5G网络产业发展趋势展望
郭黎黎
摘要： 5G网络是第五代移动通信技术，国际社会对5G网络的技术发展尚处于研究阶段。文章通过阐述5G网络呈现的特点，并结合当前各主要国家推进5G网络产业发展的现状，重点论述了当下我国在推动5G产业发展，并带动科技环境转型升级方面的着力点。
关键词：5G移动通信；网络产业； 创新合作；发展趋势
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）12-0025-03
Abstract： 5G network is the fifth generation mobile communication technology，the development of 5G network technology in the international community is still in the research stage. In this article， the characteristics of 5G network is presented， and combined with the current situation of the major countries to promote the industrial development of the 5G network， focuses on the present in our country in the industry to promote the development of 5G， and promote the transformation and upgrading of the focal point of the environment.
Key words： 5G mobile communication；Network industry； innovation cooperation；development trend
1 5G网络的概念与特点
5G（5th-generation）是第五代移动通信技术的简称，它是要以融合的方式来提供固定宽带接入服务、移动宽带接入服务、移动通信服务以及广播服务。[1]5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源，并实现与4G、3G、2G的共存。[2]目前，国际社会对5G网络概念没有达成一致共识，尚处于研究制定阶段。它采取数字全IP技术，支持和分组交换，既不是单一的技术演进，也不是全新的无线接入技术，而是整合新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G、2G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是真正意义上的融合网络。与4G网络相比，5G网络呈现四大特点：
1.1 功能更为强大
4G强项主要在容量，而传输语音的品质较差，而5G可以在接取速度、内容品质和功能整合等比4G优越很多，包括语音、容量和数据，都可以有更好的呈现。5G通信技术可以解决包括视频、语音、即时通信、在线游戏和虚拟现实等多种多媒体元素在内的互动需求。它强调网络速度和容量的提升，以及新通信技术的引入，5G技术发展内涵首要重点解决在频谱资源有限情况下，仍可达到100Gbps，以满足未来行动服务需求。据欧盟预计，在5G网络下，无线容量将比2010年高出1000倍，提供服务所需能源将节约90%，平均服务创建周期将从90小时缩短到90分钟。欧盟委员会副主席内莉·克勒斯表示，“5G网络将提供全新的技术，为人与人之间建立联系，当然还包括人与汽车、房屋等之间的联系。而且不管身处何地，这些服务都能马上实现。” 因此，第五代移动通信网络所实现的功能是更具复原能力的、更加一致的以及更加具备可用性的网络，它不仅要能支持庞大的数据流量，还能以远低于今天的成本来交付联网服务。[3]
1.2 技术更为先进
2020 年网路频宽需求将较目前成长 500-1000 倍，目前的网路技术无法承载如此庞大的资料传输需求，5G正是解决频宽不足的重要新技术。发展5G技术能够带来无线通信能力的稳定发展，并且正在向日益依赖短距离本地通信的新形式发展。大部分关于未来5G网络设计中都包括小蜂窝概念，而且业界大多认同5G将结合LTE蜂窝网络以及美国电气电子工程学会的WiFi标准，同时得到新技术的补充。而分歧在于5G是否继续保持在蜂窝技术框架下发展，还是代表着网络结构发展的新方向。未来数十亿无线设备的通信都需要速度和容量的支持，包括从微小传感器到无人飞行器，而这些设备很多都是通过互联网相互连接的。
1.3 应用更为广泛
关于未来5G通信技术应用，英国首相戴维·卡梅伦就公开表示，将与德国联手研发下一代速度超快的5G移动网络，“未来的5G网络将使得一整部电影一秒钟就能在互联网上下载完毕。”日本政府认为5G可用于物联网应用、自动语音翻译服务、超高精细影像服务、3D影像技术服务、家用联网机器人支援服务等，随着超高清电视节目计划在日本开播，新一代移动通信技术在日本国内有着巨大需求，市场前景看好。韩国提出5G通信技术可用于误差5公尺以内的定位服务、Knowledge Store服务（如Apple之Siri与背后维基百科结合之互动服务）和全息影像服务（Hologram，为现物体真实三维图像的技术），欧盟从优质化社会出发，将5G网络应用深化为e-health、e-banking和e-learning。
1.4 潜力更为巨大
未来全球通讯市场将呈现高速成长，可带动结构转型和附加价值提升。根据欧盟委员会最新数据预估，全球5G用户预估将破 50 亿户，潜在用户数庞大；全世界人口约 70 亿，可能会用行动宽频网路的人口将超过 50 亿，而目前仅为 16亿用户，宽频通讯市场具有庞大成长潜力。以终端需求来看，全球市场研究机构 TrendForce 最新研究报告指出，预估 2016 年全球智能手机销售量 13.4 亿支.[4]据国外媒体报道，国际数据公司公布的一项最新智能型手机预测显示，2018年总量将达到18亿部.[5]市场的成长将是产业发展的重要支撑力量，但投入者众，厂商之间的竞争也更加白热化。
2 主要国家推进5G网络产业现状
2.1 中国
中国虽然在移动通信领域起步晚，但进展迅速，为了迎接新一轮的技术、标准以及市场竞争，中国已全方位开展技术研发和产业布局。
1）2013年2月，正式启动IMT2020推进组，这个由工信部、发改委、科技部共同组成的工作平台，是协调参与5G国际标准发展国内各方力量的官方平台。其核心成员包括中国移动、中国电信、中国联通、华为、中兴、大唐等。[6]该组织将作为5G推进工作的平台，组织国内各方力量、积极开展国际合作，共同推动5G国际标准发展。
2）2013年7月，中韩在北京召开5G交流会，中国IMT2020推进组和韩国5G论坛专家就如何加强合作，共同推进5G国际标准进行交流，双方签署《中韩5G合作谅解备忘录》和《中韩网络安全合作谅解备忘录》，进一步深化了在5G频谱资源、关键技术和新业务研究、标准化等领域的交流与合作。
3）2015年10月，中国与欧盟就未来通信网络技术5G签订重要伙伴关系协议。双方承诺加强在5G技术科研经费、市场准入以及中国与欧盟5G协会会员资格获取等方面的互惠互助和开放合作。2016年全国工业和信息化工作会议上，工业和信息化部苗圩部长表示，工信部将在今年组织启动5G技术试验和商用牌照发放的前期研究工作。[7]
2.2 日本
日本无线工业及商贸联合会（ARIB）在 2013 年 10月设立了 5G 研究组，隶属高级无线通信研究委员会，已经对 5G 服务、系统构成以及无线接入技术等进行初步探讨。
1）2014年，日本交通部门与私营企业共同讨论5G技术发展，由日本三大移动运营商NTT DOCOMO、KDDI与软银公司主导，手机制造商松下、夏普以及富士通也参与其中。根据预计，日本政府将于2015年开始筹措与5G手机研发相关的资金预算。[8]日本政府预计将在2020年东京奥运会前商用5G移动通信服务。
2）2015年7月，爱立信公司与日本软银在东京启动5G技术联合外场测试，双方在5G用例和部署方案方面达成协定，评估联合外场测试中潜在的5G关键技术组件的性能，并就5G研究项目展开合作。软银将借助爱立信的硬件设备建设，在多个频段测试高速低延时5G网络。爱立信已开发出先进的天线技术，可提供更宽的带宽、更高的频率、更短的传输时间，以及采用基带单元构建的无线基站和专为5G测试开发的无线单元，并在爱立信预标准化5G网络技术的外场无线演示中成功实现了5 Gbps以上的速率。同月，软银曾宣布与中国厂商华为和中兴展开5G研究合作。该公司希望5G网络能在2020年东京举办奥运会时实现商用。[9]
2.3 韩国
在移动通信领域一向走在全球前沿的韩国，无论是在 5G 研发机构设立、长远规划、促进战略以及研发投入等方面表现得都更加积极，相关政策制定也更加明确，总体规划的目标是让韩国成为引领世界的5G通信强国。
1）从2013年5月起，韩国政府就已同韩国三大电信运营商SK电讯、韩国电信、LG U+以及科技公司三星、LG一起着手打造5G战略。2013年6月，韩国成立了5G论坛推进组，该推进组包括韩国主要的通信运营商、设备制造商、研究机构和高校等，论坛提出了5G国家战略和中长期发展规划，并负责研究5G需求，明确5G网络、服务的概念等。论坛由SK电信公司领导。该论坛的成立是为了与日本、欧洲以及中国的合作成果进行竞争，其明确阐述的任务是为韩国获得5G技术的全球领导地位。2014年5月，三星宣布，其已率先开发出了首个基于5G核心技术的移动传输网络。
2）韩国政府在2014年1月敲定“未来移动通信产业发展战略”，规划于2015年12月进行pre-5G核心服务的试运行，2017年12月起提供5G核心服务的模拟服务后，2018年在平昌冬奥委会期间试运行，2020年推出全面的5G商用服务，并将为此投资1.6兆韩元（约合15亿美元）。根据这项计划，韩国政府预计在2020年-2026年间，与5G网络有关的移动设备和网络设备的销售额将达到331万亿韩元的价值，同时5G业务也将创造68万亿韩元的价值。[10]
2.4 欧盟
目前，欧洲在移动通信领域明显落后于亚洲主要竞争对手。因此，在新一轮移动通信技术研发与产业化竞争中，欧盟委员会希望迅速发展 5G 技术以维持和加强欧洲企业的领导地位。
1）2012年9月欧盟启动了“5G NOW”的研究课题，该课题由来自德国、法国、波兰和匈牙利的6家科研机构共同承担，课题主要面向5G物理层技术进行研究。同年11月欧盟又启动了名为“METIS”的5G研发项目，约80名专家全职参与该项目。
2）2014年1月，欧盟正式推出“5G PPP”计划，该计划的成员包括通信设备制造商、网络运营商、电信运营商以及科研院所。[11]它致力于推进整个5G的技术研究、标准化、产业化在欧洲的发展，实现欧洲重新确立在5G的全球领导地位之目标。2014年到2020年期间，预计欧盟将提供7亿欧元公共资金的资助，同时产业也会提供7亿欧元自有资金配套，进行 5G 技术的研发。与此同时，英国也积极参与成立5G发展组织，名为5G创新中心，位于英格兰萨里大学。2014年3月，德国与英国联手在5G、电信市场以及物联网三大领域展开合作，共同推进欧洲电信市场一体化。
2.5 美国
目前，美国移动通信行业正继续致力于部署4G网络，在5G移动通信研究方面还没有国家层面的统一推进计划，谷歌等大型公司申请政府尽快推进5G技术研究。
1）2014年10月，美联邦通信委员会表示将展开调研以推进5G技术研究。同月，4G Americas颁布了5G需求和解决方案的建议书，阐述了下列问题：什么是5G时代的核心应用，存在何种挑战和需求，什么是新的关键技术和方案。[12]同时，一些重要的行业企业、高等院校（如Verizon、高通、伯克利等）都已经积极投入5G移动通信研究，参与各种国际化行业组织，贡献其研究成果。[13]
2）由于美国是4G LTE部署的领导者，因此许多人相信美国还将继续保持该领导地位，在2025年前迅速过渡至5G。2012年7月，纽约大学理工学院成立了一个由政府和企业组成的联盟，以向5G蜂窝网络时代迈进。[14]目前美国联邦通信委员会政策更倾向于在4G蜂窝网络已经有所投资的公司，美国政府希望检验这种策略是否能够维持美国在移动通信领域直到2025年及以后的领导地位，其中，谷歌公司正是其中之一。
3）2015年9月，美国移动运营商Verizon无线公司宣布，将从2016年开始试用5G网络，2017年在美国部分城市全面商用。Verizon无线公司制定的5G网络商用时间表，远远领先于行业预期。根据国际电信联盟的计划，5G网络技术标准到2020年才能够制定完毕。
3 推动5G产业发展的几点思考
5G网络技术投入市场将引发全球范围内对移动通信业领导权的激烈争夺，在5G通信技术正值萌芽，各国仍处研究摸索阶段，怎样才能抢先一步、占得先机，进而发展前瞻科技及产业关键核心技术，带动我国产业与科技环境转型升级。
3.1 制定明晰战略目标
国家政策的支持以及愿景的设定是带动产业共同投入5G通信的重要凝聚力，应在产业政策上加紧设定发展愿景，规划宏观的国家通信发展战略，以利于国内通信行业规划相关建设；建立政府主导模式，牢牢掌握未来5G技术主导权，除标准参与规划外，主导发展政策，并积极地寻求企业及学者意见，以期建立一套可行的5G技术发展政策。大力扶植华为、中兴等成为5G旗舰公司，以提高国内通信设备与通信系统的质与量；提出明确的5G 技术与应用目标，创建一个安全传输和保护隐私的安全、可靠的互联网，提供“零中断”的服务，实现由用户控制的高级隐私保护机制。
3.2 加紧攻研关键技术
掌握下一代通信系统技术发展前瞻趋势，了解5G技术发展需求，协助产学研全面参与国际标准组织，尽早开始5G通信系统开发。首先，从基础理论与系统面着手，包括技术可行性分析，制定功能，设计界面等通信系统分析规划。其次，建立完善实验测试场环境，并与国内电信运营商合作，进行互通互连测试，验证创新服务模式，淬链国际化服务能力。积极带动产业转型，促进未来网络架构发展，使其与有线和无线宽带网络技术实现融合和互相作用，共同推动未来互联网的发展。
3.3 积极构建产业环境
支持产学研参与国际标准制定，建立产业与学术界合作平台及分享机制。积极与国际大厂合作，通过参与标准制定提早布局，拟定长远规划政策蓝图，推动与国际接轨，引导电信运营商优先采用国产设备及服务解决方案，使其在国内市场先建立运营实绩，以利于进军国际市场。继续加大产业资金投入，为5G长远可持续发展提供有力支撑。虽然华为集团2018年前将投资45亿元发展5G技术研发，并预言2020年启动每秒20Gbps商用5G行动网，但在资金和技术投入方面较欧盟和韩国还有较大差距。
3.4 大力培育尖端人才
人才培育是支持5G发展的原动力，由于 5G 的创新涵盖终端产品、网络设备、应用服务等不同于4G，且面临大带宽、大联结、低耗能、短延迟与高可靠度等新的技术挑战，需要大量的优质人才投入，以及跨产业整合的能力，才能增强竞争的优势。因此，加强5G前瞻性研究与专业人才的培育，特别是推动基础科学探索的成果，并与未来产业界需要妥善结合。
3.5 深化国际战略合作
深化国际合作以便集思广益、共享数据、开拓创新，并在未来的创意上居于领先。加强与韩国、欧盟等合作，根据不同国家技术特点和优势项目，选定技术主题，整合物联网、云端运算、巨量数据分析等概念，进行5G 应用先期验证，带动产业创新，培育电子商务等新兴网络信息消费，达到构筑新兴产业生态效益。建立中外产学研交流联盟，支持国际标准制定，支持合作议题进入标准技术讨论范畴，加速5G网络系统技术交流合作。
4 结论
5G网络产业的发展在提高移动通信质量的同时，降低了运营成本，应用前景广阔。据预测，5G未来全球通讯市场将呈现高速增长，可带动产业结构转型和附加价值提升。当前，各主要大国都在不遗余力地发展5G产业，它不仅是网络产业发展的一个新高度，更是一场科技革命。制定5G标准，不只是技术和经济问题，更体现了大国之间科技实力的博弈。因此，我国要将5G网络产业的发展纳入国家战略布局规划，积极构建产业环境，为5G长远可持续发展提供有力支撑。
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