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5G开启万物智慧互联新时代
作者:张益群 发表时间:2017年11月28日

  5G是第五代移动通信及其技术的简称,5G不是横空出世令人惊异的新技术,而是现有技术的新组合,是4G技术的再演进。简单看,5G的速度将会更快,而功耗将低于4G,从而带来一系列新的无线产品。5G网络将能在1平方公里的范围内为超过100万台物联网设备提供超过100Mbps的平均数据传输速度。5G是信息通信技术发展阶段中的重要转折点,其巨大变革力将相关产业向全社会渗透,影响到社会方方面面。

  经济贡献

  根据中国信息通信研究院正式发布《5G经济社会影响白皮书》测算,5G将会对经济产生巨大影响。2030年,直接贡献方面,5G将带动的总产出、经济增加值、就业机会分别为6.3万亿元、2.9万亿元和800万个;间接贡献方面,5G将带动的总产出、经济增加值、就业机会分别为10.6万亿元、3.6万亿元和1150万个。

  按照2020年5G正式商用算起,预计当年将带动约4840亿元的直接产出,2025年、2030年将分别增长到3.3万亿、6.3万亿元,十年间的年均复合增长率为29%;在间接产出方面,2020年、2025年和2030年,5G将分别带动1.2万亿、6.3万亿和10.6万亿元,年均复合增长率为24%。

  从产出结构看,拉动产出增长的动力随5G商用进程的深化而相继转换。在5G商用初期,运营商大规模开展网络建设,5G网络设备投资带来的设备制造商收入将成为5G直接经济产出的主要来源,预计2020年,网络设备和终端设备收入合计约4500亿元,占直接经济总产出的94%。

  在5G商用中期,来自用户和其他行业的终端设备支出和电信服务支出持续增长,预计到2025年,上述两项支出分别为1.4万亿和0.7万亿元,占到直接经济总产出的64%。在5G商用中后期,互联网企业与5G相关的信息服务收入增长显著,成为直接产出的主要来源,预计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%。

  到5G商用后期,2030年5G间接拉动的GDP将达到3.6万亿元。按照产业间的关联关系测算,2020年,5G间接拉动GDP增长将超过4190亿元;2025年,间接拉动的GDP将达到2.1万亿元;2030年,5G间接拉动的GDP将增长到3.6万亿元。十年间,5G间接拉动GDP的年均复合增长率将达到24%。

  应用场景

  国际电信联盟ITU在2015年6月召开的ITU-RWP5D第22次会议上明确了5G的主要应用场景,ITU定义了三个主要应用场景:增强移动宽带、海量机器类通信、高可靠低延时通信,具体场景如下:

  增强移动宽带,即eMBB(EnhanceMobileBroadband)。eMBB目标是在现有移动宽带业务场景的基础上,进一步提升性能等体验,应用在如高清视频直播、VR/AR等场景中。eMBB要求体验传输速率>1Gbps。

  超高可靠低延迟通信,即uRLLC(Ultra Reliable & Low Latency Communication)。uRLLC主要应用在超低时延、超高可靠性的场景中,如车联网、智慧工厂等领域。uRLLC要求网络时延<1ms。

  大规模机器类通信,即mMTC(Massive Machine Type Communication)。mMTC主要应用在大规模物联网领域,提高人与机器、机器与机器等之间的连接能力,同时大幅度提高网络容量、连接密度。mMTC方向目前发展最快的是NB-IoT技术,已经开始商用。

  增强移动宽带、海量机器类通信和超高可靠低时延通信等三大类未来应用场景特点不同,将对5G系统带来不同的挑战。其中,增强移动宽带主要面向以人为中心的传统移动通信场景及其新的需求,5G系统需全面提升用户体验速率、流量密度、峰值速率、移动性、能效和频谱效率等指标以提升用户体验。对于海量机器类通信场景,大量机器类设备将连接到网络并非连续地发送小数据包,对5G系统的主要要求在于所能支持的连接数密度和网络的能量效率。对于超高可靠低时延通信场景,时延将是最重要的能力指标。此外,为支持车联网业务,这一场景对移动性也提出较高要求。

  虽然物联网场景下包括了机器对机器(Machine to Machine)、人对机器(Man to Machine)、机器对人(Machine to Man)、移动网络对机器(Mobile to Machine)多种通信。但若从狭义角度来看,仅观察M2M的话,物联网将是5G技术的核心发力点与主要应用场景。

  目前,物联网的影响力逐渐扩大,在5G落地后将能改变人类生活许多方面,其中,在多个横向产业上会产生百亿美元级别的产值。同时5G也将对全行业有深刻影响。到2035年,制造业有望成为5G创造最大份额经济价值的领域,有望实现约3.4万亿美元的产出,大概占5G总产出的28%。在物联网智慧城市与智慧农业的支持下,2035年5G将创造6.5%的公共服务产出和6.4%的农业产出。因此,总体而言,物联网与5G技术协调效应明显。5G技术发展将提升物联网渗透率,物联网又将成为5G理想的应用场景而推动其技术发展。

  5G将会影响物联网全产业链。具体讲,智能家居、智能电网、环境监测等新应用需要网络支持海量设备连接和大量小数据包频发;视频监控和移动医疗等业务,对数据传输提出了很高的要求;车联网和工业控制等业务对毫秒级的时延和可靠性非常敏感;还有大量的物联网设备部署在室内角落、地下室、隧道等信号难以到达的区域,需要移动网络覆盖能力进一步增强。5G连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低延迟高可靠等特点,可以解决传统移动通信无法很好地支持物联网和垂直行业应用等问题,有利于提升物联网渗透率。

  我国积极推进5G发展

  政策文件

  《中国制造2025》:全面突破5G技术,大力推进5G技术产品研发;加快高速宽带网络建设,加快农村及偏远地区4G网络覆盖;大力推进5G技术产品研发、标准制订和产业链成熟;实施电信普遍服务试点项目,支持3万个以上行政村宽带建设升级。

  《国家“十三五”规划》:积极推进5G技术研究,于2020年启动5G商用;进一步完善覆盖陆海空天的国家信息通信网络基础设施;光网和4G网络全面覆盖城乡,宽带接入能力大幅提升,5G启动商用服务;形成容量大、网速高、管理灵活的新一代骨干传输网。

  《2017-2020年5G发展规划(工信部、发改委)》:三大运营商推进5G研发与试验,都已经制定5G网络商用的计划;《2017年全市经济和信息化工作报告》:2017年北京将在“全光纤网络城市”基础启动5G试点工作,新增400个公共场所提供免费无线上网服务。

  技术研发试验

  5G技术研发试验的关键技术验证、技术方案验证、系统验证3个步骤有序推进,目前处在技术方案验证阶段,有望在2018年后进入第二阶段,即5G产品研发试验;2019年,完成5G标准的完整版本,全球小范围商用部署;2020年,5G标准优化,全球范围5G商用部署。

  中国5G发展趋势

  一是产品技术逐步聚焦四大应用场景。推进组归纳出未来5G应用主要集中在4个场景:高铁、地铁等连续广域覆盖场景;住宅区、办公区、露天集会等热点高容量场景;智慧城市、环境监测、智能农业等低功耗大连接场景;车联网、工业控制、虚拟现实、可穿戴设备等低时延高可靠场景。因此,5G技术与产品开发也应重点围绕这4个场景展开,及时做好前沿技术与产品开发。

  二是5G技术将激发新的消费需求。5G的一个重要特征就是可以实现“人与人、人与物、物与物之间的连接”,形成万物互联,并融合在工作学习、休闲娱乐、社交互动、工业生产等各方面。逐步丰富的消费形态将促进用户体验需求的重大变革,进一步激发出新的产业、新的业态和新的模式。为此,要充分做好技术与产品储备,及时跟踪技术与产品的动态变化,尽早布局颠覆性技术与产品。

  三是产业融合变革加速。基于5G技术的支撑,跨行业的融合发展进一步加强,新型信息化和工业化将深度融合,引发产业领域的深层次变革。移动物联网场景等5G技术将渗透到消费、生产、销售、服务等各行业,推动研发、设计、营销、服务等环节进一步向数字化、智能化、协同化方向发展,实现工业领域全生命周期、全价值链的智能化管理。

  作者单位:方正证券研究所

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