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5G立项分析 [复制链接]

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发表于 2019-1-15 23:18:34 |显示全部楼层
第一章 5G 项目背景


1.1        5G 网络简介

5G 网络是指第五代移动通信网络。5G 移动通信网络将会形成一
个万物连接的系统,创建一个完全移动和完全关联的社会。5G 网络主要包括生态,客户和商业模式三个方面,在 5G 移动通信网络当中将软件和硬件分开研究,并引入数据中心的云化,虚拟化的概念。

到目前还没有官方的 5G 网络,也没有全球统一的标准,尽管它们正在进行中。具体标准可能因源而异,但都指向相同类型的改进:更快的速度,更高的容量,更高的可靠性,更低的延迟。5G 网络的预期速度范围为千兆位到几十千兆,但在这个时候,我们还不知道真正的 5G 网络将如何。

5G 移动通信网络将对智能技术产生巨大影响,其速度,延迟,网络弹性和电力消耗都有所改善,特别是允许各种设备和传感器实时有效地通信。5G 网络会使物联网的应用成本降低很多。

Verizon,英特尔,高通,华为,爱立信,三星等企业已经在为
5G 网络技术进行各方面的测试,这些测试结果将影响到 5G 的标准的制定。5G 移动通信网络的将会使用毫米波米传输信息,这是 5G 移动通信网络提升速度的关键。由于毫米波的波长短,能够缩小发射天线和接收信天线的尺寸,这为大规模天线系统的部署提供了支持。
1.2 建设背景

5G 项目作为未来信息通信技术的主要发展方向,“十三五”规
划纲要(草案)中明确提出,将积极推进第五代移动通信(5G)和超宽带关键技术研究上升到国家战略高度。根据工信部发布的《信息通信行业发展规划(2016-2020 年)》提出的 5G 推进工作部署以及三大运营商的 5G 商用计划,国家将于 2018 年启动 5G 网络建设, 2020

年正式推出商用服务。5G 是面向未来的新一代移动通信利器,拥有极高的频谱利用率和能效,在传输效率和资源利用方面相对第四代移动通信(4G)有量级的提高,未来将与人工智能、大数据紧密结合,惠及智慧城市、智能家居、远程控制、自动驾驶、工厂自动化等多个领域,开启一个万物互联的全新时代。


1.3 建设现状
第五代移动通信技术,与 4G 相比,5G 具有更高的速率、更宽的带宽、更高的可靠性、更低的时延等特征,能够满足未来虚拟现实、超高清视频、智能制造、自动驾驶等用户和行业的应用需求。目前
5G 还处于规划阶段,概念和技术未形成统一的标准。我国正大力开
展 5G 技术与产业化的前沿布局,在多个领域取得了积极进展,为抢
占 5G 发展先机打下坚实基础。

1.4        发展依据
基于 5G 基站低功率、广覆盖的特点,需要建设密集的基站,通
信运营商规模化选址和布放基站难度很大。例如路灯在城市中有着遵
循着城市的道路、街道分布的特点,如血管和神经一样覆盖城市的躯
体,并且具备了“有网、有点、有杆”三位一体的特点,路灯杆无疑
将成为基站部署的一个非常好的选择,也是对城市资源的集约化利
用。5G 发射器质量轻外观时尚,安装于路灯杆上不影响照明功能和
城市美观。


第二章 国家政策


2.1 政策推进
当前,网络信息技术成为全球科技竞争的制高点,而 5G 又是制
高点上的必争之地,从政策倾斜、技术标准制定,世界各国竞相超前
部署、加快发展。五年来,我国信息通信业以创新驱动 5G 发展,突
破关键核心技术,加快技术试验深入开展,取得了令人瞩目的阶段性
成果。
2015 年,国务院办公厅印发《关于加快高速宽带网络建设推进
网络提速降费的指导意见》。
2016 年,全国人大在颁布的“十三五”规划中提出实施网络强
国战略。
5G 已被置于国家战略。2017 年 3 月两会期间,李克强总理在《政府工作报告》中专门提及“第五代移动通信技术(5G)”,提出整个测试分两步进行:第一步 2016~2018 年完成的技术研发试验;第二步将在 2018~2020 年进行产品研发试验,实现 2020 年商用 5G 的目标。在国务院发布的《“十三五”国家信息化规划》中,十六次提到了“5G”。

2017 年 11 月,国务院印发《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。2017 年 11 月,发改委印发《关于组织实施 2018 年 新一代信息基础设施建设工程的通知》。

在目前正在召开的两会上,国务院总理李克强在政府工作报告中,对 2018 年内地在人工智能(AI)、工业互联网、5G、集成电路等科技发展做出了明确目标与规划,2018 年 AI 将加速在各行各业落地,5G 加速发展及半导体行业加快“中国制造”。这一系列战略的推进,明确了 5G 网络建设在网络建设和通信基础设施建设中的重要性。


2.2        技术试验及标准制修订

“中国力争 2020 年启动 5G 网络商用。”在第五次中欧经贸高层
对话上,国务院副总理马凯提出了我国 5G 发展的明确目标。我国政
府积极构建 5G 发展有利环境,组织推动科研专项规划、频谱规划、
国际合作、跨产业合作,让 5G 技术研发试验走在了世界前列。
2013 年 2 月,工信部、发改委和科技部共同成立 IMT-2020(5G)
推进组,目标是进一步推动 5G 技术和标准的研发,通过牵头组织 5G
试验,支持 5G 从技术到标准的转化,推进 5G 工作计划,验证和提升5G 技术方案,并支持形成全球统一的 5G 标准。
我国 5G 技术研发试验分为关键技术试验、技术方案测试和系统测试三个阶段。2016 年 1 月,第一阶段试验的发令枪打响,这是我国第一次与国际标准组织同步启动对新一代移动通信技术测试和验证。试验充分验证了大规模天线、新型多址、新型多载波、高频段通信等七个无线关键技术,以及网络切片、移动边缘计算等四个网络关键技术在支持 Gbps 用户体验速率、毫秒级端到端时延、每平方公里百万连接等多样化 5G 场景需求的技术可行性,进一步增强了业界对于推动 5G 技术创新发展的信心。

同年 9 月,我国 5G 技术研发第二阶段试验正式启动。该阶段试验更多聚焦面向 5G 移动互联网和物联网不同应用场景的技术方案验证,包括连续广覆盖场景、低时延高可靠场景、低功耗大连接场景等七大场景的性能测试,同时还有多方互通对接测试。

2017 年 3 月,工信部在北京怀柔启动了全球最大的 5G 试验外场,全球主要的电信设备厂商在此进行开发测试,完成了 30 个基站站址规划,可满足外场单站及组网性能测试需求,以及设备厂商与仪表、芯片厂商的互通对接测试。与此同时工信部批复 4.8GHz~5.0GHz、 24.75GHz~27.5GHz 和 37GHz~42.5GHz 三个频段用于我国 5G 技术试验。此前,工信部已经明确把 3.4GHz~3.6GHz 频段用于 5G 技术试验,以验证 5G 关键技术性能。新增三个频段为开展 5G 原型设备在统一频段上的功能和性能验证提供了必要条件,体现了我国政府大力支持 5G技术研发试验,加速推进 5G 产业发展的决心。
近日,在全国两会上,全国人大代表、中国信息通信研究院院长刘多在接受采访时表示,5G 第一版国际标准将于今年 6 月完成。2018年是 5G 标准确定和产品研发的关键一年,我国将注重“标准、研发与试验”同步开展。我国 5G 研发试验第三阶段将于今年年底前完成,重点是系统验证。

目前,我国提交 5G 国际标准文稿占全球 32%,牵头标准化项目占比达 40%,无论是推进速度还是质量在全球范围内均属较高。


2.3 纳入政府报告
2017 年政府工作报告指出:“全面实施战略性新兴产业发展规划,加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化,做大做强产业集群。”
这是政府工作报告首次提到“第五代移动通信技术(5G)”。多位业内专家认为,5G 商用步伐进一步加快,它将加速影响各行各业,推动经济社会发展,发挥全行业、全社会的基础性支撑作用。

2017 年政府工作报告专门提到 5G,体现了国家对于发展 5G 的决心,上升到了国策。总理提到了五个领域,特别是 5G 非常重要,相关部门正在制定相关标准。我国要实现从 3G 跟踪、4G 并跑,到 5G时代全球领先。

作为 5G 重大专项评审组负责人之一,在 2016 年年末,对无线通信芯片、场景、天线、设置、模块等做了重点部署,2018 年相关标准将全部制定完毕,2019 年进入现场示范和演示阶段,2020 年实现5G 正式商用。
通信网络是社会经济的基础,而 5G 不仅是网络,它是整个智能互联网的开始,移动互联、智能感应、大数据、智能学习共同形成的新能力,将会在整个社会的智能交通、移动医疗、智慧城市、智慧工业等众多领域形成基础支撑。它的拉动价值不仅限于通信业,而是整个社会经济的效率提高、成本降低和能力的极大提升。

5G 网络商用后,将带动车联网、物联网、无人机、云计算等应用的发展。5G 不但会成为全球通信产业的新一轮发展机遇,也会为各项新兴信息技术的崛起创造机会。

移动通信的发展从 1G 到 4G 都是面向个人的通信,但 5G 不仅带来更宽的带宽、更高的速率,5G 更大的发展在于它所定位的应用场景、产业应用和大量未知的应用创新。

目前,包括华为、中兴、高通、爱立信、诺基亚等在内的全球通信企业,均已围绕 5G 展开积极布局,以求在未来的产业竞争中抢占先机。

我国已建成全球最大 5G 试验网。目前 5G 技术研发试验第一阶段测试已圆满结束,充分验证了无线和网络关键技术在支持 5G 场景需求的技术可行性,同时第二阶段试验也已启动。

2017 年工信部将推进 5G 研发、工业互联网创新等重点任务和项目,推动 5G 等领域的自主创新,增强产业支撑能力。

随着 5G 技术不断发展并支持大量终端、机器和流程,无线通信将有望进入通用技术殿堂,5G 将成为一个技术平台,以更有意义的方式连接人与周边万物。报告预计,美国和中国将主导 5G 研发及资本性支出。



2.4        战略地位确立

“十三五”5G 主攻任务确定 5G 研发全面推进
科技部在 2017 年初召开的“新一代宽带无线移动通信网”重大

专项新闻发布会宣布,“十三五”期间国家科技重大专项 03 专项“新
一代宽带无线移动通信网”将延续,并转为以 5G 为重点,以运营商应用为龙头带动整个产业链各环节的发展,争取 5G 时代中国在移动通信领域成为全球领跑者之一。

2006 年,国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》,并选择了 16 个重大战略产品、关键共性技术和重大工程作为国家科技重大专项。其中,国家重大科技 03 专项(下称 03 专项)即新一代宽带无线移动通信网,这也是我国通信领域唯一一个国家科技重大专项。该专项自 2008 年正式启动以来,我国移动通信实现了从“2G 跟随”、“3G 突破”到“4G 同步”的跨越。
移动通信是建设网络强国的一个重要基础设施,目前中国移动通信产业已获得巨大发展。工信部通信发展司闻库司长盘点说:一是中国建成了全球规模最大的 4G 网络,实现了 4G 产业化和全球规模商用。截至 2016 年 11 月,中国 4G 用户达到 7.34 亿户,占移动电话的比重达到 55.7%。同时,中国形成了 4G 系统、终端、芯片、仪表等完整产业链,系统厂家等在全球 4G 领域处于优势地位,终端芯片企业突破了 5 模 10 频、28nm 芯片工艺。二是国际标准参与度显著提升。中国推动的 TD-LTE-Advanced 成为 4G 标准之一。
期间,5G 研发全面推进。中国率先推出了 5G 的推动组IMT-2020推进组,组织产学研用各个方面率先提出了 5G 概念、技术路线,完成 5G 的愿景与需求研究,并发布了 5G 无线和网络技术架构等白皮书,并启动了 5G 技术研发第一阶段的试验。
“十三五”期间,03 专项将继续围绕着原定总体目标,聚焦在

5G 和 LTE 增强技术研发这两个方面。具体来说,5G 方面,将重点推动形成全球统一的 5G 标准,基本完成 5G 芯片及终端、系统设备研发,推动 5G 支撑移动互联网、物联网应用融合创新发展,为 2020 年启动5G 商用奠定了产业基础。在 LTE 增强技术方面,重点支持 LTE 增强关键技术、终端芯片等产业链薄弱环节的研发。

中国在国际第一代移动通信领域是空白;在第二代移动通信欧洲主导 GSM 的时候,中国是跟随。03 专项立项时,第三代移动通信“TD-SCDMA”开始,中国成为其中一股力量,并在 3G 上取得了突破。
而 03 专项最主要任务是 4G 研发和产业化,中国实现了与国际同步,拥有了部分核心专利。

从 1G 到 4G,移动通信都是面向个人的。分析认为,5G 更重要的应用是产业应用。5G 技术实现后,面向消费者的应用将增加三个场景:第一个是车联网和高时速高铁,第二是 VR、AR(虚拟现实、增强现实),第三个应用场景是物联网,5G 的目标是一平方公里要做到 100 万个传感器联网。
“十三五”是 5G 技术储备和商业化重要过渡期。中国希望通过
03 专项的努力,到 2020 年成为新一代宽带移动通信产业全球领跑者之一。未来,中国将以运营商为龙头,以应用带动系统,以系统带动设备,以设备带动终端,以终端带动芯片,同时把软件、天线、仪表这些薄弱环节带动起来。



2.5 5G 产业规模及产业政策机遇

面对 5G 和物联网技术带来的可观机遇,我国政府正积极推进,
不断加码相关政策。





图表 1:截至 2018 年中国 5G 产业相关政策汇总



2025 年中国 5G 市场规模将达 3.3 万亿
根据中国信通院《5G 经济社会影响白皮书》预测,2030 年 5G 带动的直接产出和间接产出将分别达到 6.3 万亿和 10.6 万亿元。
在直接产出方面,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、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%。




图表 2:2020-2030 年中国 5G 直接和间接经济产出(单位:亿元)


从产业结构来看,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%。

图表 3 :2020-2030 年中国 5G 直接经济产出结构(单位:亿元)


以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院发布的《2018-2023 年
中国 5G 产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》。




第三章 市场需求分析




5G 将主要满足三大场景网络需求:eMBB,mMTC 和 URLLC。其中, eMBB 对应的是 3D/超高清视频等大流量移动宽带业务;mMTC 对应的是大规模物联网业务;URLLC 对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务,这块业务里面 5G 是各行业发展创新的底层技术,想象空间无疑最大。

在需求方,5G 与以往无线通信技术最大的区别是服务的对象,不再是单一的人,而是实现万物互联,工业 4.0、智能制造、医疗等行业运作都会随着 5G 技术成熟,进一步推动这些行业的发展,可以说,5G 所要承担的是改变整个社会、行业的使命角色。

我国正在迅速进入智能社会,包括产业互联网、人工智能、AR/VR
等应用在迅速普及,它们的规模化应用需要新一代网络来承载,4G
在移动的情况下看视频没问题,而 5G 着重解决的是物体与物体、物体与周边环境之间的高密度、低时延连接等问题,比如建设自动驾驶城市,就需要依托 5G 网络实现车辆、信号灯、道路感应线圈、智能总控平台间的无缝连接和互动,且时延需要在毫秒级别。

5G 最为重要的 3 个应用场景是大带宽、万物互联、低时延。网
络延迟低和带宽作为 5G 的最大杀手锏,可以将 10 毫秒的 4G 网络延迟提升到 5G 的 1 毫秒。虽然在下载文件、玩游戏等方面,上述网络延迟差距很难感觉出来,但在无人驾驶(要求毫秒级的互动操作响应)等方面,差距堪称“致命”。
以正在试行的谷歌自动驾驶车为例,它 1 秒需要采集 1G 的各类数据,当前谷歌自动驾驶车为单机版,由车辆在本机上处理数据,未来量产的车极可能为联网版本,将数据采集到平台,再由平台处理后回传控制,对时延要求非常高,即使时延是 0.1 秒,汽车也会开出去很长距离,有可能产生事故,5G 的低时延就显得非常必要。

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