5G的影響、戰略與機遇

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Jack Kent介紹了對5G市場(chǎng)的最新研究，包括標準進(jìn)展及三大應用預期等。

5G現狀

　　5G是下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，它超過(guò)了今天的移動(dòng)寬帶?；仡櫼苿?dòng)寬帶的歷史，每十年出現一代。首先是1980年代的1G時(shí)代，使用模擬信號。1990年代出現的2G有了數字電話(huà)和短信功能。2000年代的3G有數字電話(huà)、信息、數據，后期的3.5G有移動(dòng)寬帶。從2010年代開(kāi)始是4G，是基于全IP的移動(dòng)寬帶，有音樂(lè )等應用。未來(lái)將進(jìn)入到2020年代的5G時(shí)代。

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

　　其中“增強的無(wú)線(xiàn)帶寬”將最先到來(lái)，例如消費類(lèi)的流媒體/視頻、音樂(lè )增強等功能。之后會(huì )進(jìn)入到大規模物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。最后是任務(wù)關(guān)鍵性應用。

　　2018年5G技術(shù)會(huì )率先在美國推出，首先是固定的無(wú)線(xiàn)接入，即在現有基礎之上，把5G的無(wú)線(xiàn)功能推出，之后的2019/2020年移動(dòng)5G才會(huì )推出。

　　“增強的無(wú)線(xiàn)寬帶”中有兩個(gè)重要方面：1.熱點(diǎn)，熱點(diǎn)是有很多人使用的一個(gè)區域，需要很高的流量，2.廣范圍覆蓋。5G的覆蓋面會(huì )更寬，而且是無(wú)縫地連接，因此在數據傳輸和流量方面指標更好。

　　由于5G可以實(shí)現超級可靠，而且延遲很低，因此在工業(yè)領(lǐng)域的驅動(dòng)力更大。這些應用驅動(dòng)力包括遠程醫療外科手術(shù)、智能電網(wǎng)的分布式控制等，可把現有的用固定的線(xiàn)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(diǎn)除了高可靠和延遲低外，每個(gè)連接點(diǎn)的數據流量不是很大，但是會(huì )有更多的連接點(diǎn)。

5G的挑戰

　　5G要變成現實(shí)，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)。在標準方面，通常認為2020年才能出來(lái)，明年(2018年)會(huì )有初級版本出臺。但也許真正版本2020年不一定出來(lái)。

　　另外包括它的基礎設施層次，我們到底需要到什么層次的基礎設施?再有各個(gè)國家有不同的5G路線(xiàn)圖，戰略也不一樣。需要運營(yíng)商、設備商、內容提供商等相互協(xié)作。這是很重要的一點(diǎn)。

　　最后很重要的一點(diǎn)：LTE還在發(fā)展過(guò)程中，LTE-A(真正的4G)標準還在發(fā)展，LTE Advaced Pro還有待進(jìn)一步實(shí)施，會(huì )有一個(gè)和5G并行發(fā)展的階段。

5G發(fā)展路線(xiàn)圖

　　圖1是5G標準路線(xiàn)圖，可見(jiàn)2020年才會(huì )有真正的5G標準出臺。同時(shí)LTE也是會(huì )往前發(fā)展，諸如Gigabit LTE、LTE IoT與NB-IoT等會(huì )不斷發(fā)展。

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

5G的具體挑戰

　　5G對不同產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的一些問(wèn)題，包括運營(yíng)商、設備制造商、服務(wù)供應商等。包括IP未來(lái)是什么樣的?如何對5G監控?如何獲得收益?市場(chǎng)在哪里?產(chǎn)業(yè)的應用、工業(yè)的應用如何充分發(fā)揮5G的價(jià)值?為什么發(fā)展5G的同時(shí)還要發(fā)展4G?5G需要長(cháng)期的網(wǎng)絡(luò )投資，未來(lái)還會(huì )有新的服務(wù)出來(lái)，費用很高，如何去做投資和商業(yè)回報的平衡?關(guān)于標準未來(lái)往哪方面走，會(huì )有全球唯一的標準，還是多元標準等。設備也是和標準息息相關(guān)的，不同國家會(huì )出現本地化的布局，這很重要。為了了解5G及其部署，我們要看看整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括運營(yíng)商、設備供應商、設備制造商、服務(wù)供應商等。

　　首先對基礎設施有什么意義?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(shí)現更先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )。但現在4G還沒(méi)有結束，我們的LTE-A和LTE-Pro還在繼續發(fā)展?？傮w看，5G對于一些私營(yíng)的網(wǎng)絡(luò )及一些工業(yè)的應用是有機會(huì )的。

　　5G對于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈有很大影響，在投資與決策方面，對運營(yíng)商和設備制造商等會(huì )帶來(lái)機會(huì )，在2020年到2030年之間，約2.4萬(wàn)億美元的投資用來(lái)支持5G價(jià)值鏈(如圖2)。價(jià)值鏈包括移動(dòng)運營(yíng)商、元器件、設備制造商、移動(dòng)設備、移動(dòng)網(wǎng)站運營(yíng)(mobile site operations)、移動(dòng)內容等。

這對于服務(wù)供應商意味什么?

　　首先看運營(yíng)商。在2017年會(huì )出現試運營(yíng)，超過(guò)2/3的主要運營(yíng)商會(huì )在2018年參與運營(yíng)的實(shí)踐。另外，運營(yíng)商要爭取頻段資源。頻譜的拍賣(mài)也會(huì )在2017~2018年出現，運營(yíng)商已花費超過(guò)1200億美元在4G頻譜拍賣(mài)上。5G在這方面的投資也會(huì )出現。M&A(并購)企業(yè)也開(kāi)始對競爭對手進(jìn)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(yíng)商和消費者而言，4G對于很多消費者的應用已經(jīng)足夠好。游戲、音樂(lè )等在3G已經(jīng)足夠，在5G上，4K傳輸、虛擬現實(shí)(VR)等是很好的賣(mài)點(diǎn)。例如幾年前已有4K電視，但是因為沒(méi)有什么電視內容而沒(méi)有推廣開(kāi)，5G發(fā)布或許可以促進(jìn)4K普及。VR通常會(huì )認為是真正的5G推手，但Kent對此有些質(zhì)疑，因為2020年預計只有5000萬(wàn)部VR等頭戴設備，但是有上百億部手機，所以VR真正的發(fā)力點(diǎn)應該是在手機上。長(cháng)期看，5G的真正推手應該是工業(yè)。另外AR(增強現實(shí))的應用空間也是無(wú)限的，可能是5G的一個(gè)最大賣(mài)點(diǎn)，因為AR需要巨大的數據量，5G可以提供流暢的體驗。5G IoT(物聯(lián)網(wǎng))增長(cháng)如何?我們現在還是在5G早期，現在很多4G、NB-IoT還方興未艾，還沒(méi)有到達5G階段。關(guān)于5G頻譜，ITU WRC認為，5G需要三個(gè)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(wú)線(xiàn)服務(wù)吞吐量。但是這些還是空的，需要5G頻譜。2017、2018年會(huì )有拍賣(mài)，但是現在的標準來(lái)自各個(gè)國家，非常不一致。

元器件制造商

　　技術(shù)上，毫米波是個(gè)挑戰。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)布的非標芯片組中，5G調制解調器(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)。預計調制解調器/芯片組還會(huì )來(lái)自三星、華為等，在2019年之前不太可能推出元器件的供應商/廠(chǎng)商有MTK、聯(lián)芯、展訊等。

　　其中最大的5G挑戰還是RF(射頻)前端/無(wú)線(xiàn)電路徑設計，需要來(lái)同時(shí)支持低于6GHz和毫米波5G NR。

2019/2020年會(huì )出現的商業(yè)化元器件

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

　　另外還有汽車(chē)/信息娛樂(lè )，該部分標準還要細化，盡管很多人喜歡談?wù)撈?chē)/無(wú)人駕駛等話(huà)題，但實(shí)際上汽車(chē)制造商對5G是很保守的?，F在大家仍然關(guān)注LTE的路線(xiàn)圖。

　　移動(dòng)設備包括：移動(dòng)的熱點(diǎn)，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/新涌現設備(例如VR硬件)。

　　5G手機到2019年才會(huì )出現，2020年5G手機出貨量不會(huì )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的應用和實(shí)施

　　5G的使用主要有三大類(lèi)。

　　增強的無(wú)線(xiàn)寬帶，包括固定和移動(dòng)無(wú)線(xiàn)寬帶，主要集中于不斷增長(cháng)的帶寬和容量。固定無(wú)線(xiàn)接入將成為第一個(gè)增長(cháng)的起點(diǎn)。

　　大規模物聯(lián)網(wǎng)。也被稱(chēng)為MTC(機器類(lèi)通信)。特點(diǎn)是低功耗、低數據，并且有大量的接入。早期將始于NB-IoT開(kāi)發(fā)。

　　第三是任務(wù)關(guān)鍵性服務(wù)。也稱(chēng)為URLLC(超可靠極低延遲)。聚焦于無(wú)線(xiàn)接入，能夠無(wú)縫地代替有線(xiàn)，甚至用于“不能失敗”的應用。這需要巨大的技術(shù)創(chuàng )新，應用案例目前還很難預測。

　　1.增強的無(wú)線(xiàn)寬帶

　　據IHS Markit調查(圖3)，2016年第一個(gè)應用是增強的數字信號，之后是新的高清/4K內容，還有AR、VR、實(shí)時(shí)游戲等。

　　2.大規模物聯(lián)網(wǎng)

　　預計早期的一些商業(yè)企業(yè)，諸如能源/公用事業(yè)監控、資產(chǎn)跟蹤管理、智慧城市、智慧農業(yè)等會(huì )在2030年之后成為常見(jiàn)的應用(如圖4)。

　　3.任務(wù)關(guān)鍵性服務(wù)

　　包括工業(yè)自動(dòng)化、智慧電網(wǎng)、醫療、汽車(chē)、無(wú)人機等。和其他一些早期的IoT的應用相比，如圖5。

小結

　　5G標準的愿景非常美好，需要技術(shù)和設計來(lái)支持廣泛的應用——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。標準預期會(huì )階段性地完成。根據不同的應用，運營(yíng)商有不同的戰略和時(shí)間表。5G的另一大挑戰是嘗試創(chuàng )造一個(gè)全球性的標準同時(shí)可以解決不同范圍的頻譜，否則很難獲得規模經(jīng)濟。除此之外，5G正在建設，有點(diǎn)像3G和4G，關(guān)鍵是能夠找到適合5G計劃的應用。與此同時(shí)，移動(dòng)、網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商仍然在做LTE應用和商業(yè)探索，NB-IoT和Gigabit LTE最有可能率先實(shí)現。

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