從低功耗與小帶寬，到極低延遲與高吞吐量。這需要大量技術(shù)創(chuàng)新。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期會階段性地完成。根據(jù)不同的應(yīng)用，運營商有不同的戰(zhàn)略和時間表。5G的另一大挑戰(zhàn)是嘗試創(chuàng)造一個全球性的標(biāo)準(zhǔn)同時可以解決不同范圍的頻譜，否則很難獲得規(guī)模經(jīng)濟。除此之外，5G正在建設(shè)，有點像3G和4G，關(guān)鍵是能夠找到適合5G計劃的應(yīng)用。與此同時，移動、網(wǎng)絡(luò)運營商仍然在做LTE應(yīng)用和商業(yè)探索，NB-IoT和Gigabit LTE最有可能率先實現(xiàn)。

　　參考文獻：

　　[1]迎九.鄔賀銓院士談ICT的演進與創(chuàng)新.電子產(chǎn)品世界,2017(5):7-14

　　[2]Wilson R.5G：能聽到我的呼喚嗎.電子產(chǎn)品世界,2017(5):15-18

　　[3]屠方澤.5G面臨的測試挑戰(zhàn)及解決方案.電子產(chǎn)品世界,2017(5):18-19

　　[4]王瑩,王金旺.車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛關(guān)鍵技術(shù)問題.電子產(chǎn)品世界,2017(5):20-22

　　[5]粟欣,龔金金,曾捷.面向5G網(wǎng)絡(luò)切片無線資源分配.電子產(chǎn)品世界,2017(4):30-32

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第9期第4頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。