5G通信技术概念、演进及应用

随着新一代信息技术持续快速发展，各个经济领域都在发生翻天覆地的变化。5G，也就是第五代移动通信技术，正在打破传统的通信方式，在全球范围内衍生出更加开放、融合、创新的通信架构。最近几天我走访华为、三星、小米线下体验店都看到5G手机正在火热预售，这篇文章先讲5G的概念定义、5G关键技术指标、通信技术发展演进历程、5G应用场景，下一次更新5G产业链。
一、5G通信技术概念界定
5G（5th-Generation），即第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，是4G之后的延伸。根据IMT-2020（5G）推进组，5G由标志性能力指标和一组关键技术来定义。其中，标志性能力指标指“Gbps用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络构架。5G具有高速率、宽带宽、高可靠、低时延等特征。随着无线移动通信系统带宽和能力的增加，面向个人和行业的移动应用快速发展，移动通信相关产业生态将逐渐发生变化，5G不仅仅是更高速率、更大带宽、更强能力的空中接口技术，而且是面向用户体验和业务应用的智能网络。
二、5G通信技术关键指标
在2015年5G的愿景研究阶段，国际电信联盟（ITU）指出5G将渗透到未来社会的各个领域，使信息突破时空限制，拉进万物的距离，最终实现人和万物的智能互联，由此ITU规定了5G的八大关键技术指标，指明5G不再追求单一目标（峰值速率），而是考虑不同的业务和应用场景（如物联网）。



5G八大关键技术指标

三、通信技术的发展演进
移动通信技术自20世纪80年代诞生以来，经过三十多年的爆发式增长，已成为连接人类社会的基础信息网络。移动通信的发展不仅深刻改变了人们的生活方式，而且已成为推动国民经济发展、提升社会信息化水平的重要引擎，面向2020年及未来的第五代移动通信技术（5G）已成为全球研发热点。



移动通信发展演进历程

四、5G通信技术的应用情景
国际电信联盟ITU召开的ITU-RWP5D第22次会议上，确定了未来5G应具有的三大类应用情景：增强型移动宽带eMBB（Enhance Mobile Broadband）、超高可靠与低延迟的通信uRLLC（Ultra Reliable & Low Latency Communication）和大规模机器通信mMTC（massive Machine Type of Communication），前者主要关注移动通信，后两者则侧重于物联网。



5G通信技术应用场景

增强型移动宽带（eMBB）是4G时代移动宽带的延续，也是运营商当前最主要的商业场景。作为最早实现商用的5G场景，eMBB的应用前景最为清晰，它将满足用户对高数据速率、高移动性的业务需求。同时，运营商也将打破 4G 时代的业务场景、终端模式的边界，引入如4K/8K超高清视频、虚拟现实和增强现实、云服务等新业务，广泛应用于融合传媒、智慧教育、智慧旅游和智能安防等领域，成为5G的基础业务应用。
超高可靠与低延迟通信（uRLLC）是5G区别于2G/3G/4G通信网络升级换代的一个典型场景，也是移动通信行业切入垂直行业的一个重要突破口，成为多产业融合的信息化革命的推手，广泛应用于智能网联汽车、智能制造、智慧电力、智慧医疗等更领域。
大规模机器通信（mMTC）是5G三大应用场景中面向物联网业务的场景，对网络感知实时性要求低，但对终端密集程度要求高。mMTC延续现有的NB-IoT/e MTC物联网云平台，结合传感资产标识类信息、状态开关类信息以及数字传感类终端的发展，将承载更密集海量机器类通信，物联网应用将渗透到人们的居住、工作、休闲、交通等各个领域，典型应用场景包括基于园区的智慧安防、资产/人员管理、楼宇管理等，以及基于城市的市政管理、环境管理、物流、农业等众多领域。
五、5G产业链分析
5G产业链的上、中、下游分别为移动通信基础设施、移动通信运营商服务、终端及应用场景，移动通信基础设施包括基站系统、网络架构，终端及应用场景包括终端设备和应用场景，每部分对应各自不同的产业链环节。



5G产业链图

5G通信技术整个产业体系为从前期的规划设计，到组建器件材料、搭建设备网络，再通过运营商或终端投放应用到各个领域。不同时期，通信产业链的主角会发生变化。在5G商用初期，运营商会大规模开展网络建设，通信设备商会成为主角，运营商则会成为主要消费主体；在5G商用中期，随着终端技术的成熟，用户会更多的购买电信套餐和智能终端，运营商和终端厂商会成为主角，而用户则会成为消费主体；在5G商用后期，互联网企业与5G相关的信息服务收入会显著增长。
（一）5G产业链上游
5G产业链上游为移动通信基础设施，包括基站系统、网络架构两部分。
1. 基站系统是5G发展的基本条件
基站系统主要包括天线、射频、小微基站，由于5G高网络容量和全频谱接入需求，天线射频模块集成、大规模天线技术、小微基站和室内分布是基站系统演进的主要方向，同时也是5G发展的基本条件。产业链环节主要涵盖基站天线、射频模块、小微基站与室内分布等。



基站系统产业链环节和供应商

2．网络构架是5G发展的软性基础
为适应不同应用场景，5G网络架构需进行颠覆性的变革，其关键在于利用SDN（软件定义网络）/NFV（网络功能虚拟化）技术，形成包括基础设施、管道能力、增值服务、数据信息等不同的能力集，实现网络功能虚拟化、资源集中化、服务自动化、管理操作云平台化的目标。产业链包括通信网络设备（SDN/NFV解决方案）、光纤光缆、光模块、网络规划运营等环节，其中最核心环节为通信网络设备及SDN/NFV解决方案。



网络构架产业链环节和供应商

（二）5G产业链中游
5G产业链中游为移动通信运营商服务，运营商是5G产业链中连接普通消费者和设备上游的重要渠道。在5G发展前期，运营商是通信设备的主要消费者；在5G发展中后期，运营商是网络的主要维护者。中国三大运营商为中国移动、中国联通和中国电信，大致上三大运营商都将在2019年进行5G业务预商用，预计四季度后5G商用终端将大规模上市。其他国家例如美国主要运营商为AT&T、Sprint、T-Mobile、Verizon，韩国主要运营商为SK telecom、KT、LGU＋。
（三）5G产业链下游
5G产业链下游包括终端设备、应用场景，通过终端和应用将5G技术应用在手机、汽车、家电、工业、AR/VR、医疗等领域。
1. 终端设备是5G发展的重要载体
在5G时代，用户个体与具备连接功能的终端成为信息载体，在信息交互过程中，终端的平台化属性将更为突出。5G终端设备不仅包括智能手机，更包括深度和广度的商业应用等其他终端设备（如AR/VR 、无人驾驶汽车、物联网设备等）。产业链环节主要包括智能手机、物联网、车联网等设备的基带芯片、通信模块、天线射频等细分环节。



5G终端设备产业链环节和供应商

2. 应用场景是5G发展的最终目标
5G移动通信技术旨在满足用户在居住、工作、休闲和交通等各种不同场景的多样化业务需求，同时5G还将渗透到各种行业领域，与工业设备、医疗仪器、交通工具等深度融合。产业链环节主要是系统集成与应用服务，主要包括系统集成与行业解决方案、大数据应用、物联网平台解决方案、增值业务和行业应用等部分。



5G应用场景产业链环节和供应商

六、全球主要发达国家5G发展现状
根据美国无线通信和互联网协会（CTIA）2019年4月3日发布的最新《全球5G竞赛》报告显示，得益于美国运营商和政府官员迅速采取行动，美国2018年在5G准备就绪方面领先于韩国，从上年的第三名升至与中国并列第一，其次是韩国、日本、英国、意大利。目前美国、中国、韩国、日本以及欧盟处于5G发展的前沿，图为全球主要国家5G发展和规划进度。



全球主要国家5G发展和规划进度

（一）美国领跑全球5G发展
1. 5G发展政策
2017年美国联邦通讯委员会FCC重新审视《国家历史保护法案》和《国家环境政策法案》，着手扩大5G应用，包括三个方面：
一是加快部署，美国运营商在不同州进行网络建设时会涉及土地使用、建设费用以及时间进程等，需要FCC沟通或者颁布法规、规定。例如FCC在2018年3月通过一项法规给予小型基站豁免权，允许其在某些历史保护和自然保护地区架设基站；另外一项在2018年9月通过的规定则让地方政府减少收费、减少合规成本，并将地方政府的许可审批时间限制在60天或90天内。二是解除管制，美国联邦政府层面限制地方和州政府权力、去除管制的做法，延续了1996年电信法案减少限制、促进竞争、增加投资、创造新工作岗位、提升产品和服务质量的立法意图，例如取消光纤替代铜线的限制。三是促进技术扩散，让其他领域能够分享通信科技红利，加快精准农业、远程医疗、智能交通等方面的创新步伐，FCC采取了一些举措促进技术扩散。
在降低运营商负担方面，FCC还将设立204亿美元的“乡村数字机遇基金”，利用部分来自美国电信普遍服务基金的资金，给运营商设置价格上限，然后进行补助，基金未来十年将投入乡村宽带网络，把高速宽带带给美国乡村400多万家庭，这一举措将大大推动美国基站数量的增加。
2. 5G发展进程
2012年，美国纽约设立无线研究中心，专注5G的研究。英特尔、博通公司、贝尔实验室以及AT&T、Verizon、T-Mobile 等运营商也积极开展5G研发，掌握了多项5G核心技术。
2016年7月，FCC投票同意开放大量24GHz以上高频频率用于5G，美国成为全球首个为5G开放高频频谱的国家。2018年11月，FCC启动5G频谱拍卖，首先拍卖的是28GHz频段的牌照，然后拍卖24GHz频段牌照。按计划，FCC还将于2019年拍卖37GHz、39GHz、47GHz三个频段的牌照。



美国5G发展进程

美国移动电信运营商5G工作进展/规划如下：
AT&T：2018年12月21日，美国移动电信运营商AT&T在全美12个城市率先推出移动5G服务，AT&T是美国首个也是唯一一家基于标准的商用移动5G网络供应商。
Verizon：2017年，美国移动电信运营商Verizon向美国包括亚特兰大、达拉斯、丹佛、迈阿密等11座城市的特定用户提供高速无线5G网络，在2018年之提供固定5G无线服务，并于2019年在部分城市推出符合3GPP标准的5G新空口商用网络。
T-Mobile：2019年上半年在部分城市推出5G商用服务，2020年在全美国内推出5G商用服务。
（二）韩国5G重视抢占先机
1. 5G发展政策
韩国是世界上第一个实现5G商用化实践的国家，但韩国并不满足于这个“世界最初”，更是树立了“世界最强”目标。为实现这一目标，使5G商用化尽快普及并带动相关产业与新兴产业发展，韩国政府正从如下几个方面做出努力：
首先，政府发布“5G+战略”，包括制定激活5G相关产业的方案、5G服务的资源保障方案、购买5G电信设备的税收优惠以及对5G网络项目的大力支持等。其次，韩国政府出台了由科技部次官任委员长、10个相关部门室长或局长以及民间人士共计29人组成的泛国家、泛部门、官民协同的“5G+事务委员会”，旨在共同商讨促进5G战略高效落地的实施方案。另外，韩国还承诺政府和公共部门将率先采用和利用5G服务，大胆地开展测试项目和试点项目，以促使市场快速增长，力争使韩国成为5G产业的领先国。
2. 5G发展进程
2013年6月，韩国SKT牵头成立5GFroum，致力于打造韩国主导的5G产业链。2014年4月，韩国科学技术院KAIST主导进行为期5年的5G技术研究。2015年，韩国5G实验室开放。
2016年，在首尔、平昌等城市进行5G第一阶段的测试；2017年在上述地区进行第二阶段的测试。
2018年2月，韩国移动通信运营商KT公司为平昌冬奥会提供5G应用服务。2018年6月，韩国率先完成5G频谱拍卖。
2018年12月1日，韩国三大电信运营商SK telecom、KT、LG U＋同步在韩国部分地区推出5G服务，同步在韩国部分地区推出5G服务，成为全球首个5G商用化的国家。2019年3月，韩国三大移动通信商拟正式推出面向个人用户群体的5G服务后，韩国5G面向企业和个人用户提供服务。



韩国5G发展进程

（三）欧盟主导5G标准推进
1. 5G政策推动
2016年7月，欧盟委员会发布了《欧盟5G宣言——促进欧洲及时部署第五代移动通信网络》，旨在使欧洲自2020年始在标准化5G网络的商用部署方面领先全球。2017年2月世界移动通信大会上，欧盟发出加速扩大发展第五代移动通讯（5G）队伍的呼吁，希望进一步推动移动通讯等信息产业发展，同时希望成员国能进一步加快向5G开放频谱的进度，以消除欧盟构建统一的移动通讯大市场的主要障碍。
2017年9月，欧盟委员会发布了《面向2018-2020年的H2020  ICT工作计划》，提出了5G的未来研发计划。
2019年3月，欧盟公布了5G网络安全法律建议，指出各成员国应在今年6月底前完成评估本国5G网络基础设施的安全风险，相关措施主要针对存在潜在风险的产品或供应商，应包括认证条件、测试、检查以及识别措施。
2. 5G发展进程
2013年，欧盟启动METIS（Mobile and Wireless Communications Enablers for the Twenty-Twenty(2020) Information Society）和5G PPP项目，专注5G的研究。2016年11月，欧盟发布欧洲5G频谱战略。欧盟计划在2017年底前完成5G部署路线图，2018年开始预商用，2020年每个成员国至少选择一个城市提供5G服务。2025年，欧盟要实现5G规模商用。运营商Vodafone2019年下半年将正式推出5G商用服务。



欧盟5G发展进程

（四）日本5G保持第一梯队位置
1．5G政策推动
2017年日本总务省（MIC）为加快5G的研发和发展，赶在2020年实现商用，从三方面推动5G发展。一是开展研发和综合示范实验，2017年，总务省开始构建实际使用的测试环境，并与各使用领域的参与者进行了5G的综合演示测试，以创造新的市场。二是加强国际合作，总务省还积极参与国际电信联盟(ITU)的5G标准化活动，努力加强与西方和亚洲国家的国际合作。三是规范5G频率和技术要求。为了迅速保护5G的频率，总务省研究了保护5G频谱的方法，与现有无线电系统共享频谱，根据国际趋势拟订5G的技术要求和其他事项。
2018年7月，日本总务省公布了以2030年为设想的电波利用战略方案。在进入到超高速通信标准“5G”之后的时代时，为推动速度达到现有移动通信1000倍以上的通信标准走向实用，日本要确保110GHz的频率带宽。
2019年6月，日本总务省陆续向通信商分配新一代通信标准5G的频率，并支持通信商在各地完善基站的建设，6月25日总务省宣布将从资金方面给予扶持，目的是促进通信商紧跟远程医疗、自动驾驶、智能农业等先端技术的发展，振兴地方经济。
2. 5G发展进程
2014年9月，日本政府于成立了5GMF，以推动5G的发展。2016年日本总务省成立5G研究组，讨论5G最新的相关政策。预计日本2019年起逐渐推出部分5G应用，2020年实现全面商业化。
日本移动通信运营商5G工作进展/规划如下：
KDDI：2019年开始在特定地区运用5G技术，包括利用无人机的警备系统。
NTT DOCOMO：2019年9月开始提供5G服务，计划2020年春季全面商业化。
软银：2019年在部分制定区域提供5G服务，计划2020年正式实现5G全面的商业化。
Rakuten：2019年10月于日本全国范围提供移动通信服务，并将于2020年春季开始提供5G服务。



日本5G发展进程

七、中国5G发展现状
（一）中国5G相关政策和推进举措
我国通信产业发展经历了从落后到引领的四个阶段。在1G和2G时代， 我国通信产业发展还不甚成熟，较之美日韩等通信强国有着较大的差距。进入21世纪，随着3G推出，中国在通信技术上取得重大突破。2013年4G技术开始，中国已经处于同世界通信大国并肩发展的地位。
1. 5G被纳入国家战略
2013年2月由工信部、国家发改委、科技部牵头，组织中国移动、中国联通、华为、大唐电信、中兴等通讯龙头联合成立了IMT-2020推进组，以推动第五代移动通信技术产学研用链条化研究与发展，力争2020年实现5G商用。国务院在2016年12月19日印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中，发展新一代信息产业成为五大领域之首，其中大力推进第五代移动通信（5G）联合研发、试验和预商用试点成为构建网络强国的重要基础。2016年12月国务院发布的《“十三五”国家信息化规划》十六次提到了5G。在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）对于国家未来发展的重要性。2019年全国两会强调推进5G网络共建共享及终端快速普及、推动5G应用生态发展的建议以及加快5G商用步伐。中国决策层有志于在5G网络技术上，走在全球前列。



中国5G通信行业主要政策

2. 多层面多环节推动5G发展
一是中国企业全面参与5G国际标准制定。加强5G国际合作，推动形成全球统一5G标准。我国提出的5G愿景、概念、需求等获得了国际标准化组织的高度认可，新型网络架构、极化码、大规模天线等多项关键技术被国际标准组织采纳。截至2019年5月，全球共有28家企业声明了5G标准必要专利，我国企业声明专利数量占比超过30%，位居全球首位，5G国际标准话语权大幅提升。
二是大力推动产品研发。我国率先启动5G技术研发试验，组织华为、中兴、诺基亚、爱立信、高通等国内外企业构建了全球最完整的室内外一体化公共测试环境，分阶段有序推进相关测试工作，加快5G关键技术研究和系统、芯片研发进程。在产业链上游，海思率先发布全球首款5G基站核心芯片和多模终端芯片，华为率先发布了符合3GPP标准的5G商用芯片和基于该芯片的首款3GPP标准5G商用终端。在产业链中游，华为于2017年2月世界移动大会发布了全球首个面向5G商用场景的5G核心网解决方案SOC（Service Oriented Core）2.0。华为同时发布了业界首款5G承载分片路由器，可提供最高100GE基站接入能力。同时基于其创新的Flexible ETHernet技术，来实现端口通道化物理隔离，为不同业务提供差异化的SLA保障。中兴通讯发布了5G全系列高低频预商用基站产品，充分满足5G预商用部署的多样化的场景和需求，工作带宽大，单站数据吞吐量可达10Gbps；中兴通讯与英特尔公司合作，发布了面向5G的下一代IT基带产品，是全球首个基于软件定义架构和网络功能虚拟化（SDN/NFV）的5G无线接入（RAN）解决方案。在产业链下游终端产品上，华为、小米、OPPO等终端企业已经推出商用手机。
三是发放5G频率资源。我国主推的3.5GHz中频率已经成为全球产业界公认的5G商用主要频率。2018年12月，工业和信息化部发放了5G系统中低频段试验频率使用许可，每家基础电信企业获得100MHz以上连续试验频率，保障了5G商业应用必需的频率资源。
四是积极发展5G融合应用。推动5G在视频媒体、工业互联网、车联网、超高清视频、智慧城市等领域应用，加快推动5G应用产业发展。VR设备在现阶段已经占据了巨大的市场份额，成为了备受瞩目的产品，但目前由于网络时延高，市面上大部分VR产品都会产生不同程度的眩晕感。在2021年5G网络大规模商用后，高速率、低时延特性将为VR提供更好的体验，VR/AR设备的出货量将达到千万台级别。在无人驾驶方面，中国移动、华为、上汽已经联合展示了先进的技术，而中兴、爱立信与中国移动、一汽解放合作，也将共同推进智能网联汽车的产业化进程，最终实现无人驾驶的目标。在物联网领域，中国电信新一代物联网平台（NB-IoT）已经正式在北京商用并公布了业务套餐价目表；中国联通在2014年底布局物联网领域，并已建成2G、3G和4G以及物联网专用核心网络，具备了全球部署的能力；中国移动2017年已在全球搭建300多个移动物联网平台，成立中国移动物联网联盟，并同步推进NB-IoT（窄带物联网）和eMTC（增强机器类通信）两项新技术发展。
五是加快推动应用创新。IMT-2020（5G）连续两年举办5G应用征集大赛，发挥行业需求引领和企业创新主体作用，孵化一批5G特色应用助力5G商用发展。
（二）中国5G城市布局
目前，除通信设备、手机厂商之外，三大运营商作为基站的建设者，正在快速地部署基站、频段以及相关的物联网场景建设工作。三大运营商均力争2019年实现5G的预商用。由于技术和建设成本的问题，三大运营商正在分批试点5G网络（建设基站）。
1. 中国5G发展试点城市情况
中国移动、中国联通、中国电信三大运营商共计确立试点城市18座（包含雄安新区），其中直辖市4个，副省级城市8个，省会城市10个，计划单列市2个，地级市1个。



中国5G首批试点城市

2. 5G首批试点城市——上海
作为我国通信产业最发达的地区之一，上海市在发展5G通信产业的过程中一直拥有着较为明显的优势。2018年5月17日世界电信日当天，上海启动全国首个5G示范商务区建设，同时开通首个“5G+8K”试验网。应对5G部署，上海市结合“智慧城市”、“云海计划”智能制造、“互联网+”等关联性主导方向的建设来推动相关产业的发展。
2019年7月5日，上海市政府印发《关于加快推进本市5G网络建设和应用的实施意见》，该《意见》提出，2019年建设5G基站1万个，实现中心城区和郊区重点区域全覆盖，启动建设若干应用示范区，形成10项左右重点示范应用；到2020年，累计建设5G基站2万个，实现全市域覆盖，累计总投资超过200亿元，在20个垂直行业推进典型应用100项；到2021年，累计建设5G基站3万个，累计总投资超过300亿元，培育100家5G应用领域创新型企业，5G应用产业规模超过1000亿元。
3. 5G首批试点城市——杭州
2019年4月28日，浙江省政府发布了《关于推进浙江省5G产业发展的实施意见》，进一步明确了浙江5G发展的定位和目标。该《意见》指出，争取到2022年，全省形成优良的5G产业生态，成为全国5G网络建设的先行区，创新应用的示范区和产业发展集聚区。其中，杭州市要力争成为全球5G先行城市和标杆城市。
杭州在省政府发布《意见》后第一时间公布了《杭州市加快5G产业发展若干政策》、《杭州市5G基站站址布点规划（示范区部分）》和《杭州市5G产业发展规划纲要（2019-2022年）》等一系列5G相关政策和规划。5G是杭州市全面推进“三化融合”，全国数字经济第一城的重要内容和关键支撑，作为数字经济先行者，杭州致力于建设成为世界级5G新型基础设施、产业生态和融合应用的标杆城市。
4. 5G首批试点城市——苏州
苏州市具有发达的产业基础，是长三角重要的制造业大市、开放型经济高地之一，具有比较完善的5G通信产业链条。
2017年，苏州作为中国移动和中国电信的首批5G试点城市之一，正式启动5G外场测试工作。苏州移动和苏州电信在独墅湖、阳澄湖半岛等区域率先启动了5G基站建设及场外测试，完成了国家试点城市布置的各项任务。2018年4月，为加快推进5G基站建设，加大资源共享和相互开放，苏州召开了全市第一次5G试点建设工作推进协调会，明确了目标任务，确保年度计划有序组织实施。苏州市部分公共区域及公共设施同步向5G基站建设开放，为基站站址、通信机房等建设预留空间，提供了便利。2019年初，苏州市工业和信息化局联合中国移动苏州分公司共同编制完成了《国家5G预商用城市申报书》，积极向工信部、中国移动集团申请预商用城市。

请问您的文章发表了嘛？？求链接...或者没发表的话，您看的参考文献可以提供一下嘛？深谢