1.2　5G 驅(qū)動(dòng)力

與4G 相比，5G 試商用的頻段提高到了28GHz 附近，頻率的增高導(dǎo)致波長(zhǎng)變短，進(jìn)入了毫米波的范圍。5G 將4G 的大規(guī)模天線(xiàn)陣列技術(shù)和波束賦形技術(shù)與毫米波配合使用以提升天線(xiàn)增益。5G 的同時(shí)同頻全雙工技術(shù)使得頻譜資源的使用更加靈活，而終端直通（Device to Device，D2D）技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了終端之間的直接通信。5G 采用低密度奇偶校驗(yàn)（Low Density Parity Check，LDPC）信道編碼，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。以C-RAN 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)集中化處理，使得5G 系統(tǒng)的峰值速率提升10～20倍，達(dá)到10～20Gbps；用戶(hù)體驗(yàn)速率提升10～100倍，達(dá)到0.1～1Gbps；流量密度提升100倍，達(dá)到10Tbps/km2；連接數(shù)密度提升10倍，每平方千米（km2）可接入設(shè)備數(shù)量達(dá)100萬(wàn)個(gè)。可以說(shuō)，在移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景下，5G 的優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的。

世界各國(guó)均對(duì)5G 產(chǎn)業(yè)投入大量資金與研發(fā)資本，積極布局5G 產(chǎn)業(yè)，中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)在5G 投入上走在了世界前列。目前各國(guó)也都在頻率規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面全力推進(jìn)5G 的商用部署。

5G 蘊(yùn)藏巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)著5G 技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。IHS Markit 預(yù)測(cè)，從2020年至2035年，5G 為全球GDP 創(chuàng)造的凈值將達(dá)2.1萬(wàn)億美元，相當(dāng)于當(dāng)前世界第七大經(jīng)濟(jì)體印度目前的GDP。可以說(shuō)，5G 技術(shù)迅速發(fā)展的背后，是問(wèn)題導(dǎo)向和社會(huì)效益的多重驅(qū)動(dòng)。

1.2.1　問(wèn)題導(dǎo)向

近幾年，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，AR/VR、超高清視頻、云游戲等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與應(yīng)用已經(jīng)成為社會(huì)生活中不可缺少的一部分，影響著人們生活的方方面面。這些新應(yīng)用在滿(mǎn)足人們應(yīng)用需求的同時(shí)，也對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。視頻流量、移動(dòng)流量及接入智能設(shè)備的激增，無(wú)不對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重新設(shè)計(jì)與調(diào)整提出新的要求。此外，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)正處于從“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向“以物為中心”的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展變革過(guò)程中，人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、智慧城市、可穿戴設(shè)備等行業(yè)將與生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，智能制造、智慧醫(yī)療等應(yīng)用場(chǎng)景也對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的技術(shù)要求，亟須5G 技術(shù)賦能行業(yè)應(yīng)用。個(gè)人應(yīng)用及行業(yè)應(yīng)用對(duì)5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的總體要求體現(xiàn)在三個(gè)方面：大帶寬、泛連接、低時(shí)延。

（1）大帶寬的要求

根據(jù)思科從2017年到2022年的流量趨勢(shì)分析及預(yù)測(cè)報(bào)告，到2022年，全球年度互聯(lián)網(wǎng)流量將達(dá)到4.8ZB，其中視頻流量占比將達(dá)到82%，移動(dòng)流量在2017年到2022年將增長(zhǎng)7倍以上，來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的流量將占總流量的71%。隨著個(gè)人用戶(hù)創(chuàng)新應(yīng)用及技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將繼續(xù)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。此外，遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)等創(chuàng)新行業(yè)應(yīng)用也將產(chǎn)生大量流量。移動(dòng)流量和行業(yè)應(yīng)用流量的快速增長(zhǎng)對(duì)未來(lái)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了大帶寬的應(yīng)用要求。

（2）泛連接的要求

隨著技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新的發(fā)展，智能設(shè)備、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備、車(chē)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入的容量要求越來(lái)越高。尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，工廠(chǎng)內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備、信息采集設(shè)備逐漸實(shí)現(xiàn)直接互聯(lián)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用加速結(jié)合，在工廠(chǎng)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)可能部署數(shù)以萬(wàn)計(jì)的傳感器和執(zhí)行器，在工廠(chǎng)外需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)與供應(yīng)鏈、物流鏈企業(yè)的廣泛互聯(lián)，對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的海量連接能力提出了更高要求。

（3）低時(shí)延的要求

AR/VR、無(wú)人駕駛等場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延提出了較高要求，以VR 應(yīng)用為例，為了解決使用者的暈眩問(wèn)題，需要提高刷新率并降低時(shí)延，時(shí)延通常需要低于20ms。另外，語(yǔ)音識(shí)別、頭部運(yùn)動(dòng)跟蹤、視線(xiàn)跟蹤、手勢(shì)感應(yīng)等都需要低時(shí)延處理。網(wǎng)絡(luò)時(shí)延通常需要降到毫秒級(jí)時(shí)延。在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景下，以精準(zhǔn)控制為例，對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的端到端時(shí)延要求低至1ms，并且支持99.999%的連接可靠性。

面對(duì)新業(yè)務(wù)應(yīng)用提出的超高數(shù)據(jù)傳輸速率、海量設(shè)備接入、低時(shí)延端到端通信場(chǎng)景的需求，4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿(mǎn)足。2019年6月，愛(ài)立信發(fā)布了移動(dòng)市場(chǎng)報(bào)告，從移動(dòng)用戶(hù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)流量等方面對(duì)當(dāng)前移動(dòng)市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并對(duì)未來(lái)移動(dòng)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在移動(dòng)用戶(hù)方面，報(bào)告顯示，全球移動(dòng)用戶(hù)以每年2%的增長(zhǎng)率不斷增加，目前已經(jīng)達(dá)到79億戶(hù)。在新增用戶(hù)方面，2019年第一季度全球移動(dòng)用戶(hù)增加了4400萬(wàn)戶(hù)，其中中國(guó)新增移動(dòng)用戶(hù)增加了3000萬(wàn)戶(hù)，排名世界第一。隨著5G 在多個(gè)市場(chǎng)的商業(yè)部署，5G 終端數(shù)目將迎來(lái)快速增長(zhǎng)，到2019年年底，全球有超過(guò)1000萬(wàn)戶(hù)的5G 用戶(hù)，預(yù)計(jì)到2024年年底，5G 簽約用戶(hù)將達(dá)到19億戶(hù)，占到當(dāng)時(shí)移動(dòng)簽約用戶(hù)總數(shù)的20%以上。

當(dāng)前3G、4G 等移動(dòng)技術(shù)已經(jīng)推動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而隨著5G技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)目也將飛速增加。報(bào)告顯示，到2024年年底，窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）和4G LTE Category M（Cat-M）有望占所有物聯(lián)網(wǎng)連接的45%，將可以與5G 新空口（5G New Radio）完全共存于統(tǒng)一頻段中。到2024年年底，近35%的以4G為主導(dǎo)的窄帶互聯(lián)網(wǎng)和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，如果轉(zhuǎn)向大帶寬、低時(shí)延的5G 網(wǎng)絡(luò)，吞吐量可高達(dá)數(shù)十Gbps，時(shí)延可降至5ms 以下。

隨著終端類(lèi)型、數(shù)目的增加，2019年第1季度全球移動(dòng)數(shù)據(jù)每月已有近29EB，同比增長(zhǎng)約82%，未來(lái)全球移動(dòng)數(shù)據(jù)總流量將繼續(xù)增長(zhǎng)，2018年到2024年間的復(fù)合年均增長(zhǎng)率為30%，到2024年年底有望達(dá)到每月131EB。到2024年年底，預(yù)計(jì)有35%的移動(dòng)數(shù)據(jù)總流量將由5G 網(wǎng)絡(luò)承載，同時(shí)5G 的人口覆蓋率有望達(dá)到65%。

1.2.2　社會(huì)效益

2019年成為全球5G 商用元年，在未來(lái)幾年，5G 技術(shù)將與云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)交織前進(jìn)，對(duì)行業(yè)變革及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)極其深刻的影響。圍繞行業(yè)規(guī)則制定、關(guān)鍵資源獲取等方面的話(huà)語(yǔ)權(quán)，甚至?xí)蔀榇髧?guó)博弈的關(guān)注點(diǎn)。

在全球5G 競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)上，中國(guó)政府在政策層面給予了大力支持，大量涉及5G 的政策密集出臺(tái)，包括《關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大和升級(jí)信息消費(fèi)持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導(dǎo)意見(jiàn)》《2018年新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程擬支持項(xiàng)目名單》《擴(kuò)大和升級(jí)信息消費(fèi)三年行動(dòng)計(jì)劃》等，推動(dòng)了信息基礎(chǔ)設(shè)施的提速升級(jí)，要求確保2020年啟動(dòng)5G 商用。

在2018年12月初試驗(yàn)牌照發(fā)放后，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商全面啟動(dòng)5G 規(guī)模試驗(yàn)和行業(yè)應(yīng)用示范，積極運(yùn)營(yíng)5G 進(jìn)行融合創(chuàng)新。中國(guó)聯(lián)通在北京、上海、廣州等7個(gè)特大及重點(diǎn)城市實(shí)現(xiàn)城區(qū)連續(xù)覆蓋，在33個(gè)大城市實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋，同時(shí)推出N個(gè)面向行業(yè)的定制化5G 專(zhuān)網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)在5個(gè)城市開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模試驗(yàn)，在12個(gè)城市進(jìn)行5G 業(yè)務(wù)示范試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，建設(shè)31個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景5G 示范點(diǎn)。中國(guó)電信在17個(gè)城市進(jìn)行5G 試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，積累了200多家5G 應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)踐聯(lián)合試驗(yàn)客戶(hù)。

中國(guó)具有體量巨大的移動(dòng)市場(chǎng)，截至2018年年底，擁有12億戶(hù)獨(dú)立用戶(hù)，規(guī)模幾乎是北美地區(qū)的4倍。其中，超過(guò)97%的用戶(hù)來(lái)自中國(guó)內(nèi)地，其余用戶(hù)分布在香港、澳門(mén)和臺(tái)灣地區(qū)。同時(shí)值得注意的是，中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)普及率在不到10年的時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)了三倍。巨大的市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率將帶來(lái)非常高的經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)信息通信研究院預(yù)測(cè)，2020年5G 正式商用，將帶動(dòng)中國(guó)直接產(chǎn)值約4840億元，其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備占4500億元，間接產(chǎn)值1.2萬(wàn)億元；到2035年，將分別帶動(dòng)直接產(chǎn)值6.3萬(wàn)億元，間接產(chǎn)值10.6萬(wàn)億元。5G 技術(shù)的應(yīng)用與普及也將在世界范圍內(nèi)帶來(lái)非常巨大的經(jīng)濟(jì)效益，德勤咨詢(xún)公司預(yù)測(cè)，2020—2035年期間，全球5G 產(chǎn)業(yè)鏈投資總規(guī)模將達(dá)到3.5萬(wàn)億美元，由5G 技術(shù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)應(yīng)用銷(xiāo)售額將達(dá)到12萬(wàn)億美元。

國(guó)外也紛紛將5G 定為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，投入巨大力量。在2018年9月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）發(fā)布“5G 加速計(jì)劃”，從頻譜分配、基礎(chǔ)設(shè)施及監(jiān)管方式的現(xiàn)代化三方面促進(jìn)5G 發(fā)展。2018年10月，發(fā)布了《關(guān)于制定美國(guó)未來(lái)可持續(xù)頻譜戰(zhàn)略的總體備忘錄》，呼吁2019年中期制定國(guó)家頻譜戰(zhàn)略。同時(shí)，美國(guó)運(yùn)營(yíng)商T-mobile 與Sprint合并，合作發(fā)力5G。Verizon 全球首發(fā)5G 固網(wǎng)無(wú)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)，2019年在芝加哥和明尼阿波利斯推出5G 超寬帶網(wǎng)絡(luò)。在產(chǎn)業(yè)鏈方面，硅谷科技企業(yè)掌握多項(xiàng)5G 技術(shù)核心，合力發(fā)展5G。從加快部署、解除管制、促進(jìn)技術(shù)擴(kuò)散三個(gè)維度擴(kuò)大5G 應(yīng)用。

韓國(guó)也在5G 方面走在前列。在2018年4月，韓國(guó)發(fā)布《創(chuàng)新增長(zhǎng)引擎》計(jì)劃。在2019年4月，發(fā)布5G+戰(zhàn)略，鼓勵(lì)政府與民間資本攜手推進(jìn)5G 發(fā)展。2019年，韓國(guó)三家運(yùn)營(yíng)商均提前商用5G 移動(dòng)網(wǎng)業(yè)務(wù)，共享通信基礎(chǔ)設(shè)施，線(xiàn)路相互引入，改善通信瓶頸，并計(jì)劃于2022年建設(shè)成熟的全國(guó)性5G 網(wǎng)絡(luò)，覆蓋93%的人口。

日本在2019年正式分配5G 頻譜，內(nèi)政和通信部發(fā)布“到2020年實(shí)現(xiàn)5G 應(yīng)用”的政策，促進(jìn)5G 發(fā)展。提出“超智能社會(huì)Society 5.0”戰(zhàn)略，旨在通過(guò)信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間與現(xiàn)實(shí)空間的高度融合。日本運(yùn)營(yíng)商積極響應(yīng)政府號(hào)召，面向社會(huì)整體ICT 化拓展5G 場(chǎng)景和服務(wù)。Softbank 側(cè)重于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，并開(kāi)始探索衛(wèi)星行業(yè)，推動(dòng)現(xiàn)有通信與IT、互聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)務(wù)的協(xié)同。NTT DoCoMo 關(guān)注非電信增值業(yè)務(wù)，通過(guò)合作、投資、收購(gòu)等方式，向提供整合服務(wù)的公司轉(zhuǎn)型。

歐盟在5G 發(fā)展上稍慢于東亞、北美，在2018年5月聯(lián)合發(fā)布5G 合作協(xié)議。北歐五國(guó)表示，要在信息通信領(lǐng)域加強(qiáng)合作，提出一系列舉措。但是由于頻譜資源匱乏等原因，5G 研究開(kāi)發(fā)和商業(yè)化布局進(jìn)展緩慢。北歐五國(guó)簽署合作協(xié)議，有限投資本地5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并鼓勵(lì)北歐國(guó)家之間在5G 領(lǐng)域更密切合作。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是未來(lái)中國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)，5G 技術(shù)革新是支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心關(guān)鍵技術(shù)，技術(shù)創(chuàng)新也是5G 發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。5G 時(shí)代基礎(chǔ)通信僅是應(yīng)用中的一小部分，5G技術(shù)在商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用才是5G 價(jià)值真正體現(xiàn)的藍(lán)海，5G 技術(shù)將大力推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程。5G 技術(shù)改變了以往以語(yǔ)音、流量業(yè)務(wù)為主的無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)方式，加入了跨界垂直應(yīng)用，如車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)等，從前幾代通信系統(tǒng)對(duì)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的要求轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)無(wú)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域眾多關(guān)鍵技術(shù)的總體要求，呈現(xiàn)出體系化發(fā)展的新特性。

針對(duì)多業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的不同要求，5G 非常強(qiáng)勁地促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新與發(fā)展。大規(guī)模天線(xiàn)陣列（Massive MIMO）技術(shù)通過(guò)提高系統(tǒng)的頻譜效率，在容量提升、干擾抑制、邊緣覆蓋、多場(chǎng)景支持等方面起到非常大的性能改進(jìn)作用。MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）技術(shù)針對(duì)本地化、大帶寬、低時(shí)延業(yè)務(wù)提供優(yōu)化的服務(wù)運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)提供虛擬遷移技術(shù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌應(yīng)用在不同位置的遷移。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)基于統(tǒng)一物理基礎(chǔ)設(shè)施的邏輯網(wǎng)絡(luò)，面向不同用戶(hù)提供定制的網(wǎng)絡(luò)功能和服務(wù)特性。高頻通信及混合波束成形技術(shù)同樣得以迅速發(fā)展。

未來(lái)，5G 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，將促進(jìn)無(wú)線(xiàn)技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)各行業(yè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型。