5G的影響、戰(zhàn)略與機(jī)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(bào)告論壇——中國(guó)”上，IHS Markit研究總監(jiān)Jack Kent介紹了對(duì)5G市場(chǎng)的最新研究，包括標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展及三大應(yīng)用預(yù)期等。

5G現(xiàn)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(xiàn)一代。首先是1980年代的1G時(shí)代，使用模擬信號(hào)。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(dòng)寬帶。從2010年代開(kāi)始是4G，是基于全I(xiàn)P的移動(dòng)寬帶，有音樂(lè)等應(yīng)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(qiáng)的移動(dòng)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(qiáng)的無(wú)線帶寬”將最先到來(lái)，例如消費(fèi)類的流媒體/視頻、音樂(lè)增強(qiáng)等功能。之后會(huì)進(jìn)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(huì)率先在美國(guó)推出，首先是固定的無(wú)線接入，即在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上，把5G的無(wú)線功能推出，之后的2019/2020年移動(dòng)5G才會(huì)推出。

　　“增強(qiáng)的無(wú)線寬帶”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(qū)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(shù)據(jù)傳輸和流量方面指標(biāo)更好。

　　由于5G可以實(shí)現(xiàn)超級(jí)可靠，而且延遲很低，因此在工業(yè)領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)力更大。這些應(yīng)用驅(qū)動(dòng)力包括遠(yuǎn)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(jī)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(shù)據(jù)流量不是很大，但是會(huì)有更多的連接點(diǎn)。

5G的挑戰(zhàn)

　　5G要變成現(xiàn)實(shí)，還需要做很多工作。首先需要有強(qiáng)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(rèn)為2020年才能出來(lái)，明年(2018年)會(huì)有初級(jí)版本出臺(tái)。但也許真正版本2020年不一定出來(lái)。

　　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(gè)國(guó)家有不同的5G路線圖，戰(zhàn)略也不一樣。需要運(yùn)營(yíng)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(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(biāo)準(zhǔn)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)展路線圖

　　圖1是5G標(biāo)準(zhǔn)路線圖，可見(jiàn)2020年才會(huì)有真正的5G標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。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(guó)將會(huì)是第一個(gè)采用5G的國(guó)家，其他國(guó)家像中國(guó)，2019、2020年會(huì)有些實(shí)驗(yàn)，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(guó)也會(huì)有一些實(shí)驗(yàn)性的項(xiàng)目，因?yàn)?018年韓國(guó)將舉辦平昌冬奧會(huì)，2020年日本舉辦東京奧運(yùn)會(huì)，5G會(huì)帶來(lái)一些效益，因此韓國(guó)和日本會(huì)有商用性的試用。

5G的具體挑戰(zhàn)

　　5G對(duì)不同產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的一些問(wèn)題，包括運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、服務(wù)供應(yīng)商等。包括IP未來(lái)是什么樣的?如何對(duì)5G監(jiān)控?如何獲得收益?市場(chǎng)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(jià)值?為什么發(fā)展5G的同時(shí)還要發(fā)展4G?5G需要長(zhǎng)期的網(wǎng)絡(luò)投資，未來(lái)還會(huì)有新的服務(wù)出來(lái)，費(fèi)用很高，如何去做投資和商業(yè)回報(bào)的平衡?關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)未來(lái)往哪方面走，會(huì)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(guó)家會(huì)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(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括運(yùn)營(yíng)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(duì)基礎(chǔ)設(shè)施有什么意義?我們?yōu)榱耸?G創(chuàng)造更強(qiáng)大的能力和更低的延遲，需要更多的投資，以實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)。但現(xiàn)在4G還沒(méi)有結(jié)束，我們的LTE-A和LTE-Pro還在繼續(xù)發(fā)展。總體看，5G對(duì)于一些私營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)及一些工業(yè)的應(yīng)用是有機(jī)會(huì)的。

　　5G對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈有很大影響，在投資與決策方面，對(duì)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商等會(huì)帶來(lái)機(jī)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(yùn)營(yíng)商、元器件、設(shè)備制造商、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)(mobile site operations)、移動(dòng)內(nèi)容等。

這對(duì)于服務(wù)供應(yīng)商意味什么?

　　首先看運(yùn)營(yíng)商。在2017年會(huì)出現(xiàn)試運(yùn)營(yíng)，超過(guò)2/3的主要運(yùn)營(yíng)商會(huì)在2018年參與運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐。另外，運(yùn)營(yíng)商要爭(zhēng)取頻段資源。頻譜的拍賣也會(huì)在2017~2018年出現(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商已花費(fèi)超過(guò)1200億美元在4G頻譜拍賣上。5G在這方面的投資也會(huì)出現(xiàn)。M&A(并購(gòu))企業(yè)也開(kāi)始對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)行商業(yè)收購(gòu)，主要是因?yàn)楸皇召?gòu)者有頻譜。

　　4G LTE也不是消失了，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商和消費(fèi)者而言，4G對(duì)于很多消費(fèi)者的應(yīng)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(xiàn)實(shí)(VR)等是很好的賣點(diǎn)。例如幾年前已有4K電視，但是因?yàn)闆](méi)有什么電視內(nèi)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(rèn)為是真正的5G推手，但Kent對(duì)此有些質(zhì)疑，因?yàn)?020年預(yù)計(jì)只有5000萬(wàn)部VR等頭戴設(shè)備，但是有上百億部手機(jī)，所以VR真正的發(fā)力點(diǎn)應(yīng)該是在手機(jī)上。長(zhǎng)期看，5G的真正推手應(yīng)該是工業(yè)。另外AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))的應(yīng)用空間也是無(wú)限的，可能是5G的一個(gè)最大賣點(diǎn)，因?yàn)锳R需要巨大的數(shù)據(jù)量，5G可以提供流暢的體驗(yàn)。5G IoT(物聯(lián)網(wǎng))增長(zhǎng)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(méi)有到達(dá)5G階段。關(guān)于5G頻譜，ITU WRC認(rèn)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，但是現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自各個(gè)國(guó)家，非常不一致。

元器件制造商

　　技術(shù)上，毫米波是個(gè)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(jī);英特爾的w/mmWave RFIC(射頻芯片)。預(yù)計(jì)調(diào)制解調(diào)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(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(wú)線電路徑設(shè)計(jì)，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(xiàn)的商業(yè)化元器件

　　在商業(yè)化市場(chǎng)中，預(yù)計(jì)2019/2020年之前沒(méi)有什么商業(yè)化的設(shè)計(jì)。在家用CPE(Customer Premise Equipment，即接收wifi信號(hào)的無(wú)線終端接入設(shè)備)方面，5G固定無(wú)線接入將于2018年在美國(guó)發(fā)布，但目前還沒(méi)有具體細(xì)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(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(qū)(諸如較低帶寬的小型市場(chǎng)部分)。

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

　　移動(dòng)設(shè)備包括：移動(dòng)的熱點(diǎn)，智能手機(jī)(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(jī)到2019年才會(huì)出現(xiàn)，2020年5G手機(jī)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(jī)和智能手機(jī)。

5G的應(yīng)用和實(shí)施

　　5G的使用主要有三大類。

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

　　大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。也被稱為MTC(機(jī)器類通信)。特點(diǎn)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(kāi)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(wú)線接入，能夠無(wú)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(cè)。

　　1.增強(qiáng)的無(wú)線寬帶

　　據(jù)IHS Markit調(diào)查(圖3)，2016年第一個(gè)應(yīng)用是增強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)，之后是新的高清/4K內(nèi)容，還有AR、VR、實(shí)時(shí)游戲等。

　　2.大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)

　　預(yù)計(jì)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(huì)在2030年之后成為常見(jiàn)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(dòng)化、智慧電網(wǎng)、醫(yī)療、汽車、無(wú)人機(jī)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(jì)來(lái)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(huì)階段性地完成。根據(jù)不同的應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商有不同的戰(zhàn)略和時(shí)間表。5G的另一大挑戰(zhàn)是嘗試創(chuàng)造一個(gè)全球性的標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)可以解決不同范圍的頻譜，否則很難獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)。除此之外，5G正在建設(shè)，有點(diǎn)像3G和4G，關(guān)鍵是能夠找到適合5G計(jì)劃的應(yīng)用。與此同時(shí)，移動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)。

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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)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。