5G的重要性与中国的赶超机遇

    摘要：从1G到5G，中国实现了从缺位到并跑领跑的跨越，但是5G发展也面临来自国际的种种阻碍。凭借巨大的市场规模、完善的产业生态、成熟的4G网络、丰富的下游应用场景以及在消费互联网领域的领先地位，中国在5G领域的赶超进程势不可挡。
    关键词：5G；信息科技；产业生态
    在1G到4G时代，移动通信网络主要应用于人与人之间的连接。相对于4G，5G在许多关键技术性能上有了显著提高，应用范围获得了极大的拓展。国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）定义了5G应用的三大场景，包括eMBB（增强型移动宽带）、mMTC（大规模机器类通信）、uRLLC（超可靠低时延通信）。具体而言，5G的关键性能指标包括100Mbps用户体验速率（热点场景可达1Gbps）、数十Gbps峰值速率、每平方公里数十Tbps的流量密度、每小时500km以上的移动性，因此在eMBB场景下可以用于3D/超高清视频、虚拟现实等大流量移动宽带业务；低功耗宽连接的特点适用于分布范围广、数量众多的终端连接，可以在eMTC场景下开展智慧城市、智能家居等大规模物联网业务；5G实现了毫秒级的时延，具有更高的可靠性，因此在uRLLC场景下可以用于无人驾驶、智能工厂等需要低时延、高可靠连接的业务。5G在带宽、速率、时延、可靠等方面的特性使移动物联网从人与人的连接进入到万物互联的时代，包括物与物之间、人与物之间、人与场景之间的互联，通过垂直行业的应用，可以推动互联网的发展进入下半场，即从消费互联网时代进入产业互联网时代。5G在物联网、无人驾驶、虚拟现实等主要情境以及智能制造、智慧农业、智慧出行、智慧安防、智能电网、智能家居、智慧医疗、智慧城市、文化娱乐等领域都拥有巨大的应用空间。
    巨大的经济价值吸引各国加快5G布局
    移动通信具有投资规模大、上下游带动力强的特点。在4G时代，截至2017年，中国三大运营商的投资约为5700亿元。由于5G使用高频段，信号覆盖面积小，因此将采取“宏站+小站”的方式，使得基站数量更多，投资规模更大。许多机构对5G的投资规模进行了预测，尽管数据存在差异，但5G的投资规模将明显超过4G。据亿欧智库（2018）预测，我国仅5G基站相关模块市场规模就将超过一万亿元；据智研咨询集团（2017）预测，5G全覆盖的投资额将达到2.3万亿左右，投资规模是4G的4倍。
    同时，由于5G成为一项通用目的技术，应用范围远超4G，因此对上下游产业的带动力将更为突出。例如，eMBB场景下的虚拟现实、uRLLC场景下的智能制造，这些都是规模巨大的产业。据中国信息通信研究院（2018）预测，在2020年5G正式商用，将带动我国直接产值约4840亿元，其中网络设备和终端设备为4500亿元，间接产值1.2万亿元；到2035年，将分别带动直接产值6.3万亿元，间接产值10.6万亿元。著名咨询公司德勤预测，2020—2035年期间，全球5G产业链投资总规模将达3.5万亿美元，由5G技术驱动的行业应用销售额将达到12万亿美元。HIS预测，全球5G价值链的年平均投资规模将达到2000亿美元；到2035年，全球5G价值链的产出将达3.5万亿美元，同时创造2200万个工作岗位，5G创造的总产出将达到12.3万亿美元；2020—2035年间，5G对全球GDP增长的贡献相当于印度的经济体量。
    作为一种通用目的技术，5G的经济价值不仅体现在创造巨大的财富上，还体现为对其他产业和领域的改造和提升上，带来社会生产和生活的全方位变革。第一，颠覆价值体系。例如，5G低延时的特征使无人驾驶成为可能，按需使用、随用随租的共享经济或将取代传统的汽车购买、使用模式，整车制造厂商的重要性下降，无人驾驶平台的重要性凸显，娱乐、办公等车载增值服务将不断涌现。第二，提升生产效率。例如，借助5G技术实现万物互联，以智能工厂为代表的生产系统将能够随时随地感知零部件、设备、产品的位置和状态，及时进行零部件的传递、派单生产和产品交付，同时进行实时设备监控、产品运营状态运维、保养等服务。第三，促进技术创新。例如，万物互联后将产生更多的数据，使受制于数据规模而发展缓慢的一些人工智能模型获得优化，促进人工智能应用的发展；虚拟现实技术使得产品的开发、设计更加高效、直观。此外，由于5G时代万物互联成为可能，生产设备、家居、车辆、基础设施、公共服务等将都被网络连接起来，因此5G成为关系人身安全、生产安全、经济安全、国防安全的重要支撑。
    5G的巨大经济价值、广泛的影响以及对国家安全的重要性，使得一些大国纷纷加快5G布局，包括5G基础科学和产业技术研发、产业链的培育、频谱资源分配、实验网测试、大规模商业投资、产业生态打造等方面，旨在抢占5G产业制高点，并借助5G推动经济社会的数字化转型和经济的持续增长。2013年12月，欧盟签署了“5G Infrastructure Association”并建立5G合作项目框架——5G PPP，由欧盟和产业界共同出资推动5G研发和部署；2016年7月，欧盟委员会发布《欧盟5G宣言——促进欧洲及时部署第五代移动通信网络》，将5G视为“数字化革命的关键使能器”，旨在推动5G网络的商用部署领先全球。具体措施包括资助5G技术创新和5G标准化，支持泛欧和跨行业的5G实验、试验以及大规模5G试点网络建设，制定相关法律法规。2016年9月，欧盟委员会公布5G行动计划（5G for Europe: An Action Plan），给出了5G应用的完整时间表，要求2020年各个成员国至少选择一个城市提供5G服务。特朗普政府就聚焦于人工智能、先进制造技术、量子通信科学和5G技术来推动美国繁荣和加强国家安全发表意见，认为高速、高容量网络的开发和部署将促进创新，使尖端技术得以发展，并使所有美国人都能享受互联互通带来的好处。2018年8月，美国发布“5G FAST”战略，将为5G分配更多的频谱资源、修订基础设施政策以加快5G商用部署、更新过时的法规。2018年10月，特朗普签署总统备忘录，要求美国商务部制定一项长期的国家频谱战略，为引入下一代5G无线网络做好准备。此外，德国、英国等欧盟主要国家、日本、韩国等也都制定了各自的5G国家发展战略，例如，德国在2017年7月发布《德国5G战略》，英国2017年3月发布《下一代移动技术：英国5G战略》。各国主要电信运营商纷纷制定具体的5G投资计划，智能手机制造商发布支持5G的智能终端，2019年5G的商用将开始加速。
    中国实现了5G技术的抢位发展
    在移动通信技术从1G向5G的演化过程中，中国的移动通信技术也从1G时代的缺席、2G时代的跟随、3G时代的加速追赶（中国主导的TD-SCDMA成为3G三大国际标准之一）、4G时代的跟跑并跑（中国主导的TD-LTE与LTE FDD成为4G两大标准之一）实现了到5G时代并跑领跑的重大转变。在标准方面，全球立项并通过的5G标准，中国有21项，美国有9项，欧洲有14项，日本有4项，韩国有2项。华为的Polar码（极化码）被国际移动通信标准化组织3GPP接受为控制信道编码方案，美国支持的LDPC成为数据信道编码方案。在知识产权方面，据估计，5G必要知识产权（essential IPRs）的10%被中国企业所拥有。在通信设备市场方面，截至2016年，全球537个4G网络的一半由华为提供，90个4.5G网络中有59个由华为提供。虽然5G尚未商用，但到2018年初，华为已与全球电信运营商签署了25份关于试用华为5G网络设备的谅解备忘录，略少于爱立信（38份）和诺基亚（31份）。在移动终端方面，国内的华为、OPPO、vivo、小米等手机品牌无论是出货量还是价位，均已与苹果、三星等国外品牌并驾齐驱，它们计划在2019年推出支持5G的手机新产品。可以说，中国和中国企业已经进入世界5G通信技术的第一梯队。
    中国在5G技术上取得巨大进步、实现抢位发展是多重因素共同作用的结果。第一，国家支持。早在2013年2月，工信部、发改委和科技部就共同成立IMT-2020（5G）推进组、致力于推动5G技术和标准研发、牵头组织5G试验，分别于2006年1月、2016年9月和2017年3月启动关键技术试验、技术方案测试和系统测试三个阶段的技术研发试验。第二，企业积极参与。我国电信运营商与通信设备制造商紧密合作，很早就开始了5G技术研发试验。例如，中国移动在2016年底明确了2016—2020年的5G商用时间表；2017年5月，在北京、上海、广州、苏州、宁波五个城市开展5G试验网建设、进行5G外场测试。第三，持续的技术积累。自3G时代我国主导的TD-SCDMA成为三大国际标准之一以来，我国企业就对移动通信技术进行大规模的持续研发。华为无论在R&D强度还是投入规模上都已居于世界主要公司前列。
    中国5G赶超的挑战与机遇并存
    作为新一轮科技和产业变革的重要支撑技术，5G会对经济、社会等方面产生颠覆性影响，成为世界主要国家的竞争领域。2018年3月，由于担心在5G技术上的优势受到影响，美国政府否决了总部位于新加坡的博通对美国芯片巨头、5G领军企业高通的收购。由于中国在5G领域的快速进步，美国等一些发达国家为了确保自己在5G时代的全球领先地位，以国家安全等为借口对中国电信设备制造商进行种种限制。2012年以来，美国政府就禁止华为、中兴在该国销售网络设备，多次否决华为对美国ICT公司和专利技术的收购，限制和否决美国电信运营商采购中国企业制造的终端设备。美国还联合盟友对中国电信设备制造商进行市场准入限制。例如，澳大利亚以“安全”为由禁止华为参与电信运营商组网建设，韩国最大电信运营商SK Telecom将华为剔除出5G网络建设供应商名单，印度的5G应用试验也将华为、中兴排除在外。
    外国政府的不正当竞争手段虽然会对中国电信设备制造商的发展造成一定影响，但是无法逆转中国在5G领域赶超的进程。从国际环境看，华为已经是全球最大的电信设备制造商。一方面，华为在技术上拥有着不可替代的优势，例如其发布的全球首款5G基站核心芯片——华为天罡，可以让全球90%的基站在不改造市电的情况下实现5G；另一方面，相对于爱立信、诺基亚等电信设备制造商，华为、中兴具有非常明显的价格优势。5G通信网络建设投资规模巨大，美国等国家限制中国企业的电信设备进入，不仅会造成其国内5G投资额的进一步增加，而且会由于5G网络建设的延迟影响关联市场的发展和相关产业生产效率的提高。
    中国国内具备支持5G发展的有利条件。第一，中国是世界人口最多的国家和世界第二大经济体，消费者和企业用户数量庞大，能够为5G以及下游应用产业的发展提供足够规模的市场，对5G相关企业的投资具有吸引力；同时，规模经济带来的低成本又会吸引用户，从而进一步扩大市场规模，形成正反馈的促进机制。第二，中国已经形成由电信运营商、设备制造商、零部件供应商、下游应用提供商等组成的较为完善的移动通信生态。完善的产业生态不但能够降低5G投资风险，而且能够形成合力，加速5G技术的突破和商业化应用。第三，中国4G成熟度高，拥有世界上最大、覆盖最广、品质最高的4G网络，中国4G基站数占全世界4G基站数的60%。4G网络中的铁塔、电源、传输光缆、机房配套设备等均可以用于5G，有利于5G网络的大规模建设。第四，中国拥有世界上最齐全的产业门类、最完整的产业链和最完善的产业配套体系，拥有丰富的应用场景，为孕育创新性的5G下游应用提供了市场基础。第五，经过近20年消费互联网的高速发展，中国形成了以BAT为代表的一批世界知名的领军型互联网企业，这些企业既积累了丰富的数据资源，又拥有强大的算力、算法和技术创新能力，目前正在积极进入物联网、车联网等产业互联网领域，将成为推动5G下游应用发展的重要力量。
    参考文献
    ①林玮平、魏颖琪、李颖：《5G在工业互联网上的应用研究》，《广东通信技术》，2018年第11期。
    ②文兴：《“华为一号文”与它背后的产业链》，《金融投资报》，2019年1月5日。