第二节 5G
一、我国5G产业推进情况
得益于移动互联技术发展和政府的大力支持,我国5G产业发展迅速,无论在技术、标准、网络建设、终端设备方面还是行业应用领域,都取得了较大的进展。
(1)政策层面。
我国政府全面推进5G技术研发,以期利用5G打造创新驱动的经济体系。早在2013年,我国政府就成立了IMT-2020(5G)推进组,推进5G的战略研究、关键技术研发、试验与应用示范、标准转化、知识产权、对外合作交流等工作。在制造强国战略、网络强国战略、国家“十三五规划”、《国家信息化发展战略纲要》等国家重大战略和政策中,都提出要加强5G建设、加快5G技术研发、推进5G产业化进程。科技部国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”将5G作为研究重点。近两年,围绕信息消费领域,我国相继出台了《关于进一步扩大和升级信息消费持续释放内需潜力的指导意见》《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018—2020年)》《完善促进消费体制机制实施方案(2018—2020年)》等政策措施,在5G领域均提出在2020年实现5G商用的目标。2018年4月,我国出台了《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》,进一步明确了测试主体、测试车辆、测试路段等一系列要求,推动无人驾驶加速走进现实生活。目前,我国5G支持政策已从宏观走向微观,助推5G实现商用化。
(2)频谱方面。
频谱资源是发展移动通信业务的基础,是5G商用部署的前提,频谱资源越好、建网成本越低。2017年11月,我国发布《工业和信息化部关于第五代移动通信系统使用3300-3600MHz和4800-5000MHz频段相关事宜的通知》,明确了将3300-3600MHz和4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段。我国成为世界上率先发布5G系统在中频段频率使用规划的国家。2018年12月,我国完成对中国移动、中国联通和中国电信三大运营商的试验频谱分配,中国电信获得3400-3500MHz的5G试验频谱资源;中国移动获得2515-2675MHz、4800-4900MHz频段的5G试验频谱资源;中国联通获得3500-3600MHz的5G试验频谱资源。这意味着,三大运营商可以在全国范围内正式开展试验。2019年6月6日,工业和信息化部正式发布5G牌照,中国移动、中国电信、中国联通和中国广播电视网络有限公司均获牌,我国正式开启了5G商用时代。
(3)技术层面。
我国5G技术处在国际领先位置。目前,我国已经突破大规模天线、超密集组网、新型多址技术等关键技术,推出了第一台原型机和第一台商用机。华为、中兴等通信设备企业实力雄厚,在5G技术研发领域取得多项重要突破。2017年12月,中兴推出基于服务化架构的5G核心产品;2018年4月,华为5G产品获得全球第一张CE-TEC证书。目前,华为拥有61项5G标准专利,占全球标准专利的22.93%;中兴累计拥有超过2000件5G专利。5G技术研发试验分为关键技术验证、技术方案验证和系统方案验证三个阶段。2016年1月,我国正式开始5G技术研发。目前已完成前两个阶段,正在推进第三阶段的系统方案验证测试。
(4)网络部署方面。
当前我国已建成全球最大的5G试验网,处在5G商用的全球第一梯队。三大运营商是我国5G网络建设的主力,均发布了5G规划图,加紧在全国部署5G网络。北京、上海、广州、武汉、天津、成都、杭州、雄安等18个城市及地区成为三大运营商首批5G试点区。目前,中国移动在2018年内建成100个5G基站,计划于2019年年底建成1000个5G基站,2020年建成近万个基站,实现全网5G规模商用;中国联通于2019年实现5G试商用,2020年正式商用;中国电信已经在北京等12个城市开展5G规模建设及应用示范工程。
(5)标准制定方面。
在5G标准制定方面,3GPP具有较强的话语权。2018年6月,3GPP完成Release 15制定,为全球5G第一版商用标准。第二阶段的Release 16计划于2019年完成。在5G标准制定过程中,我国企业全面参与,并与高通等顶级企业同台竞争,其中,我国研发的新型网络架构等多项技术方案被国际标准组织采纳。例如,我国主导推动的Polar码被3GPP采纳为5GeMBB控制信道标准方案,这是我国在5G技术研发和标准化领域的里程碑式进展。2018年6月,我国已经完成核心网NGC R15的制定,2019年年底完成NGC R16版本,以满足5G全业务需求。
(6)终端设备层面。
我国5G终端设备产业链逐步成熟。随着5G的第一个完整标准R15出台,网络设备、智能终端、芯片等数目繁多的产品开始面市,以迎接5G规模商用。作为全球最大的通信设备企业,华为相继发布了基于3GPP标准的基带芯片、手机芯片麒麟980,以及全球首个面向5G商用场景的5G核心网解决方案SOC2.0。中兴发布了5G全系列高低频预商用基站产品,满足未来5G预商用部署的多种应用场景和需求。华为、中兴等通信设备商“端到端”演示均已完成。小米、联想、OPPO、vivo等手机生产厂商均于2019年推出5G智能手机。
二、面临机遇
(1)通信设备产业有望获得突破性发展。
一方面,由于5G时代频段提升,宏基站覆盖半径有所缩减、建设数量比4G略有提升,5G基站量将是4G基站数量的2倍;而随着毫米波的引入,电波穿透力较差,微基站数量将大幅增加。基站的大规模建设,给国内光模块、天线、光纤光缆等通信设备产业带来巨大的发展机会。另一方面,5G作为我国与全球第一次同步研发的移动通信标准,让我国网络运营商和通信设备企业进入了产业快速发展和超越的市场机遇期。4G时代,我国通信设备领域射频关键器件、AD/DA转换器件、基带芯片等关键器件仍然落后于欧美、日韩。在市场需求拉动、投资驱动和国家政策支持的利好条件下,我国通信设备产业有望实现产业快速发展和突破。预计在2020年,网络设备和终端设备收入共约4500亿元,占直接经济总产出的94%。
(2)智能终端产业迎来蓬勃发展。
5G商用前夕,相关的应用处于高速发展期。5G场景从单纯的大数据流量向低时延、高可靠、大连接等多重应用场景拓展,虚拟现实、增强现实、物联网、智慧家居、智慧城市、智慧农业、智慧工业、智能交通、远程医疗、远程教育、远程服务等不断走入人们的生活。我国5G应用领域发展迅速,无论从政府层面还是企业层面,都在不断加快推进5G应用场景的落地。广州、深圳、北京、上海、杭州等城市开展了一系列基于5G的应用创新和“端到端”测试,包含了无人驾驶、高清视频、智慧城市、智慧物流、工业互联网、智慧金融、智能装备等行业应用。中国电信率先实现了从雄安到南昌的跨省VR全景高清直播。百度研发的阿波罗自动驾驶汽车从实验室走到测试阶段。我国5G在超高清视频、VR、无人驾驶等领域的成功示范,将推升传感器、高清视频、智能手机、无人驾驶汽车、智能家居、智能装备等终端装置的需求。未来很长时期内,智能终端产业将是最具市场竞争力的行业之一。
(3)软件和信息技术服务行业创新发展空间大。
随着5G技术的不断成熟及大规模商用,人与人、人与物、物与物之间将实现更广泛的连接和通话。这就需要5G技术与边缘运算、人工智能、云计算、物联网、边缘计算等新一代信息技术的深度融合,利用大数据、云计算、人工智能等技术进行数据的撷取、过滤、处理、反馈及智能决策,真正实现终端设备的感知和决策智能化。这一过程必将带动大数据、云计算、人工智能、边缘计算、区块链、物联网等软件和信息技术服务业的技术创新、业务创新和商业模式创新。据统计,在5G商用中后期,互联网企业在与5G相关的大数据、云计算、人工智能等信息服务方面收入增长显著,成为主要收入来源,预计在2030年,互联网信息服务收入达到2.6万亿元,占直接经济总产出的42%。
(4)加快企业国际化进程。
随着5G时代到来,我国开始在5G关键领域进行全球布局。在政府层面,国家“863”计划5G移动通信研究项目吸纳了三星、诺西、爱立信、DoCoMo等多家国际知名企业作为研发的合作伙伴,打造开放合作的长效良性发展机制。2018年6月,第六次中日韩信息通信部长会议就加强5G、人工智能、大数据等新技术合作达成共识。在企业层面,截至目前,华为在全球已经获得23个5G商用合同,在欧洲、中东、亚洲等国家和地区部署5G商用网络。2018年,华为向全球客户提供了约1万套5G基站。中兴也在全球60多个国家部署了近110张5G网络,为160多个国家和地区提供5G产品和解决方案。在华为、中兴等通信设备企业国际化的带动下,我国通信设备产业上下游企业有望以此为契机,加快国际化业务的开拓和布局。
(5)加速推动我国经济高质量发展。
5G作为新一代移动通信技术,是未来万物互联社会的基础性网络设施,推动整个经济社会向智能化发展,被誉为经济进一步发展的主要动力,将成为经济社会转型变革的催化剂,重塑全球经济竞争新规则。5G和大数据、人工智能等新一代IT技术结合,会引发信息革命的风暴,产生很多新的应用、新的产品和新的商业模式,涌现出无人驾驶、工业机器人、远程医疗、远程教育、智慧城市、智能制造、智慧农业等多种新业态、新产品、新模式,极大地满足消费者的多样化、高层次需求。同时,这些新技术有利于传统产业实现产品转型升级、业务数字化转型、效率提升,为传统企业的新动能转化增添新动力。传统产业的数字化转型和新兴产业的不断发展,将推动我国经济迈上新台阶。
三、存在问题
(1)频谱资源有限,供需矛盾凸显。
现阶段,我国的频谱资源是异常稀缺的,高、低频段的优质资源的剩余量十分有限。4G时期我国就分配好了低频段中的优质频率,而高频段频谱因频率高、开发技术难度大、服务成本高,目前能用且用得起的资源较少。目前在6G以下,很难有3×200MHz的可用频段,必须启用毫米波段。在5G时代移动数据流量将呈现爆炸式增长,为满足eMBB、uRLLC、mMTC三大类5G主要应用场景对更大带宽、更短时延和更高速率的需求,需对支持5G新标准的候选频段进行高中低全频段布局,所需频谱数量也将远超2G/3G/4G移动通信技术的总和。我国频谱供需矛盾将在5G时代愈发凸显。我国5G的用频思路是6GHz以下频率为基、高频为补充发展。2018年12月,工业和信息化部已经向中国移动、中国联通、中国电信三大运营商发放了全国范围内的5G中低频段试验频率使用许可,加速了我国5G产业化进程,但5G商用面临的频谱资源频段挑战还很大。
(2)5G部署投入成本高,短期内很难获取资本回报。
5G基站包括宏基站和小微基站等主流基站模式。与4G相比,5G的辐射范围较小,从连续覆盖角度来看,5G的基站数量可能是4G的1.5~2倍。机构预计,三大运营商5G无线网络投资总规模约6500亿元,其中,宏基站总数约400万个,小微基站约600万个。而大规模天线使5G基站建设成本高,还需新建或大规模改造核心网和传输网,因此构筑良好的5G网络需要运营商投入大量财力。投资大幅度增加,但场景落地和资本回报路径尚不清晰。现阶段,5G发展仍以政策和技术驱动为主,VR、人工智能、无人驾驶等关键技术还未成熟与普及,应用服务为时尚早,目前存在过度炒作迹象。就市场普遍看好的NB-IoT来讲,运营商一直在努力推广,但目前的应用主要还是“三表”(燃气、水、电)及市政项目,成本仍然是企业推出NB-IoT产品的关键因素。未来,网络部署、应用开发、用户导入和习惯培养也需较长时间,预计5G商用早期将面临较大的经济效益压力。
(3)核心技术对外依赖度还很高,部分底层关键技术仍不成熟。
我国5G核心技术对外依存度还比较高,电信设备和不少终端设备的核心器件依赖进口。在标准制定方面,与美欧厂商相比,我国通信厂商不具备压倒性优势,很难复制高通在3G时代的强势地位。在芯片领域,国内厂商在商用时间和技术上与欧美基本同步。在电信设备领域,我国FPGA、数模转换器、光通信芯片等电信设备基本从欧美元器件厂商进口;在终端方面,以智能手机为例,内存、CIS等核心元器件基本被国外把控,即便是国内设计的SoC,其CPU和GPU完全依赖于英国ARM微处理器的技术授权。在物联网领域,截至目前,华为、中兴等公司推出了物联网解决方案,其中的CPU都是ARM的内核。同时,5G相较于前几代移动通信技术,设计理念新颖,功能更加强大,对高频段射频器件等关键材料器件要求较高。目前,5G终端产品的技术成熟度和商用化进程滞后于通信网络设备,尤其是在射频等底层关键领域的技术还不成熟。我国在5G中高频材料器件领域与欧美差距较大,这将是我国5G产业发展的痛点。
(4)美国频频发难,产业发展潜藏风险。
在政府大力支持和企业多年积淀下,我国5G专利数居全球首位,在5G标准制定中处于优势地位。然而,美国发动对华贸易战,接连制裁中兴、华为等通信设备企业,并以国家安全为由联合澳大利亚、日本、加拿大、俄罗斯等国家拒绝采用华为、中兴等企业的5G研发技术。美、日等国家精准打击我国5G领域核心企业,使我国5G技术推向国际的难度不断增加。而从产业自身发展来看,目前,5G技术试验进入第三阶段,国际标准面临冻结,5G处于商用前夕。各国为争夺5G标准制定权,纷纷加快推进5G技术研发、技术试验和网络部署,产业竞争异常激烈。在网络建设和技术演进还存在路线之争的情况下,企业动作迅速,商用时间节点不断前移,使5G产业化速度已追平技术试验和标准制定速度。外部环境的变化和产业自身的过度竞争,将大大增加我国5G发展的不确定性和成本压力。
四、对策建议
(1)提升自主创新水平,突破5G关键核心技术瓶颈。
深入开展5G产业全面调研,客观梳理当前我国5G领域关键薄弱环节,集中力量开展技术攻关,强化在基础和前沿领域的研究,弥补射频芯片、光通信芯片、中高频器件、数模转换器等环节的短板。同时,加强在化合物半导体材料、高频硅基集成芯片、毫米波通信等基础和前沿领域的部署;加强知识产权保护力度,加快提升我国5G产业自主创新水平,完成从购买国外核心器件和技术授权的整机产品到使用自主核心器件整机产品的飞跃。
(2)加快推进5G试点示范和应用,培育5G良好生态圈。
围绕制造强国和网络强国战略,联合各方共同开展5G应用场景研究验证,鼓励企业开展5G在工业互联网领域的深入应用,形成集技术、标准、产品和服务于一体的可复制、可推广的综合解决方案;鼓励运营商和互联网企业协同合作,有序推动5G在VR/AR、超高清视频、工业互联网、智能网络汽车、智能家居等重点领域的应用,进一步促进5G技术产品和商业模式成熟;成立5G产业联盟,联合设备制造商、通信运营商、终端供应商、系统集成商、科研院所共同推进5G的标准和技术创新、网络建设、业务和使能平台、应用场景及终端发展,培育合作共赢的5G生态圈。
(3)加强国际间合作,提升产业国际化水平。
针对美国对我国5G产业的精准打击,我国更应该全面提高对外开放水平。依托我国市场和技术优势,深化与美国、“一带一路”沿线国家、非洲、欧洲等国家和地区在国际频率协调、技术研发、标准制定、人员培训等领域的国际合作,积极拓展5G国际市场。