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序章Ⅱ
5G时代,中国吹响通信技术反超的号角

5G牌照发放,开启中国通信产业新篇章

2019年6月6日,一个在中国有着“六六大顺”吉利意思的日子,中国工业和信息化部向4家中国运营商企业颁发了5G牌照,由此拉开了新一代网络建设的序幕。

这是一个有些玄妙的时机。此时正处于中美贸易战你来我往的白热化时期,中国在这一节点发放5G牌照可以说是既巧妙又微妙。

中国通信行业的领军企业——华为,正遭受着美国的制裁。美国一边逼迫断供,禁止美国的相关企业向华为供应元器件;一边切断销路,压迫美国的联盟国家不要采购华为产品。

华为正以一个企业之力对抗着世界上最强大的政府,却丝毫不显后退之意。针对断供,华为宣布:备件有储备,技术有后备。备品备件足够提供半年到一年的供应量。同时在为期90天的宽限期内,华为在欧美的供应商们也在加班加点地出货。技术方面,华为在芯片和操作系统的自研产品上也已经做了多年的筹备。华为消费者业务负责人余承东公开表示,华为的自主研发系统“鸿蒙”预计最快可以在2019年的秋季面市 。在中国社交媒体微博上,华为旗下芯片公司海思半导体的总裁何庭波在凌晨致员工的公开信中称“这是历史的选择,所有我们曾经打造的备胎,一夜之间全部‘转正’”。面对美国的压制,华为可以说是信心满满了。

在这样的关键时期,中国政府无疑要送上“助攻”。5G牌照的提早发放正是中国针对美国封锁市场的一记妙传反击。巨大的中国市场在5G进入商用网络的建设期拥有相当庞大的市场需求。在英国、新西兰、澳大利亚、欧盟国家、日本这些国家的5G市场,美国通过政治施压以阻挡华为进入。但仅仅一个中国市场就足够启动中国5G产业了。据全球移动通信系统协会(GSMA)预测,到2025年,全球5G连接数将达14亿,其中中国占4.6亿,超过北美和欧洲的总和,将位列全球第一。中国快速发放5G牌照,使得网络建设的市场需求随时面临爆发。有了市场,中国的5G产业链就有了成熟起来的基础。

而如果美国继续进行技术和市场封锁,对欧洲而言至少有两方面的负面影响。

一是5G部署和成熟将会滞后,并增加成本。据GSMA分析,禁止采购中国设备将使欧洲的5G网络成本增加550亿美元,并且可能导致5G进程延迟18个月左右。欧洲延迟普及5G,必然会对其移动互联应用、物联网、智慧城市和智能制造产业造成影响。

二是西方5G设备在中国市场的销售将不可避免地受到一些负面影响。现在中国的通信设备制造商主要来自欧洲和中国国内,虽然中国强调平等对待外资企业,但在封锁之下,中国国内的客户必然或多或少倾向于国内企业。

5G对于当前的中国通信运营市场来说并非刚性需求。不论是消费者端,还是政企市场,绝大多数ICT 场景都可以通过4G较好地获得满足。投资5G网络短期内的经济效益是不明显的,但如果上升到国家战略和扶植支柱产业的层面,用市场拉动技术成熟的举措正如当年发展高铁一样,就变得容易理解了。

可以说,5G是中国在通信和高科技领域崛起的希望,是重要的国家战略。

早在4G正式商用后不久,5G的筹划就提上了议事日程。3G时代,中国基本错失了10年。工信部一直等到2008年中国自有知识产权的TD制式可用的时候,才发放了3G牌照,而当时日本NTT docomo公司的3G网络已经运营了8年。4G时代,中国部署商用网络约落后日本1~2年,勉强算是同步。而5G时代,中国可谓迎头赶上,从一开始的策划、标准制定阶段就积极地参与和主导(图0-4)。

图0-4 中国5G发展历程

5G与行业需求相结合,引领5G产业的爆发

政策的扶植和投资拉动是5G技术发展的牵动力,但需求侧的疲软则显示出这条路并不好走。这里主要有三方面的原因。

◆一是缺少杀手级应用。目前中国的4G已经普及,宽带也逐步进入百兆、千兆时代,但是唯5G不可替代的使用场景并不多。

◆二是网络覆盖要求高。5G当前所占据的频段属于高频段,信号穿透力和覆盖范围方面的性能与低频段的3G、4G相比要差很多。也就是说,需要更多的基站才能够达到与3G、4G同样的覆盖效果。5G商用初期,必然以热岛式覆盖为主,要达到完全覆盖的程度还需要多年的建设,全部行业普及利用5G实现数字化转型的路途还很遥远。

◆三是由于商用初期的高投入和不稳定性,5G的经济性回报难以预期,业界的试验和观望心态大于实际利用的决心。

但是,5G本身是一次全新的通信技术突破,相比3G和4G,5G有着明显的高性能特征——高带宽、海量连接和超低时延。并且,5G还能够和VR、AI、大数据等新技术充分融合,形成共振,为其他诸多领域的创新提供基础。

对于普通消费者来说,大多数应用场景中5G不是必需的,4G的高速度已经够用。但是对于行业客户来说,确实有前瞻性部署5G技术的可能性。因此5G最初的爆点很可能诞生于行业应用。

华为预测了5G十大关键应用场景,其中只有家庭娱乐、社交网络完全属于消费者应用,剩下的则全部或主要应用于行业领域(图0-5)。

图0-5 5G的主要应用场景

5G带来的转变已经初露端倪。从中国正在进行的5G实验项目中,我们可以看到一些业界对5G技术利用的理解和思路。

◆5G将会驱动制造业向智能化、柔性化、去中心化发展;

◆5G为公用事业运营领域带来精细化的资源调配和实时安全管理;

◆5G将赋能智慧医疗,移动状态和野外状态下也可以通过远程诊疗、视频手术来利用高等级医院的医疗资源;

◆5G将会催化运输物流行业实现全流程自动化。

5G和制造业

物联网是5G最重要的应用领域,5G的导入将大幅提升制造业的智能化水平,提高柔性生产 的能力,并不断实现生产加工的去中心化。

◆智能化:智慧工厂的核心是闭环控制,对时延要求达到毫秒级别。基于物联网技术,通过5G赋能自动化闭环控制,打造工业物联网平台,实现全工厂、跨地域工厂之间的云控制、实时协调。根据华为的预计,在2022年到2026年,5G物联网平均年复合增长率有望达到464%(图0-6)。

图0-6 制造业的5G应用(智能化)

◆柔性化:依托5G的大宽带和实时传输能力,可以实现对生产的全方位监控和对设备的实时数据采集分析,包括震动、转速、温度等,并通过自动化生产机器人在1ms延迟的无线环境下自由移动进行协同生产,把柔性生产做到极致。预计到2025年,工业机器人出货量将从目前的36万台增加到105万台(图0-7)。

◆去中心化:基于5G与AR及远程触觉感知设备的联动,通过大数据和AI的大平台进行统一控制,将实现设计、生产、运维的远程作业,提高企业生产经营效率(图0-8)。

图0-7 制造业的5G应用(柔性化)

图0-8 制造业的5G应用(去中心化)

例如2019年,湖北移动和中国信息通信科技集团共同打造了中国首条5G智慧制造生产线(图0-9)。项目使用了“5G无线+5G分布计算+移动云平台”组网模式,30米六道生产工序全覆盖,所有对象统一接入5G。通过基于5G的工业控制互动操作,实现设备全生命周期管理、运营数据监控与决策、订单全程追溯。

信号覆盖方式采用了2.6GHz 5G室分站点多模覆盖,保证数据吞吐量及可靠性。通过5G室分基站,实现对生产车间设备的全连接。另外,通过将移动边缘计算节点(MEC)部署在厂区,保证低时延的网络能力,并实现工厂内外流量灵活分流。同时,提供移动云IaaS,工业互联网平台部署在云端,为生产提供稳定安全的数据中心服务。如此的云化部署也是为未来进行大规模行业推广制造条件。

图0-9 中国首条5G智慧制造生产线

5G和公用事业

对于诸如供电系统需要应对的新能源发电负荷不稳定等问题,5G毫秒级的智能调配管理提供了解决之道,它可以将配电可靠性提升至99.999%,使故障隔离时间缩短至100ms。针对水电燃气等管线,利用5G海量连接的能力,加上低时延特点下进行险情实时告警的能力,可以做到广泛部署传感器以监控环境安全。同时,还可以利用5G通信的能力部署远程无人载具巡查或参与生产,代替人力进行危险环境中的操作。广东移动和南方电网、华为共同利用5G进行的智能电网外场测试就充分利用了低时延的特点,将端到端的时延降低到10ms以下,有效满足了电网配网自动化的需求,极大提升了电网运行效率和安全性。

5G和医疗

中国目前的远程医疗主要集中在远程挂号、健康咨询等领域,5G到来之后,利用低时延和高速率的特点,有望实现生命体征实时传输、医疗设备实时交互、治疗现场实时同步,视频手术、车载急救等也将成为可能。

例如,上海第一人民医院与上海移动探索5G医疗,基于“零卡顿”的高清视频实现了诊前、诊中、诊后的全流程远程医疗服务。其主要应用有专科远程查房、远程控制机械臂进行超声检查、区域医学影像中心会诊、覆盖长三角40余家医院的远程手术教学、AR智能导诊等。

5G和物流

5G在仓储装配、物流追踪、调度管理和无人智能配送方面都可以起到提升作用。在仓储的柔性作业和远程驾驶、货品和载具的智能调度中,5G的低时延、海量连接特点尤为重要。有5G的加持,才有可能做到机器人、无人载具的精准响应。

例如,中国联通和京东建设的5G智能物流示范园区,依托5G网络通信技术,融合应用AI、IoT、自动驾驶、机器人等智能物流技术和产品,打造高智能、自决策、一体化的智能物流示范园区。园区会在2019年内逐步建成并落地运营。

园区引入了5G无人驾驶与人脸识别技术,实现全园区智能管理。车辆能够自动计算入园路径,匹配相应车位。无人重卡、轻型货车、巡检机器人可实现调度行驶,还有基于5G网络园区人防联动系统,实现人、车、园区管理的异常预警和实时状态监控。园区还结合AR及人工智能技术,建立5G数字化仓库。利用5G实现云AR,自动识别仓内商品体积,自动匹配最合理车辆,并借助“仓储大脑”互联互通各环节的机器人,实现包裹实时追踪和全程视频监控。

生态合作,5G时代的商业必然

3G时代,运营商具备一定的市场优势。NTT docomo这样的行业老大通过掌控手机互联网入口(i-mode)完成封闭式生态系统的构建,一条龙提供各种服务、内容和硬件。4G时代的移动互联网服务是开放和封闭体系各领风骚,安卓体系和iOS体系的对抗至今不分胜负,但是移动通信运营商在其中已经不能控制流量和客户。4G时代迎来了OTT 浪潮,通信运营商在消费者市场逐渐被管道化。

在5G的行业应用中,运营商也不可能一枝独秀。不过,因为定制化网络服务的需要,通信在5G生态中仍占重要地位。

在应用层面,5G应用的开发需要对行业数字化转型深刻洞察,也需要对5G通信技术特点、实现方式全面理解。通信运营商、设备制造商及深谙行业的科技技术公司必然合作起来,因为谁也不能独立提供优质的服务。应用的运营者、使用者本身也必须具有数字化基因,才能够直面5G和数字化技术为行业带来的颠覆性可能。这样的特点在4G时代已经显现。

在网络层面,经济性是一个重要的考虑因素。特别在5G部署的早期,网络可能需要特别为某些行业应用项目而建设,项目的经济性问题尤为突出。因为频段和信号传输距离的问题,5G的投资规模约为4G的4~6倍,基站建设数量为4G的2~3倍。完全单独建设,运营商会比较担心盈利问题。因此,生态共建可能会成为早期5G发展的一种方式。以热岛方式覆盖网络,以生态合作方式进行投资建设,会成为早期的项目类型。现在的5G实验项目也都基于这样的特点。

随着5G网络覆盖的完善,针对消费者的应用也会逐渐爆发,需要全域覆盖的5G行业应用也会越来越多。参照4G的建设周期,中国预计需要两年左右的时间完成主要区域的5G覆盖。考虑到5G的信号覆盖特点,这个时期的室内分布应该还不够完善。但是应用的爆发,特别是消费者应用的爆发,会快速拉动5G的用户数量。这对于摊薄5G投资有巨大帮助,反过来也会推动5G网络的优化和完善。

在两年以后,也就是2021年年底到2022年年初,可能迎来5G的爆发期。这是一个消费者和行业用户不断数字化觉醒,运营商、软件和服务商、终端厂商、设备厂商的产业链不断提升生产能力并降低成本的过程。4G时代崛起的产业巨头是智能手机和操作系统,5G时代崛起的可能就是物联网、大数据、AI和AR/VR企业,他们将和运营商一起建设和推动5G产业向前发展。

结语

从市场规模、启动速度、政策力度、技术水平来看,中国很可能成长为全球5G最先进的地区之一,5G也将是中国完成数字化社会转型的重要推手。行业应用是5G的重要突破点。

4G和智能终端将中国带入了全面的移动互联网社会阶段。移动社交、移动支付、共享出行这些移动化服务成为日常,领先企业无不是行业巨头和独角兽。

5G、物联网、大数据、AI和云会把中国继续带入全面数字化社会阶段,其中的商机也会孕育出一批呼风唤雨的企业。 u1qI7ysLGYJPBhNagA0DNHuBq6qKyx7OsfJEVaiU/+FidqUV0WspwH4YLjmvH/Sg

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