新基建中5G建设面临的问题、挑战以及未来发展趋势

“新基建”自被提出以来引起了广泛的关注和热议。其中，领衔新基建七大技术的5G建设在2020年将会有更大的投入，2020年甚至被认为是5G商用元年。当前，我国从战略角度出台了众多相关政策以促进行业发展，三大运营商稳步布局5G规模组网和5G应用示范工程建设。但是，我国5G应用发展还存在诸多问题以及挑战。同时，5G建设在未来又会呈现出怎样的发展趋势呢？本文就来一一剖析。

一、存在的问题

（1）5G 建设投入巨大且资金回收周期长

相关测算表明，为了达到理想的响应速度，5G基站数量将至少是4G基站的2倍，5G基站成本也将是4G基站的2倍多，功耗则是4G基站的3倍。单从基站建设角度测算，5G 投资大约是4G 投资的1.5 倍，全国总体投资规模将达到1.2万亿元，投资周期超过8年。巨大的投资对运营商建设5G造成了不小的压力。一方面，我国4G 网络仍在建设中，至今未收回成本，双网同时建设的压力倍增。另一方面，在ICT产业变革的大趋势下，电信运营商主营业务的管道化趋势明显，增收困难。三大运营商的财报显示，2018年上半年，中国移动净利润为656亿元，中国电信净利润为136亿元，中国联通净利润为25.83亿元。对于运营商来说，5G建设投入的资金缺口较大。此外，我国2G、3G网络仍在使用中，多代移动通信网络制式的存在增加了运营商的运营成本，亟待优化。

（2）5G 在垂直行业的融合应用创新面临挑战

一方面，通信业与其他垂直行业之间缺乏有效的交流沟通平台。前几代移动通信系统主要是满足人们的通信、上网、社交等需求，运营商与其他垂直行业鲜有深入交流，无法准确获知各垂直行业的需求，这将对未来5G能否有效赋能垂直行业提出了考验。另一方面，各垂直行业本身的需求千差万别，难以复制消费互联网时代的成功经验。例如，铁路、电力、应急、公安、交通等行业所需的通信系统性能和解决方案都不一样，难以在一个成功案例的基础上大规模复制和推广。此外，许多垂直行业目前还看不到5G在自身的应用价值，而且5G时代的商业模式也不明朗，这都需要运营商与垂直行业共同探讨和挖掘。

二、面临的挑战

当前，我国5G产业政策环境持续优化，各环节技术不断升级，应用场景不断丰富，但在行业深度融合应用、标准体系建设、频谱资源供需、网络安全等层面仍存在一定的挑战。

（1）5G与垂直行业深度融合模式需进一步优化

5G垂直行业关注的热点包括高清8K、VR/AR、远程医疗、远程教育、个人AI 设备、无人驾驶、工业互联网、智慧城市等垂直行业领域。当前由于各行业自身技术、产品和内容存在诸多不完善的地方，诸如最终普及的消费终端和工业级终端规模未知、哪个领域会在5G应用中最先获得普及、视频行业制作内容及商业模式不完善、工业级物联网连接中新应用的融合不清晰、行业自身工程实践部署成本较高等，使5G+物联网应用场景中比较完整的方案还不突出。此外，不同垂直行业对通信基础升级的需求比较碎片化，融合创新及商业模式的具体需求和技术指标尚不完善，电力控制、安防监控、公共交通、工业升级等不同场景对于5G的需求方案差别明显，需要统筹分散化的细节要求和标准，以点及面走“单场景—基础版场景—全行业”的演化道路。

（2）部分行业的5G标准参与度和上下游协同能力有待提升

当前，工业互联网、智能家居、智慧电网、智慧交通等领域及企业对5G升级的需求相对比较清晰和迫切，但也存在部分行业及企业需求不明确的情形。针对自身领域的5G 具体应用案例及可操作的解决方案、5G频谱需求、5G在自身产品能力及效益提升中的作用等问题没有形成系统化论证研究，需求不明确。在5G 场景模拟和实验过程中，某些场景存在设定过于简单和理想化的问题，缺乏不同行业产业链上下游环节中的一些细节考量，如制造业设计和制造环节中现有的通信技术等，需要整合电信设备商和运营商、工业设计企业、工业制造企业等上下游环节，形成有效的“5G+”系统解决方案。

（3）5G垂直行业合作标准体系不健全

5G系统的高带宽、低时延、网络切片等技术优势发挥，要以垂直行业产业链成熟度为依据。技术标准成熟和产业成熟是规模化商用的基础前提。当前，我国通信设备商、运营商参与5G标准制定工作的力度相对较大，成果比较突出，垂直行业中制造、汽车企业也有加入，树立了很好的典范。但总体相比而言，部分垂直行业参与5G标准相关会议、活动和研究工作比较有限，成果较少，话语权不足。5G首个版本已经冻结，但是由于前期参与度不够，先行5G版本不能涵盖所有垂直行业的实际和发展需求，在标准执行过程中可能会出现各种不可预料的问题，对后续5G推动本行业高质量发展造成了一定的不利影响。同时，我国“5G+特定行业”标准体系也不够完善，垂直行业与5G融合标准呈现了一定的碎片化现象，各种企业标准、行业标准、组织标准没有实现统一规范的管理和使用，如何让标准更好地为行业服务成为5G垂直行业需要深入思考的问题。

（4）5G产业链仍然存在薄弱环节

当前，我国5G产业链不断成熟，移动通信设备运营、终端及应用方面处于领先梯队，取得了诸多突破性成果，在全球的话语权不断提升，是5G发达国家之一。但就产业链上游环节而言，核心芯片、操作系统和器件方面与国外传统发达国家和企业相比还存在一定的差距，端到端整合能力还需进一步提升。例如，在射频领域，关键半导体材料市场主要被美国、欧洲和日本等占据。其中，美国是全球半导体产业链最完整的国家，在全球前二十大半导体公司排行榜中，美国包揽8家。生产BAW 滤波器的传统优势企业包括Avago、Qorvo等，其中Avago 占据将近90％的市场份额。射频前端模组Skywork、Qorvo、Avago等公司具备较强的竞争力，占据全球90%以上的市场份额。在操作系统领域，当前终端系统主要以苹果的iOS、谷歌的安卓为主。

（5）5G连续频谱资源的供需面临一定挑战

现阶段，我国频谱资源是异常稀缺的，高、低频段优质资源的剩余量十分有限。在4G之前，我国就分配完了低频段中的优质频率。而高频段频谱资源的频率高，开发技术难度大，服务成本高，目前能用且用得起的高频段资源较少。目前在6GHz以下很难有3×200MHz可用频段，必须启用毫米波段。5G时代，移动数据流量将呈现爆炸式增长。为了满足eMBB、uRLLC、mMTC 三大类5G主要应用场景更高速率、更低时延和更大连接的需求，需对支持5G新标准的候选频段进行高、中、低的全频段布局，所需频谱数量也将远超2G、3G、4G的总和，由此造成了我国频谱供需矛盾在5G时代愈发凸显的问题。我国5G频谱资源配置方案是以6GHz以下频率为基础，以高频作为补充。2018年12月，工信部已经向中国移动、中国联通、中国电信三大运营商发放了全国范围内5G中低频段试验频率使用许可，加速了我国5G产业化进程。但是，5G商用面临的频谱资源频段挑战仍然很大。

（6）5G的价值释放还需要与AI等新一代信息技术融合

当前，电信行业业务创新升级、商业模式创新已经逐步趋于成熟，5G技术价值的实现需要与AI、大数据等新一代信息技术深度融合，进一步引领、催生新的行业模式，充分激发基础资源的倍增效应。例如，“5G+AI”正在逐步推动机器人领域的升级换代，进而推进电子消费行业的升级。AI技术着力解决机器语言处理和人机交互的问题，5G则充分利用高速率、低时延、大连接等技术优势，集中突破机器人通信覆盖范围的边界问题，同时为海量机器运算提供云计算和云存储能力。两者结合能够衍生出一系列新型服务机器人，广泛应用于陪伴、医疗、商业零售、物流及仿生等行业领域。然而，AI技术赋能5G是一个长期过程，需要经过AI增强5G性能、AI 改造5G网络功能、AI+5G融合重构网络架构等环节演进，才能逐步实现智能、个性及人性化特点，打造5G合作、开放、开源的生态化体系。这也是5G+智能场景应用中必须考虑的一个环节。

（7）5G的广泛应用将给网络安全带来严峻的挑战

近年来，5G与AI、IoT持续融合创新，致力于构建未来数字社会的基础设施。在三大应用场景体系架构的支撑下，5G能够实现广覆盖、海量设备连接，实现消费级物联网（个人智能穿戴、智能家居等）和行业级物联网（工业、医疗、汽车）等转型升级。5G技术是采用基于云和IP的全新架构（SDN/NFV），一切相关连接都将入网，带动产业数字化更大规模的发展，这为5G的安全架构带来了全新的挑战。印度软件外包巨头Wipro在2018年的网络安全报告中便指出：首先，在垂直行业应用领域中引入5G可能带来新的潜在风险和安全要求，如智能网联汽车在行驶过程中对于汽车网络的安全保障，远程医疗中对于个人信息、实时通道的安全保障等；其次，新的云和虚拟化技术、5G网络切片技术将增加网络开放化及跨层安全风险的概率。当前，5G安全逐渐成为国际社会广泛关注的重点之一，各国要致力于解决关键问题，更好地利用5G实现万物互联的变革目标。

（8）5G是全球新一轮的竞争热点

当前各国政府都已经深刻认识到5G在国际竞争中的重要作用，纷纷出台了相关的战略及政策支持本国产业的发展。美国主要从企业技术创新研发、网络基础设施建设、5G 安全等方面制定相关的战略计划和政策来推动本国产业的发展。韩国政府发布了包含五项核心服务和十大“5G+战略”产业的5G发展战略。其中，五项核心服务包括沉浸式内容、智慧工厂、无人驾驶汽车、智慧城市及数字健康，十大产业领域是新一代智能手机、网络设备、边缘计算、信息安全、车辆通信技术（V2X）、机器人、无人机、智能型闭路监控、可穿戴式硬件设备、VR及AR设备。欧盟委员会公布了5G行动计划5g网络技术，制定了欧洲5G时间表，提出了5G频谱、网络、标准及数字化生态系统方面的八项专项行动计划。日本政府在2016年公布了5G路线图，做好了5G频谱资源储备工作。2018年，日本政府提出了“Beyond 5G”战略，目标为2020年在移动终端投入使用的5G的速度将达到目前移动通信速度的100倍。“Beyond 5G”战略明确提出了陆、海、空交通工具的自动化升级，以及无线供电领域等对未来10年社会的展望，并对相关领域的频谱资源需求、技术创新研发、经济效益评估等进行了梳理总结。面对挑战，我国应进一步发挥现有的政策优势，不断完善5G产业政策体系，增强5G产业竞争力。

三、发展趋势

2019年6月6日，工业和信息化部正式向中国移动、中国联通、中国电信、中国广电发放5G商用牌照，这标志着我国正式进入5G商用元年。2019年10月31日，工信部副部长陈肇雄与中国电信董事长柯瑞文、中国移动董事长杨杰、中国联通董事长王晓初和中国铁塔董事长佟吉禄一起按下启动按钮，正式开启我国5G 商用。未来，我国5G 发展将呈现以下趋势。

（1）加快频谱分配和高频段5G技术研究

5G时代的建设已经日益迫近，频谱规划与分配成为业界关注的焦点。我国已经出台了5G中段频谱规划，因此，如何在三大运营商之间进行频谱分配将是未来5G发展的重点问题。一方面，频谱分配需要考虑三大运营商现有的频谱资源和技术，通过软件升级实现4G向5G平滑演进，使4G基站的硬件设备在5G中得以复用，从而降低运营商投资成本并提升频谱使用的灵活性；另一方面，频谱分配还需要考虑不同频谱的特性、运营商的实力、产业链完善程度等因素，通过频谱分配来完善行业竞争环境。同时，我国的频谱规划只是中段频谱，并不代表全部频段，高频段的资源开发已经是全球产业界的共识。高频段频谱资源丰富，高频段的技术及产品试验或将成为未来5G发展的重点方向。

（2）构建产业生态，加速5G商用

5G标准已正式发布，我国5G技术试验也取得了突破，并已发布频谱规划，这些均为5G商用和产业化奠定了良好的基础。未来如何构建5G产业生态和拓展商业应用，将成5G发展的关注焦点。从构建产业生态来看，我国5G技术试验第三阶段的重点是开展商用前的设备单站、组网、互操作，以及系统、芯片、仪表等产业链上下游的互联互通测试。而且，5G终端核心技术需要包括高频段、高带宽、多模多频段、不同组网模式、语音能力、高速率和多天线要求。因此，智能终端、芯片、天线等将是5G产业链生态建设的主要方向。从商业应用方面来看，车联网、VR/AR、医疗健康、工业互联网等将成为5G应用的重点领域，我国应建立跨行业、跨部门协调推进机制，明确5G重点应用的发展规划和具体行动计划，围绕技术、标准、产业、政策等方面与5G商用部署实现全方位协同。

（3）国内市场培育与产品体系输出并重

一方面，以巨大的内需市场拉动国内5G应用。我国拥有14亿人口，是世界第二大经济体，而且在国家政策的引导下，我国企业和普通消费者对新技术都有很高的接受度。依托数字内容和应用创新两条路径，我国在面向消费者和面向行业的市场中形成了5G应用规模优势。另一方面，我国需加强对操作系统、高端显示屏、基带芯片等核心技术的研发支持力度，增强产业自主可控性。此外，要借助“一带一路”倡议，助力我国5G产品体系外向输出。当前，我国要充分研判面临的形势，依托已有的双边和多边合作框架，努力开拓新的市场，形成包括通信设备、手机终端、数字内容和创新应用等一整套5G产品体系输出方案，增强国际竞争力。

人民邮电出版社《5G商用：打造高速智能应用场景》

（编辑：PHP编程网 - 湛江站长网）

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