5G,即第五代移动通信技术,是在前几代通信技术的基础上发展起来的,拥有前几代通信技术的优点,也在很多地方有重大突破。相比4G网络,5G网络的网速更快,可以满足更多应用场景对高网速的要求;5G拥有更低的时延,可靠性要强于前几代通信技术;5G消耗的能源更少,有利于经济的可持续发展。
自2020年来,中央多次强调新基建。其中,加快推进5G发展屡次被提及。那么作为新一代通信基础设施的5G,为何被视为新基建之首?
首先,我国在5G领域处于世界领先地位,对该领域的重视程度自然不一般。不同于2G、3G时代我国在通信领域的相对落后地位,自4G时代以来,我国逐渐开始在通信领域领跑,而现在,我国是第五代通信技术的全球引领者。在5G标准方面,我国很早就开展了5G标准制定,提交的5G国际标准文稿及主导的标准化项目均居世界前列;中国企业申请的5G通信系统SEPs(标准必要专利)件数全球第一,其中华为更是全球5G专利龙头。在5G商用进程及建设方面,我国政府大力扶持5G的投资建设,帮助企业分担5G建设所需要的高额成本,提高5G网络的质量,也加快了5G建设速度。尽管韩国和美国在我国之前开始了5G商用,但我国在5G商业运营方面依然占据很大优势。
其次,包括数字经济在内的很多新经济模式的应用都需要5G作为基础。5G的最终目标之一就是实现“万物互联”。5G技术进一步成熟后,将会与充电桩、特高压、人工智能等各项其他新型基础设施深度融合,并逐渐渗透到现实生活的各个场景中(无人驾驶、远程医疗、智慧城市、云VR/AR等)。届时,万物互联得以实现,而5G网络就是其中的关键基础设施。
最后,5G对推动我国经济发展可以起到至关重要的作用。从直观的数字上看,由于5G产业链较长,上下游产业众多,行业发展所需的产业投资规模预计可达1万亿元以上,而这些投资对经济的拉动作用可借由乘数效应实现翻倍;如果再考虑到5G产业链可辐射到的制造业、互联网等行业,其对经济发展的正向作用会进一步翻倍。在产业发展层面,5G的发展将对通信基础设备等提出更高的要求,促进5G产业链上的相关企业实现技术的突破和升级;5G与各产业紧密融合,使得产业分工更加合理,产品供需更加匹配,产业升级更快实现。
所谓产业链,就是指从原材料、器件到产品及配套服务这一系列链条所涉及的企业与个人。5G产业链的链条极长,涉及领域很广。可以将5G产业链划分为上游、中游、下游三部分,产业链上游是无线设备与传输设备,中游是网络建设,下游是终端设备和终端设备应用场景。
在产业链上游,与印制电路板、芯片、天馈线等核心部件有关的产业将迎来快速发展。
印制电路板(PCB)是组装电子零件用的基板,主要功能是中继传输,即使各种电子零组件形成预定电路的连接。根据华为的估算,5G基站建设所需的PCB数量是4G的4.5倍,所需的PCB原材料之一高频覆铜板的数量会增加15倍,其中,微基站需要更多数量的PCB,而宏基站需要更高质量的PCB,可见,5G所需基站数量的增加,推动了对PCB需求的激增,将极大地促进PCB产业的快速发展。
5G芯片就是可以连接5G数据服务的芯片。芯片技术作为最难掌握的核心技术之一,是衡量一个国家科技水平的重要标准。目前,全世界有能力推出5G芯片的企业共有6家,分别是华为海思、MediaTek(联发科)、紫光展锐、英特尔、高通以及三星。我们需要清楚地认识到我国企业的芯片技术与国外企业存在的差距。在这6家企业中,英特尔和高通是美国企业,三星是韩国企业,其余3家是中国企业,尽管数量上占优势,但在咨询机构Gartner(高德纳)发布的全球半导体营收25强榜单上,三星与高通分别位于第1、第5名,MediaTek(联发科)位于第14名,华为海思位于第21名,紫光展锐未入榜。由此可见,尽管近年来我国的芯片技术一直在快速发展,但核心技术仍然掌握在国外厂商手中,我国的芯片技术亟须进一步发展。
天馈线系统包括天线与馈线,是传输设备的重要组成部分。馈线用来传输信号,天线则可以实现馈线中传播的信号与空气中传播的信号的转换。5G的核心技术之一就是大规模天线阵列(Massive MIMO)技术,天线数量增加可以允许每根天线小功率工作,这样运营商就不需要购买昂贵的大动态范围功率放大器,从而降低了成本;同时,天线数量的增加,还可以大幅提高网络容量并降低信息传播的时延。
产业链中游是网络的规划、维护,也就是电信运营商。其中,基站建设尤为重要。
基站作为移动设备接入网络的接口,负责提供无线覆盖,简单来说,基站就是保证我们的手机有信号的设备。基站可以分为宏基站和微基站等类型,宏基站就是我们日常中经常见到的铁塔型基站。由于5G的高波频段穿透力较弱,长距离传播困难,5G网络只能覆盖小范围区域,过多地建设宏基站会极大地增大运营商的成本,而微基站的建设就可以很好地解决这个问题。顾名思义,微基站的体积比较小巧。大量的微基站可以使5G信号很好地覆盖到每个角落,且极大地节约运营商的成本。在5G初期,基站的建设以宏基站为主,微基站为辅,随着5G的发展,微基站将逐渐占据主导地位。
光纤在网络建设中也有十分重要的作用。光纤是光束的传导介质,作为远距离信息传递工具被广泛运用于通信行业。光纤外包裹缆线后即为光缆。5G的发展使得对光纤光缆的需求量大幅提高。根据中国联通的估算,5G基站数量约为4G的2倍,所需的光纤数量是4G的8倍左右。可见,5G所需基站数量的增加也会推动对光纤需求的增加。
光纤预制棒作为光纤的核心原材料之一,对网络建设十分重要。光纤预制棒制作周期长,也有很高的技术和资金要求,其成本占光纤总成本的65%以上,在整个产业链中处于最重要的位置。
在产业链下游,就是5G应用终端(比如手机)及一些应用场景(5G十大应用场景)。
5G的目标之一是实现万物互联,可见,其运用相比4G要更为广泛,其终端设备也更加多元化,包括手机、汽车、家电、工厂等。5G的应用场景也更加广泛,包括超高清视频、VR/AR、远程医疗、车联网、无人机、智能工厂、智慧电力、智能安防、智慧园区及AI设备。在手机方面,5G的商用势必会掀起一股换手机浪潮,推动该行业的发展。中信建投研究院预测,到2025年,5G智能手机出货量将增加到15亿部,年复合增长率为201%。5G可以提供更加安全可靠以及高速的网络,使得人、车、路之间的相互协调与信息传递更加高效,满足自动驾驶技术的要求。5G技术与AI技术的结合,可以智能诊断患者病症,跟踪并观测患者身体状况。5G还可以推进无线家庭娱乐,目前使用较多的是4K电视机,而5G网络可以满足8K视频对网速的高要求,待5G进一步发展与8K电视机面世后,用户就可以体验到更高清的视频和更流畅的游戏。