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中国信通院龚达宁等：全球5G商用发展及趋势展望

1 引言
2019年，全球5G商用启动，正式进入5G时代。我国于2019年6月发放5G商用牌照，首次实现与全球同步商用。5G商用一年多来，在网络部署、产业发展等多方面创造了移动通信发展的新的历史记录，5G与垂直行业融合应用创新探索持续深入，未来发展空间巨大。
2 全球5G商用发展分析
2.1 全球5G商用快速发展2.1.1 5G商用网络发展迅速
截止到2020年10月底，全球已有54个国家/地区的125家运营商提供5G业务。目前，全球头部移动通信运营商基本都已提供5G商用服务，法国、印度等少数国家受疫情、频谱拍卖推迟等因素影响，5G商用延迟。据Strategy Analytics统计^[1]，对比同期3G和4G商用发展，目前全球5G商用网络数量分别约为同期4G网络的4倍、3G网络的10倍，创造了移动通信网络快速建设部署的新记录。
2.1.2 5G用户发展开始起步（1）在用户数量方面，根据GSMA数据，截至2020年第三季度末，全球5G用户1.24 亿（中国5G用户1.04 亿、韩国5G用户871 万、美国5G用户514 万、欧洲5G用户311 万）。在iPhone 12等新的5G智能手机发布终端价格快速下降等利好的推动下，未来全球5G用户将持续增长。
（2）在用户体验方面，高速移动接入、云游戏、AR/VR媒体内容等应用给用户带来5G新体验，但目前用户对网络覆盖（尤其室内覆盖）不足、速度不及预期等投诉也较多，整体用户体验有待提升。
（3）在套餐资费方面，目前主流运营商基本延续与4G时代相同策略，以不限量、达量限速套餐为主，辅以按速率分级费率。欧洲部分运营商推出了完全按照速率等级来收费的模式，例如英国沃达丰、芬兰等运营商。虽然5G套餐的单位比特价格较4G降幅较大，但5G套餐流量大，商用初期的套餐资费仍高于4G套餐。随着5G技术和应用的不断发展，未来有望探索按速率、时延、内容叠加等差异化服务的新资费模式。
2.1.3 5G行业应用持续探索垂直行业应用是5G时代的全新机遇，同时也是极大的挑战。全球主要国家从其传统优势产业入手，纷纷开始探索5G融合应用。
（1）以德国为代表的欧洲国家，处于工业4.0转型升级重要阶段，龙头工业企业积极利用5G技术探索工业应用场景，奔驰、宝马等公司已经建设用于工业生产的5G网络。
（2）韩国运营商积极投资并培育内容产业，形成AR/VR、4K视频、云游戏等解决方案和产品，并开始向全球输出。

（3）美国运营商在工业互联网、医疗、车联网、智慧城市等领域开展试验，而美国国防部则开展5G智能仓库、自动驾驶、VR/AR、军用与商用双向频谱共享等5G技术和应用测试。
（4）德国和日本等国家向行业企业发放5G专用频率许可，建设行业专网。截止到2020年11月，德国已有93家企业申请专用频率，其中88家企业获得专用频率许可，并建设5G工业专网；日本富士通和三菱电机也开始建设5G专网，并开展智慧安防、远程操作和维护支持等应用。
2.1.4 5G技术产业不断完善继2018年6月发布5G第一版本R15国际标准后，3GPP于2020年7月发布5G第二版本R16国际标准，主要增强3方面的能力：增强网络承载能力，如多天线增强、更高频谱、免许可等；提升网络基础能力，如切片增强、自动化运营、定位、语音等；拓展垂直行业应用，特别是工业互联网、车联网等低时延、高可靠应用。目前，R17版本内容也已确定，计划2022年6月完成，将在满足网络深度商用部署需求的同时，进一步完善5G工业互联网等垂直行业应用。相对3G、4G时代终端设备晚于网络设备推出的情况，5G时代首次实现终端设备基本与网络设备同步推出，极大地促进了5G商用进程。据GSA统计^[3]，截止到2020年10月底，全球已有99家设备商推出492款5G设备，涵盖传统手机、热点以及新型行业类终端，如无人机、机器人头戴式显示器、工业级CPE/网关、车辆OBU等；自2020年3月底以来，5G设备款数基本翻了一番，商用5G设备款数增长了54%。
2.1.5 5G政策持续出台截止到2020年9月底，全球91个国家/地区发布各类5G政策。（1）制定5G发展路线或时间表，统筹推动5G发展各项工作。（2）加快5G频谱规划和许可，提出网络部署、网络覆盖率等相关要求，引导推动5G商用网络部署。发布5G专网频率政策，进一步促进垂直行业5G网络和应用探索发展。（3）推动网络基础设施建设相关政策，如减少基站建设审批时间周期、小基站部署流程简化等。（4）扶持和推动5G应用和产业创新发展相关政策措施。（5）保障5G安全相关政策措施等。
2.2 我国5G商用对全球作出巨大贡献我国移动通信经历了1G空白、2G跟随、3G突破、4G同步的发展过程，目前在5G处于引领阶段。我国3G、4G商用比全球晚了数年，5G是我国首次实现全球同步商用。在当前5G商用初期阶段，中国超大规模的5G网络建设和用户发展，有力推动了全球5G技术产业规模化发展和质量提升，促进网络和终端成本快速降低，为全球5G商用和用户普及作出了巨大贡献^[2]。
2.2.1 5G网络建设和用户规模全球领先2020年年初，中国电信、中国移动、中国联通宣布计划投资1800 亿，建设55万个基站，覆盖全国所有地级以上城市。目前，我国已建成5G基站超过70 万站，占全球5G基站60%以上，5G用户达到1.04 亿，占全球5G用户80%以上。中国电信和中国联通积极推进5G网络共建共享，共建基站超过30 万站，极大地促进了资源集约利用。
2.2.2 5G业务应用全面探索在消费者业务方面，运营商推出多款5G套餐，进一步提升用户速率体验，探索AR/VR购物、文娱直播等新业务，目前中国电信5G DoU（每用户平均月流量）为13.2 G，约为其4G DoU的1.6倍。
在垂直行业方面，工业、交通、医疗、新媒体等主要行业龙头企业5G应用探索活跃，“绽放杯”5G应用大赛征集参赛项目超过4200 个。“5G+工业互联网”领域发展尤为显著，目前全国建设“5G+工业互联网”项目超过1100个，在钢铁、矿业、港口等领域已经形成协同设计、辅助装配、机器视觉、远程操控、自动巡检等典型应用场景，从生产外围环节不断向核心环节延伸，降本、提质、增效作用初显。
新冠疫情也在一定程度上促进了5G应用的发展，例如医疗远程诊断、工业远程辅助、在线办公、远程教育等在抗击疫情、恢复生产中发挥了积极作用。中国5G业务应用全面探索也为全球5G应用探索创新提供了重要参考。
2.2.3 加快5G产业成熟完善我国5G商用推动了中频段产业的成熟和价格快速下降。在终端设备方面，据Strategy Analytics统计^[4]，全球5G低频段、中频段、高频段5G手机款数占比分别为15%、80%和5%，目前5G手机价格已经降低到千元级别，款数越来越丰富，进一步促进用户发展和普及。在网络设备方面，我国基站设备持续保持领先。据Omdia数据统计，截止到2020年第二季度，全球5G基站市场规模达到180 亿美元，华为、爱立信、诺基亚、三星和中兴分别占比41.2%、19.1%、12.6%、13.8%和10.5%。基础软件和硬件领域取得突破，华为发布鸿蒙操作系统，构建移动操作系统新生态；中芯国际14 nm制程工艺量产，正向更先进的工艺迈进。
3 5G商用面临的挑战
全球5G商用仍然面临网络成本、技术产业支撑、应用创新、融合应用政策等方面的挑战。
3.1 5G网络建设和运维成本有待降低5G频段比4G更高，基站覆盖更小，实现连续覆盖所需基站数量是4G的2倍以上，网络建设造价高，5G基站能耗和电费支出约为4G的2 ~ 3倍，迫切需要寻求更低成本的网络建设、运维等技术和解决方案。
3.2 5G技术产业支撑能力有待提升当前R15商用网络主要面向大带宽业务，还不能满足低时延、高可靠业务要求。支持低时延、高可靠增强的5G R16标准未来1 ~ 2年才能实现商用，网络切片和边缘计算等关键技术尚未达到商用部署要求。
3.3 5G应用创新有待突破消费者业务“杀手级”应用尚未出现，用户对5G的感知和认可度有待提升。多数垂直行业尚未形成跨界协同的合作机制和平台，尚未建立5G与各行业融合的技术标准、设备、解决方案、测试验证等产业生态，商业模式不成熟，面向5G行业应用的芯片、模组处于产业培育初期，价格高、类型少。
3.4 融合应用相关政策体系有待完善5G与传统行业的融合应用突破了现有政策边界，各类新业态、新模式对政策体系提出了挑战。例如，针对5G新媒体内容个性化、推动智能化的管理机制缺乏，5G自动驾驶安全的责任认定不明确，5G智慧医疗服务收费标准等政策配套缺乏。
4 5G商用发展趋势展望
5G赋能经济社会转型的新时代已经到来，展望未来，5G发展将出现以下重要现象或趋势^[5]。
4.1 低频段和高频段网络部署将逐步增加目前，主要国家的中频段频谱资源基本都已经释放，下一轮频谱拍卖/许可将集中在低频段和高频段。低频段覆盖和穿透性能好，能以较少的基站数量实现5G室外覆盖和部分室内覆盖，对5G商用初期的运营商是非常有吸引力的选择，动态频谱共享（DSS）技术支持5G新空口（NR）与LTE共享频谱，增加了更多5G低频段频谱选项。高频段频率资源丰富，2019年世界无线电通信大会（WRC-19）确定了全球范围内将24.25 GHz ~ 27.5 GHz、37 GHz ~ 43.5 GHz、66 GHz ~ 71 GHz频段共14.75 GHz带宽的频谱资源，标识用于5G及国际移动通信系统（IMT）的未来发展^[6]。各国将加快5G高频段频谱拍卖/许可。预计未来主要国家5G高、中、低频段网络综合覆盖将不断完善，持续提升用户体验。
4.2 5G行业应用孕育巨大创新空间5G在工业、交通、医疗等行业的应用还处于初期的探索阶段，高清视频、沉浸体验、远程控制等典型应用场景不断落地，各方面创新活跃，行业数字化、网络化、智能化发展空间巨大。主要国家释放5G专用频率，出现行业自建、运营商建设等多种网络建设和服务模式。亚马逊、微软、阿里巴巴等云巨头推出云化5G核心网，发力行业边缘云平台，与行业知识结合，有望形成强大的PaaS服务能力和新的商业模式。以日本乐天移动、美国Dish Network为代表的5G新进运营商，积极建设全虚拟化、云化的5G网络，能够以更低成本、灵活敏捷地提供5G业务，预期比传统网络可以节约 25%的成本。Dish创始人表示，其5G网络未来30%的资源将用于提供移动宽带服务，70%的资源用于垂直行业切片服务。当前各类创新聚合碰撞，未来有望出现颠覆性新模式、新业态，重构技术产业格局，产生5G时代的新的独角兽企业。
5 结束语
5G开启移动通信发展新时代，全球5G商用网络和用户发展迅速，行业应用探索不断深入，技术产业能力持续提升，政策环境不断完善。中国首次实现与全球商用同步，引领5G发展，以巨大的市场和产业带动作用，为全球5G商用和用户普及作出巨大贡献。未来5G网络和服务将不断完善，用户体验持续提升，5G垂直行业领域有望出现颠覆性创新，赋能经济社会数字化转型。

参考文献

[1] Strategy Analytics. Global 5G market review—go to market strategyies[R], 2020.

[2] 德国联邦网络管理局. 3.7 GHz ~ 3.8 GHz本地网络频率许可持有人名单[EB/OL]. [2020-11-10]. https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/requenzen/OeffentlicheNetze/LokaleNetze/lokalenetze-node. html.

[3] GSA. 5G ecosystem november 2020—5G devices global update[R], 2020.

[4] Strategy Analytics, Christopher Taylor. 性能最好的5G智能手机在低于6GHz频段及毫米波范围内使用高通的调制解调器到天线解决方案[EB/OL]. ( 2020-08-

14)[2020-11-10]. http://www.eepw.com.cn/article/202008/417089_2.htm.

[5] 工业和信息化部. 工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知[EB/OL]. (2020-03-24)[2020-11-10].https://www.miit.gov.cn/jgsj/txs/wjfb/art/2020/art _72744a8f6ad146b6b6336c0e25c029c6.html.

[6] 周瑶, 李毅. WRC-19结论分析及启示[J]. 邮电设计技术, 2020(4): 21-26.