5G将如何变革世界

5G时代已经来临

2019年，5G已经成为不容忽视的一股浪潮。下一代移动技术已经在创建新的用例，并帮助企业和移动网络运营商(MNO)寻找新的收入来源和应用。但这些都还只是初期阶段。5G可以改变行业格局，但会引入许多前所未有的新挑战和问题。

像5G这样的普及技术也有可能引发对现有供应商和用户关系的担忧，以及行业参与者如何相互协调以创建特定用例的思考。

但是，5G时代已经来临。部分新部署已经彰显其远大前景。更重要的是，5G带来的无线电技术已准备好用于关键任务和行业范围的部署。一旦5G可以实施，从人工智能和智能楼宇到自动驾驶汽车和远程医疗等许多新应用都将从中受益。

本报告着眼于5G的直接潜力。旨在从市场和技术角度揭示5G即将引发的各种趋势。

虽然5G会推出并且一定会带来深远影响，但其结果还尚不明确。与任何新技术一样，5G仍面临大量挑战。不同之处在于，由于5G是拥有创造和重塑市场潜力的颠覆性技术，因此所面临的挑战也是极其巨大的。

本报告最后将回顾行业需要共同解决的最重要挑战。通过本报告，您可以一窥所有利益相关方（从政府到技术开发人员）在迈向5G的过程中所面临的任务。

市场格局和趋势

5G的初始部署将仅限于城市环境中的热点区域。人口密度和快速接纳新技术的潜力将在初期为许多MNO和移动设备制造商带来强劲的收入。

在大多数情况下，一开始5G将作为4G的升级，而不是单独的网络。当前的5G技术是使用4G网络进行设计的，将允许MNO通过重新规划其2G和3G频谱，或是通过增加可用的额外频谱来扩展其4G宏网络。这种渐进式的方法将使MNO能够最大限度地减少投资。

大多数报告1表明，在我们进入21世纪20年代之前，不会发生全国范围的5G部署。当通过网络升级再也无力应对流量增加时，将需要大规模地建立新的宏基站和小型基站。这时才能释放5G的真正潜力。

由于像中国这样的发展中市场具有庞大的潜在用户基础，亚洲的5G发展将独树一帜，率先行动。该地区的国家具有独特的发展线路，也许可以在世界各地复制，也许不可以。

因此，我们可以认为亚洲为5G设定了全球基准。目前，该地区已经涌现出多个先行者，如韩国将在2019年进行大规模商业部署，而日本和中国将在2020年前进行更大规模部署。

MNO对于5G部署的态度同样存在差异。虽然在全球范围内5G被视为固定无线和移动的结合，但在韩国、中国和日本，5G主要会被用于移动领域。

固定无线最终将如何与现有的固定宽带网络竞争尚不确定。但是5G的潜力仍然存在。比如在澳大利亚，由于应用不发达，固定无线可能有机会迎头赶上并参与竞争2。

中国：正在获得全球竞争力

从智能制造到自动驾驶汽车，中国是一个在各行业都有可能超越全球竞争对手的国家。麦肯锡的调查显示，60%的中国受访者愿意接受互联汽车，与之相比只有20%的欧洲受访者给出相同的回复。由此可见，愿意接受创新应用的人数巨大，其市场吸纳潜力极高。3

这也是中国政府在其“十三五”规划中将5G作为重点战略的原因之一。这也解释了为什么政府对推动5G普及的技术公司提供大力支持。

除了5G在消费级的应用之外，智能工厂、自动驾驶汽车和IIoT在中国也将占据重要位置。这些应用将助力中国利用5G作为其实施“中国制造2025(MIC2025)”计划的基础。该计划是中国在劳动力成本上升的情况下力求保持竞争力的战略。

一个受到关注的关键领域是由在线零售巨头领导的仓库机器人自动化。虽然中国在电子商务方面处于领先地位，但在实现快递预期方面仍面临着巨大的难题，因此这一技术的普及拥有巨大的现实意义。其他5G将会产生重大影响的行业包括卫生医疗和物流，尤其是公路运输。4

在强大的政府支持下，5G将打造整个价值链，从MNO、技术供应商，直到芯片组和手机制造商。华为近期宣布推出的Balong5000芯片组和5GCPEPro商用设备已经开启了5G普及之路。该芯片组支持从智能手机到家庭宽带设备的一系列5G产品，而商用设备支持4G和5G固定无线连接5。

日本：应对人口变化的解决方案

日本将是最早将5G商业化的国家之一。与韩国一样，它正在寻求利用奥运会的热潮，在2020年东京夏季奥运会上使用5G进行内容传送。

日本也是最早开始5G试验的国家之一。到2020年，日本(MNO)计划在5G商业推广上花费460亿美元。其中许多部署都旨在创造新的收入来源，因为5G拥有推动自动驾驶汽车和工业物联网(IIoT)等新应用的潜力。

随着政府推动开发速率更快的光缆以改善5G部署的回传，日本将寻求通过5G推动自动化，以应对人口老龄化的挑战6。

韩国：解决失业率上升的问题

韩国政府正拨出资金为5G提供支持。韩国科学技术信息通信部也在寻求加速5G网络商业化。

虽然在2018年平昌冬奥会中只是实现了有限的5G应用，但此举凸显了5G在变革用户参与体育运动方面的潜力。这些应用包括从运动员视角同步观赛、全息显示以及各类比赛中的实时360度虚拟现实捕捉。

与三星和LG这样的企业集团一起，像日本这样的国家正在寻求使用5G来创造新的就业机会并鼓励创业。这反过来激发了对基于5G的IIoT和其他互连应用的兴趣。

1 Theroadto5G:Theinevitablegrowthofinfrastructurecost（通往5G之路：基础设施成本增长无法避免）–McKinsey&Company
2 5GinAustralia:EvolutionnotRevolution（澳大利亚的5G发展：进化但不是革命）–Ovum
3 Chinagearsupfortheleapintodigtisationofindustry（中国努力实现工业数字化的跨越式发展）–《金融时报》，2017年12月20日，MGI董事
兼高级合伙人JonathanWoetzel，上海
4 Chinagearsupfortheleapintodigtisationofindustry（中国努力实现工业数字化的跨越式发展）–《金融时报》，2017年12月20日，MGI董事
兼高级合伙人JonathanWoetzel，上海
5 Huaweiannounces5GchipsetandCPEdevice（华为宣布推出5G芯片组和CPE设备）–TelcomAsia，2019年1月28日，DylanBushell-Embling
6 亚洲：Leadingtheraceto5G（亚洲：引领通向5G的竞赛）–Frost&SullivanandPrincipal
7 5GinAustralia:EvolutionnotRevolution（澳大利亚的5G发展：进化但不是革命）–Ovum

5G拥有丰富的应用和趋势。其中，最具潜力的趋势有三个：增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟通信(URLLC)和海量机器类通信(mMTC)。

从本质上讲，eMBB可提供更加出色的移动数据连接。这包括使用固定无线接入与传统固定宽带竞争（如市场趋势中所述）。

URLLC将成为工业和医疗应用的关键。在这些应用中，出色的网络性能可以节约成本并挽救生命。而mMTC可使智能电网和智能城市等应用成为可能。这些应用需要出色的覆盖范围和大量连接能力，拥有改变我们生活方式的潜力。

2019年，在这三个趋势中，eMBB最有可能实施。而eMBB将带来一系列影响亚洲移动领域的技术趋势。

NSA与SA的讨论

大多数5G部署都属于非独立组网(NSA)标准。从本质上讲，这意味着现有的4G将支持5G网络。从MNO的角度来看，这非常有意义，因为他们已经投入了大量资金用于开发4G网络平台，其中将许多平台虚拟化即可扩展到5G。

中国将采用截然不同的路线，即采用5G独立(SA)网络和设备标准。虽然这一路线需要在整个价值链中进行升级，但拥有众多优点。SA可提高数据吞吐量性能，并能实现更广泛的5G覆盖范围，直至网络边缘。据预测，SA将支持开发URLLC应用，并为更多应用的开发提供了平台。

天线及其尺寸形状将成为5G的关键因素。例如，当使用工作频率通常高于26GHz的毫米波频谱(mmWave)时，MNO将需要在街道层面部署密集的小型蜂窝网络；当使用低于6GHz的频率时，就需要在拥挤的塔楼和屋顶上添加新的基站。

这些因素将推动采用有源-无源天线(APA)作为解决方案。这一技术旨在简化MNO向5G的演变。通过采用将mMIMO系统与无源多频段天线的组合，无需改变天线形状或性能即可解决多个问题。由于这一天线的尺寸与典型的无源天线类似，因此可以将其优化放置在拥挤的区域中，由此解决散热相关的问题。

云中的RAN

5G将带来整个移动网络的数据爆炸。网络运营商寻求的应对方法之一是在云中放置无线接入网络(RAN)。C-RAN（或云RAN），也称为集中式RAN，旨在降低运营成本。

C-RAN架构主要有三个组成部分-集中式基带单元(BBU)池、远程无线电单元(RRU)网络和前传：

• BBU池-BUU池，位于集中站点，例如数据中心。BBU节点将根据网络需求向RRU动态分配资源。
• RRU网络-RRU网络将会连接无线设备，这类似于传统蜂窝网络中的接入点或信号塔。
• 前传-前传连接BBU池和RRU网络，提供高带宽链路以满足多个RRU的需求。目前，前传技术存在众多的候选项，mmWave、6GHz以下的授权频谱、基于自由空间光学的频谱以及光纤技术都是其中的领先技术。

C-RAN实质上降低了总体拥有成本(TCO)并可以提高网络性能。仅仅因为这些因素，就将推动该技术的发展和部署。更重要的是，C-RAN可确保MNO不必重建整个数据传输网络，同时促进复用和降低能耗。

C-RAN架构还使MNO能够在数据中心环境内，共同执行RAN功能以及其他网络功能。这样就能提供一个独特的用例，允许运营商在这些环境中提供移动宽带网络服务，特别是随着微型数据中心和边缘云部署不断增加的情况下。

室内5G覆盖

在5G的发展过程中，最令人兴奋的一个特性是室内网络覆盖。在大多数情况下，室内连接是通过Wi-Fi和固定宽带网络组合提供的。服务提供商可通过室内5G推动娱乐和工业用途的新应用。

一个典型的示例就是2018韩国平昌冬奥会。期间举办方在赛场内的不同位置安装了360度全景摄像机。利用5G将高清视频信号实时传输到观众席的VR区域，由此营造出独特的沉浸式体验。

2019年，将会涌现出更多的新应用，例如远程医疗、智能制造和紧急救援。这些用例对网络可靠性和延迟有着严格的要求，而目前只有5G能够满足这些需求。例如，浙江省第二人民医院、华大基因和中国移动浙江公司已共同致力于5G远程医疗的进一步创新。

提高网络密度

由于5G的速度超出4G 10倍或更多，因此需要增加网络本身的密度。早在推出3G和4G网络时，MNO就已经了解到这一点，因此增加了分区和小型基站。

这一趋势将在5G时代延续，并需要进一步提高宏基站、室内基站和小型基站的密度。

提高密度会带来增加网络复杂性的问题，因为基站边界的数量大幅增加了。这意味着干扰更有可能会成为问题，并且连接丢失的风险也会上升。智能、自动频谱分配将是保持网络质量和速度的关键，而有线基础设施则需要进行全面革新，以提供足够的前传、回传和电力。

5G并非没有挑战。实际上，许多应用都受其制约。为了迎接5G的到来，MNO和技术供应商需要找到解决方案来解决这些问题。以下是面临的一些主要挑战：

MIMO复杂性

目前，部署和优化MIMO天线阵列可能会非常复杂。这些天线需要在空间、负载和功率方面，对发射塔基础设施进行大幅升级。一开始，这些天线的波束赋形能力可能需要大量努力来控制基站之间的干扰并构建优化良好的网络。

在MNO构建其回传时，TCO已经证明是一个巨大的挑战。安装、租赁和维护光缆的成本可能过高。与此同时，与2G、3G和4G网络相关的成本和投资也将增加，尽管这会随着时间和地点而有所不同。

根据麦肯锡8的研究分析，MNO有两种选择。他们可以选择精简的方法，优先考虑5G投资；或是延迟5G投资，同时升级当前的网络基础设施。在这两个选项中，并没有一个明确的最佳选择。但可以肯定的是，随着运营商不断添加额外的宏基站和小型基站，5G将在TCO中占据愈加重要的地位。

MNO还必须决定是否应该将无线系统的移动回传（例如点对点(P2P)、微波）重新布线到基于光缆的系统。其中的问题并不是设备成本，而是安装或租赁光缆的成本。但是研究表明，PTP微波仍存在大量容量，将能够满足大多数5G宏蜂窝基站的需求。从本质上看，MNO需要根据业务需求单独解决这个问题，同时兼顾用户的体验和期望。

5G面临的一项重要挑战与应用有关。这项技术具有塑造和变革现有行业，甚至是创造全新行业的潜力。这意味着需要足够的时间才能证明这些应用的合理性。

之前引用的五个主要应用包括使用毫米波(mmWave)频谱和波束赋形的固定无线、增强型移动宽带、mMTC、URLCC和更好的事件体验。要创建普遍的应用，需要的不仅仅有移动网络运营商，还需要监管机构、行业解决方案提供商和硬件厂商等其他利益相关方通力合作。推动跨行业协作并共同创造有利于所有利益相关方的强大价值主张将是一项相当大的挑战。这可能还需要政府的激励和推动。

但是，在完成这些应用的开发后，他们就能够促进使用5G并为各行业产生不同的影响。

生态系统的发展对于任何新技术，生态系统的发展将决定新技术能否得到广泛应用。5G生态系统存在的某些独特挑战，如支持多个新频段、更宽的带宽以及对于NSA类部署的4G和5G层双重支持，不但会增加应用的复杂性，还会限制初期对于5G优势的利用。

1 Theroadto5G:Theinevitablegrowthofinfrastructurecost（通往5G之路：基础设施成本增长无法避免）–McKinsey&Company