5G+

    ——5G如何改变社会

    李正茂 等 著

    中信出版集团目录

    推荐序一

    推荐序二

    推荐序三

    前言

    第一篇 “5G+”：新平台、新战略、新机遇

    第一章 5G的前世

    第二章 5G的今生

    第三章 5G：全球信息与智能时代的竞争制高点

    第四章 中国全面布局5G：提升全球科技竞争话语权，推动产业转型升级

    第五章 从5G到“5G+”：中国移动的5G新理念

    第二篇 “5G+”：新技术、新架构、新生态

    第六章 5G的系统架构及技术基础

    第七章 5G+4G：打造高品质网络能力

    第八章 5G+AICDE：打造一体化新型服务能力

    第九章 5G+Ecology：构建5G开放型生态体系

    第十章 5G+X：超越连接，改变社会

    第三篇 “5G+”：新体验、新动能、新模式

    第十一章 “5G+”打造生活新体验

    第十二章 “5G+”助力各行各业，打造新动能

    第十三章 “5G+”开启社会治理新模式

    第四篇 “5G+”在行动

    第十四章 全球在行动第十五章 各行各业在行动

    第十六章 中国移动在行动

    展望

    致谢

    缩略语编委会

    主编

    李正茂

    副主编

    王晓云 张同须

    编委

    段晓东 杨光 丁海煜 张昊 于江 邓伟 黄实 王路 施磊 陈卓 高天

    瑶 孙滔 刘强 付乔 高艳福 王艺儒 董静推荐序一

    当今时代，人们的生活已经因为移动互联网的发展发生了根本性的

    改变，这背后的推动力量是移动通信网络持续不断的创新和发展。中国

    移动在4G(第四代移动通信技术)时代建设了全球最大的4G网络，提供

    了覆盖最广、体验最佳的移动宽带，铸就了中国在全球移动通信的领先

    优势。我们早在建设4G之初就已经开始规划5G(第五代移动通信技

    术)。5G已不仅仅是通信行业的热词，更是整个社会关注的焦点。政

    府、社会和企业都对5G寄予了极高的期望。当前，我们所面临的内外部

    形势正在发生深刻的变化，可以总结为“4个加速转变”，即经济从高

    速增长向高质量发展加速转变，信息通信技术从助力经济发展的基础动

    力向引领经济发展的核心引擎加速转变，基础电信业务从规模经营向基

    于规模的价值经营加速转变，信息通信市场从“要素”竞争向“要素

    +能力”竞争加速转变。5G已经超越了单纯的移动通信的范畴，正在成

    为引领科技创新、实现产业升级、发展数字经济、拉动社会投资、促进

    经济繁荣的新引擎，在推动经济高质量发展中发挥越来越重要的作用。

    作为全球网络规模最大、用户数量最多、品牌价值领先的电信运营

    企业，中国移动始终坚持将科技创新作为创建世界一流企业的关键动

    力，在推动中国移动通信从1G(第一代移动通信技术)空白到2G(第二

    代移动通信技术)跟随，从3G(第三代移动通信技术)突破到4G并跑，乃至5G继往开来的发展过程中发挥了重要作用。在3G和4G时代，中国移

    动通过建设运营3G TD–SCDMA [1] ，促进中国信息通信业首次构建完

    整产业体系，并推动中国主导的4G TD–LTE [2] 国际标准走向全球、规模应用。面向5G，中国移动在5G需求的提出、5G国际标准的制定、5G

    关键技术的引领、5G端到端产业的构建、5G对赋能各行业的开拓等方面

    都做出了突出的贡献。例如，中国移动在国际标准组织中牵头数十个5G

    关键标准项目，居全球电信运营企业首位，牵头的5G网络架构标准成为

    首个中国公司主导制定的全球新一代移动通信网络架构。另外，中国移

    动在17个城市开展5G规模试验和应用示范，面向全球成立5G联合创新中

    心，创新近百个5G应用场景，让更多人享受到信息通信技术发展带来的福祉。

    当今世界，以互联网和通信为代表的信息技术已逐渐成为推动人类

    发展的核心基础。近年来依托大数据、云计算、人工智能等技术的发

    展，人类社会正从信息时代跨入智能时代，开始第四次工业革命，这一

    切驱动人类社会迈向发展新纪元。不同于以往的移动通信系统，5G超越

    了移动通信的范畴，成为第四次工业革命的技术基石。5G将与大数据、云计算、人工智能等信息技术紧密协同，连接万物，聚合平台，赋能产

    业，在人类科技和社会发展中发挥出更大的作用。在推动5G和相关产业

    向前发展的过程中，我们深入思考了5G的技术实质和发展规律，逐渐形

    成了以“5G+”为核心理念的5G行动计划，我们也借这本书向业界和全

    社会阐述中国移动在“5G+”方面的思考。

    中国移动的“5G+”包含4方面内涵。第一，“5G+4G”。中国移动

    大力推动5G与4G技术共享、资源共享、覆盖协同、业务协同，加快建设

    覆盖广泛、技术先进、品质优良的全球最大规模的5G精品网络。我们依

    托2.6GHz [3] 与4.9GHz双频协同优势，打造立体化、智慧化、高性能

    的5G网络，并面向SA(独立组网)基于NFVSDN(网络功能虚拟化软件

    定义网络)构建云网融合的领先基础设施，提升端到端的5G网络能力和

    服务能力。第二，“5G+AICDE [4] ”。中国移动持续推动5G与人工智

    能、物联网、云计算、大数据、边缘计算等新兴信息技术深入融合、系

    统创新，打造以5G为核心的泛在智能基础设施，构建连接与智能融合服

    务能力、产业物联专网切片服务能力、一站式云网融合服务能力、安全

    可信的大数据服务能力、电信级边缘云服务能力五大核心能力，形成5G

    与AICDE各领域相互融通、深度融合的格局。第三，“5G+Ecology(生

    态)”。中国移动联合社会各方力量，全面构建资源共享、生态共生、互利共赢、融通发展的5G开放型新生态体系。我们通过推动终端成熟、开展应用创新和打造精品内容推进5G产业合作，以基础服务、使能服

    务、专属服务等模式为基础携手合作伙伴共创5G新时代。第

    四，“5G+X”。应用是根本，通过上述三个“+”，我们真正实

    现“5G+X”，X就是指在各个行业的各种应用。中国移动通过加速推动

    5G在包括工业、农业、交通、能源、医疗等多个行业更广范围的应用，进一步促进产业数字化，实现更大的综合效益。通过实施“5G+”计

    划，中国移动使5G真正成为社会信息流动的主动脉、产业转型升级的加

    速器、数字社会建设的新基石。

    致敬来时路，整装再出发。面向未来，中国移动将以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻落实党的路线方针政策，落实

    中央重大决策部署，履行央企政治责任、经济责任、社会责任，为网络

    强国建设、经济社会发展和人民美好生活做出新的贡献。中国移动将

    以“三个成为”为目标，深化改革创新，着力培育具有全球竞争力的世

    界一流企业。在新一轮信息通信技术和产业变革中，中国移动将把握机

    遇，加快转变发展方式，加快推进5G商用部署，深入实施“5G+”计

    划，构建基于规模的“融合、融通、融智”价值经营体系，为激发经济

    增长新动能、创造社会发展新机遇、提供数字生活新体验、助力产业转

    型升级和经济高质量发展，更好地满足人类社会对美好数字生活的需

    要，为信息通信技术惠及全人类贡献中国移动的智慧和力量。

    为了让公众更好地了解“5G+”，让产业更全面地把握“5G+”，让

    各行业更深入地融入“5G+”，中国移动的同事们撰写了这本书。这本

    书基于作者们数十年来对移动通信技术的深度参与和对移动通信发展规

    律的全面把握，从5G的前世和今生入手，系统性地提炼出

    了“5G+”的“新平台、新战略、新机遇，新技术、新架构、新生态，新体验、新动能、新模式”，进而介绍了全球各行各业推动和应用5G所

    做的工作，逻辑清晰，内容翔实，使读者能够很容易地了解“5G+”的

    由来、概念、内涵、实现、行动等各个方面，非常值得一读。同时这本

    书也是中国移动首次对“5G+”计划的一次系统、深入、全面的阐述，对于推动中国乃至全球5G产业的进步和发展具有重要的指导意义。

    中国移动通信集团有限公司党组书记、董事长 杨杰

    [1] TD–SCDMA，即时分同步的码分多址技术，是第三代移动通信系统三大国际标准之

    一。——编者注

    [2] TD–LTE，即分时长期演进，是3GPP(第三代移动通信合作计划)组织制定的国际标

    准。——编者注

    [3] 1GHz=109 Hz。——编者注

    [4] AICDE是指人工智能(AI)、物联网(IoT)、云计算(Cloud Computing)、大数据

    (Big Data)和边缘计算(Edge Computing)。——编者注推荐序二

    2019年是全球5G启航之年。中央经济工作会议要求，“加快5G商用

    步伐”，这是党中央、国务院着眼全局、审时度势做出的重大决策部

    署，也是赋予移动通信行业的重大使命责任。

    不久之前，工业和信息化部(以下简称“工信部”)向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，正式拉开了中国5G商

    用发展的序幕。加快5G商用步伐意义重大。据中国信息通信研究院(以

    下简称“中国信通院”)预测，2020—2025年，中国5G发展将直接带动

    经济总产出10.6万亿元，直接创造经济增加值3.3万亿元，创造直接就

    业岗位超过300万个。加快5G商用步伐，将给中国移动通信产业发展带

    来新机遇，为培育打造新动能、促进国民经济高质量发展、增强国家综

    合竞争实力提供强有力的支撑。

    5G对中国数字经济发展具有重要的战略意义。数字经济是当前最热

    门的话题，也是世界各国普遍重视的战略性问题，但数字经济至今没有

    一个完整的定义。一般认为，数字经济是指以数字化的知识和信息为生

    产要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术的有效使用为提

    高效率和促进产业结构升级的重要推手，从而形成的完整、综合、融合

    并克服了时空限制的现代经济活动。数字经济是随着信息化技术革命的

    深入发展而产生的现代化经济形态，而5G作为信息化技术革命的最新成

    果，对数字经济的发展完善具有重大意义。5G不仅有助于现代工业数字

    化、现代农业数字化、现代社会管理数字化，而且能催生众多的新产

    业、新服务和新模式，形成改变社会生产、消费和管理的新的经济业

    态。

    5G的根本生命力在于行业应用，在于打造开放融合的平台服务能

    力。5G和工业制造的结合，推动产业互联网发展是其中最重要的内容。

    5G的超大带宽、超低时延、超多连接的新特性，边缘计算、网络切片等

    新能力，能够全面支撑传统制造业和服务业转型，对工业链条中的设备

    平台、工业流程、制造管理等都产生了极大的影响。5G与工业互联网、车联网、智慧服务等跨界融合应用的不断涌现，必将大大推动数字化转型，构筑数字经济的基础。这些结合给5G自身的发展带来了巨大的空

    间。5G作为具有基础性、关键性、使能性的技术，与大数据、云计算、人工智能等其他信息技术的协同发展，加速万物互联，实现万物智联，只有在与实体经济的深度融合中才能发挥最大的价值。

    当前，5G商用既面临重大历史契机，又面临风险挑战。从机遇来

    看，中国移动通信行业坚持企业主体与政府引导、自主创新与开放合作

    相结合，从标准、研发、试验、频率、应用等方面全方位推动5G研发和

    产业化，已经奠定了5G商用的技术优势和产业基础。从挑战来看，5G全

    行业发展仍面临产业基础短板突出、融合应用程度不深、商业模式尚不

    清晰、能耗较大带来绿色发展问题、国际竞争日趋激烈、安全可靠性有

    待提升等诸多挑战。此外，5G产业在毫米波频段还相对滞后，政府应予

    以高度关注并适时制定相关政策引导整个产业加速发展。上述挑战需要

    产学研用各方协同努力、共同应对，通过创新逐步加以解决。

    中国移动深刻洞察5G产业发展的关键，在全球率先提出“5G+”概

    念，并将其扩展成为“5G+”行动计划，该计划符合产业发展规律，顺

    应时代创新潮流，对于凝聚产业共识、促进产业发展乃至增强中国5G全

    球影响力都具有重要的理论意义和实践意义。同时，这本书由中国移动

    资深专家执笔，观点权威、资料翔实、可读性强，也可以成为广大人民

    群众理解5G知识、参与5G发展的重要参考资料。

    时代催人奋进，使命激荡人心。基础电信运营商是实现每一代通信

    技术产业化的中坚力量。中国移动作为基础电信领域排头兵，为中国移

    动通信事业实现从跟跑、并跑到领跑的历史性转变做出了不可磨灭的贡

    献。希望5G时代中国移动和全行业不忘初心、牢记使命，坚持以习近平

    新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持以人民为中心的发展思想，牢固树立新发展理念，全面履行央企政治责任、经济责任和社会责任，以“5G+”行动为抓手，加强技术创新和开放合作，加快业务转型和管

    理提升，在助力实体经济高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需

    要上实现更大作为，不断开拓企业健康发展新空间，为全球5G产业发展

    积极贡献中国智慧和中国方案，早日成为技术、规模、效益和品牌实力

    全球领先的世界一流企业。

    原邮电部、信息产业部部长 吴基传推荐序三

    4G在全世界范围内已经大规模商用，5G已经成为全球移动通信新一

    轮信息技术变革的重点。5G在带宽、连接、时延、可靠性等方面的指标

    提升，将为各行各业的数字化转型发展创造新的机会，大大改变我们的

    经济和社会。据估计，到2035年，5G将使全球经济增长4.6%，全球

    GDP(国内生产总值)增加7%。

    如果说1G到4G是面向个人的，那么5G将拓展到面向产业互联网和智

    慧城市服务。移动互联网和产业互联网将带动我们进入一个智能社会。

    5G最大的意义在于产业互联网，传统企业拥抱产业互联网之后会带来颠

    覆性的革命。

    然而，当前5G仍面临技术创新、网络优化、投资回报等多重挑战。

    具体来说，5G在技术标准上仍需要不断完善提升。中国在5G标准中必要

    专利方面取得领先位置，但移动通信多年来已是知识产权竞争最激烈的

    领域，围绕5G专利制高点之争不会停止，我们在5G网络实践中还要加大

    创新的力度。中国在集成电路和操作系统等方面还亟待追赶。5G在网络

    优化上也面临从未尝试过的长频谱接入、无定型小区和大规模天线的布

    设等新问题。5G网络建设和运营还面临投资与降费的双重压力。

    中国移动作为通信业龙头引领5G研发和标准推进，对5G的技术内

    涵、生态发展、产业构建有着深刻理解。这本书介绍了中国移动提出

    的“5G+”计划，从技术和生态方面勾画了5G作为未来数字经济的重要

    支柱，助力产业融合创新的蓝图。这本书全面深刻地诠释了中国移

    动“5G+”计划的时代意义，从5G技术的本源出发，着力讲述

    了“5G+”的核心要素，阐述了以5G为基础衍生出的一系列创新解决方

    案如何为我们的现代经济提供新动力，覆盖人们生活、生产和社会治理

    多个方面。随着5G与人工智能、5G与物联网、5G与云计算、5G与大数

    据、5G与边缘计算等技术的深度融合，信息技术在各行业转型升级过程

    中的渗透力不断加强。5G要真正发挥改变生活、助力生产的作用，离不

    开各行各业的协同创新。这本书后半部分讲述的能源、金融、工业等各

    行业案例生动地呈现了未来社会高度信息化、自动化、智能化的远景。移动通信技术每10年一代，5G带来的不仅仅是手机网速变快，还将

    连接万物，与产业互联网、智慧城市结合，带动产业和社会变革。正因

    如此，5G在全世界已引发一场激烈的竞赛。“5G+”时代即将到来，让

    我们抓住机遇，跨越鸿沟，惠社会大众，争世界之先。

    中国工程院院士 邬贺铨前言

    “5G+”——未来已来

    2019年6月6日本书成稿之际，工信部正式向中国移动、中国电信、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，中国由此正式进入5G商用元年。

    值得一提的是，此次没有如往常一样发布临时牌照，而是跳过5G试商用

    阶段，直接进入5G正式商用，相较于原先的2020年5G商用计划，中国的

    5G商用时间整整提前了一年。在中国5G牌照发放之前，韩国、美国、瑞

    士、英国已经开通了5G服务，5G正在从一个概念变成我们身边真实发生

    的事情。

    移动通信系统历经了4代，从20世纪80年代的1G开始，基本保持了

    10年一代的发展规律。1G使移动通话成为可能，2G大幅降低了通话成本

    并引入了短信和WAP(无线应用协议)，3G开始有了视频和互联网业

    务，4G奠定了移动互联网的根基，我们可以从中看到移动通信系统的发

    展始终围绕着提升以带宽和速率为核心的连接能力这条主线。到了5G，这一情况发生了一些变化，5G不再一味追求人人通信的体验速率(达到

    4G的10~100倍)，而是更强调满足物联网、边缘计算、行业应用等多种

    场景的需求，相比4G只有峰值速率和移动性两项指标，国际电信联盟

    (ITU)定义了包括时延、连接数密度等在内的八大关键指标。同时，不同于之前4G软硬一体的网络设备形态，5G网络架构天然具备了软件

    化、云化、服务化等特性，这给5G带来了比肩互联网的灵活性。正是这

    些新的变化，使5G得以超越连接，进一步与其他技术融合，实现对各行

    业的赋能，真正做到“5G改变社会”。

    中国移动在推动中国通信技术产业在“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G引领”的发展过程中发挥了重要作用。基于对5G实质和核心

    价值的深刻理解，中国移动提出了“5G+”计划，我们希望通过本书向

    大家详细阐明中国移动在“5G+”计划方面的思考。“5G+”计划的内涵

    体现在4个方面。第一是“5G+4G”，5G和4G协同，二者共同构成的网络基础设施，为客户提供数据和话音业务，是解决当前网络经营和网络性

    能的关键一环。第二是“5G+AICDE”，这是“5G+”行动计划的核心。

    通过推动“5G+AICDE”，产业空间将会变得非常巨大。第三

    是“5G+Ecology”，我们希望大家一起构建开放型的生态体系，充分发

    挥5G带来的生态辐射力和影响力，促进5G和各行各业的融通发展。第四

    就是通过前面三个方面，真正实现最广泛的“5G+X”，如“5G+智慧医

    疗”“5G+智慧校园”“5G+智慧交通”等，真正为经济、社会、民生带

    来丰富多彩的变化。

    “5G+4G”：中国移动在4G时代建设了全球最大、质量最佳的4G网

    络，4G基站数达到241万 [1] ，4G用户数超过7.23亿、每用户月均流量

    约为5.7GB [2] [3] 。5G时代必须继续发挥4G精品网络的价值，中国

    移动所得的2.6GHz的5G频段紧邻4G频段，5G和4G长期并存，不仅要求两

    张网络未来在业务上进行有效协同，而且要求在5G规模建网之初就考虑

    4G和5G的联合建网与高效协同，这使得在5G网络建设初期，中国移动得

    以利用原来2.6GHz频段的LTE(长期演进)网络优势，实现5G网络的快

    速部署和连续部署。

    “5G+AICDE”：迄今为止人类经历了机械化、电气化、信息化三次

    工业革命：蒸汽动力技术和铁路建设触发了第一次工业革命(18世纪60

    年代至19世纪40年代)，这一时期诞生的现代工厂、城市经济及世界新

    阵营，引领人类进入机器生产时代；电力和内燃机的发明与应用触发了

    第二次工业革命(19年纪70年代至20世纪初)，这一时期诞生的大规模

    工业生产、多样化产业结构新形态，推动人类社会迈入电气时代；电子

    计算机、互联网技术和空间通信技术共同触发了第三次工业革命(20世

    纪四五十年代至21世纪初)，这一时期诞生的空前发展的社会交流、新

    的商业模式及大幅跃升的全要素生产率，推动人类步入信息时代。纵观

    人类工业革命的历史，我们发现实现工业革命越来越依靠多项技术创新

    的叠加式主导和浪潮式推进，越来越难以通过个别技术的突破或个别产

    业的增长实现，集群式技术的融合是工业革命发生的重要催化剂。今

    天，第三次工业革命方兴未艾，随着移动互联、大数据、人工智能、云

    计算、物联网、边缘计算等新技术的集体涌现，以数字化、网络化、智

    能化为主要特征的第四次工业革命已加速向我们袭来。要促进这些技术

    形成“1+1>2”的化学反应，需要一个强大的技术基座，那就是通信系

    统，4G依靠其大带宽可以与移动互联、大数据等某些技术形成单一化学

    反应，而5G由于其多场景、多指标的设计理念，可以作为桥接AICDE的技术中枢，相比4G的单一化学反应，5G带来的是规模链式反应，有效催

    化创新技术的体系化，从而推动新一代工业革命的浪潮。

    “5G+Ecology”：从1G开始，移动通信产业就形成了自成一体的生

    态系统，这个生态系统包含各种各样的“物种”，如用户、电信运营

    商、网络设备供应商、终端设备供应商、应用服务提供商、系统集成

    商、内容服务提供商等。每一代移动通信系统的升级换代都伴随着一次

    生态系统的变迁。从1G到2G再到3G，由于通信系统能力的限制，移动通

    信构成的生态系统几乎是封闭的，即便有移动梦网、互联网等内容和服

    务的存在，也远未构成一个围绕在移动通信生态核心之外新生态的存

    在，因此这几次生态系统的变化最多算是量变。4G的到来迎来了生态系

    统的第一次质变，大幅提升的通信速率和带宽使得在移动通信生态之上

    得以构建出一个移动互联网新生态，各种视频、社交、生活服务的应用

    百花齐放。如果说4G带来通信生态系统内部的一次质变，那么5G带来的

    则是通信系统及社会多行业的一次质变。5G不同于传统的几代移动通信

    技术，其不再由某项业务能力或者某个典型技术特征定义，它不仅是一

    项具有更高速率、更大带宽、更强能力的技术，而且是一个多业务、多

    技术融合的网络。通过全社会的参与，5G将与无人机、机器人、VRAR(虚拟现实增强现实)、视频等丰富多彩的垂直行业应用结合，构建5G生态系统。

    “5G+X”：在前三个“+”的基础上，5G具备了与社会各行各业融

    合协同发展的可能，5G的赋能将深刻改变社会各行业的发展轨迹，催生

    智慧能源、智慧交通、视频娱乐、智慧城市、智慧工业、智慧医疗、智

    慧金融、智慧教育、智慧农业等。5G与各行各业融合发展的全新模式，将全方位、深层次地创新、变革、颠覆传统的社会生产、人民生活和社

    会治理模式，开启泛在智能的产业互联网新时代。

    尽管5G给了人们如此丰富的想象空间，也收获了社会的广泛关注，但5G从技术到产业都还有相当长的路要走，现阶段人们对5G应该有比较

    理性的认识。首先，5G是构筑国家竞争优势和国家安全的战略必争地，是经济转型、产业升级的新引擎，国际各国都十分重视5G，甚至不惜代

    价抢跑，但我们需要看到，由于5G普遍采用更高频段，这意味着5G工程

    需要建设更多的基站、传输、局址，资本开销大，在社会责任和经济效

    益方面需要做好平衡。其次，5G与行业结合的优势特性已经被广泛宣

    传，政府、行业、产业都在塑造5G赋能行业的美好场景，部分行业应用

    在边缘计算、低时延通信、安全隔离等方面的特殊需求也已逐渐显现，然而当前阶段5G的NSA(非独立组网)路线相比SA路线的成熟度高，5G

    初期只能拿NSA作为应对市场竞争压力的手段，但NSA路线仅支持

    eMBB(增强移动宽带)场景，其无法从根本上满足5G时代赋能行业的需

    求，我们要看到5G发展需要一个技术迭代的过程。最后，5G成为社会热

    门话题，5G炫酷的业务体验和场景已经激发了用户极大的兴趣，运营商

    与各行业不计成本的演示合作，让全国上下认为5G箭在弦上，万事俱

    备，在5G真正商用部署之后，现在演示的场景到了真实客户场景下是否

    还会存在都是未知数。5G是长跑，象征意义的先跑或者抢跑并不能决定

    未来能否继续领先，打好基础才能行稳致远，我们也借此呼吁业界同人

    和社会各界一同推动5G的技术成熟、产业繁荣、行业协作，让“5G+”早日成为现实。

    [1] 中国移动通信集团有限公司.中国移动2018年财报[EBOL].

    https:www.chinamobileltd.comsciroperation_q.php?year=2018scroll2title=1.

    [2] 1GB≈109 B。——编者注

    [3] 中国移动通信集团有限公司.中国移动2019年第一季度财报

    [EBOL].https:www.chinamobileltd.comsciroperation_q.php?year=2019scroll2title=1.第一篇

    “5G+”：新平台、新战略、新机遇第一章

    5G的前世

    通信是人类与生俱来的基本需求，人类通信历史悠久。千百年来，人们一直在用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，通信

    方式的变化一直深刻地影响着人类的生活。

    中国在殷商时代就有“烽火遥见，鼓可遥传”的记载。在古代非洲，击鼓传信是最早且最方便的信息传递方式。非洲人用圆木特制的大鼓可

    传声至三四公里远，再通过鼓声接力和专门的击鼓语言，其可在很短的

    时间内把消息准确地传到50公里以外的另一个部落。不论是古人的飞鸽

    传书、烽火狼烟还是驿马邮递，人类一直在探索可以将信息传递得更

    远、更快的方法。应该没有人会否认信息的重要性，罗斯柴尔德家族用

    快马传递英法战争战况的故事告诉我们，在很多时候，信息的传递速度

    和信息本身一样重要。

    在古代，受限于技术本身，人们能想到的最快的信息传递方式是通

    过鸽子、马甚至是人完成。众所周知，马拉松这项运动是为了纪念那位

    快速奔跑了42公里最终将自己累死的希腊传令兵，在这位传令兵的壮举

    被载入史册的同时，我们也看到人们在通信方面曾经走过多么艰苦的历

    程!那时候的人们恐怕无法想象当今信息时代人们的生活，在他们看

    来，信息的传递速度受限于飞行和奔跑的速度，通信的“天花板”一直无

    法突破——直到电信号的出现。

    随着电信号的出现，通信技术给人类社会带来了翻天覆地的变化。

    从某种意义上来说，电信号作为信息的传递媒介取代了飞行和奔跑，这

    意味着古代通信方式的终结，并掀开了现代通信方式的新篇章，尤其是

    移动通信领域不断出现的里程碑也将通信技术推向更高的彼岸。因此，我们有必要回顾一下移动通信的发展历史。

    第一代移动通信：模拟通信——开启通信的移动时代

    20世纪60年代美国贝尔实验室等研究机构提出移动蜂窝系统的概念

    和理论，也就是第一代移动通信的理论雏形。随后北美、欧洲和日本几

    乎同时启动了1G的研究和产业化进程，并于20世纪80年代陆续投入了

    商用。

    第一代移动通信系统主要采用模拟技术。图1–1是一幅简单的1G时

    代模拟信号示意图。这一时代的特点是模拟化，即利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或位置变化来模拟原始

    信号，以达到通信的目的，这个过程被称为模拟通信。模拟信号在日常

    生活中很常见，如语音信号、干扰信号、噪声、电视摄像管产生的图像

    电流信号等，它们的共同特点是幅度随时间连续变化。 [1]

    模拟通信系统就是产生模拟信号，并通过电信号将其进行传输，最

    后在接收端把它恢复为原来消息的设备总和。模拟通信系统如图1–2所

    示，信源产生预传输的语音，将非电的语音信号输入变换器(如送话

    器、光电管)，然后调制器将语音调制成连续的电信号，常见的调制方

    式为正弦波调制，如图1–3所示，虚线为原始语音信号波形，实线为正

    弦波调制后的信号波形。调制后的电信号在某种介质中传输，在这个过

    程中信号会受到不同程度的噪声干扰。在接收端的解调器会根据关键的

    调制器参数对电信号进行解调，还原该语音信号，并被信宿获得。

    图1–1 1G时代模拟信号示意图图1–2 模拟通信系统

    图1–3 模拟调制信号

    第一代移动通信系统作为移动通信技术的初始阶段，经历了以下一

    些重要的历史时刻。

    · 1971年12月，美国运营商美国电话电报公司向美国联邦通信

    委员会提交了蜂窝移动服务提案。

    · 1978年，美国贝尔实验室成功研制出全球首个移动蜂窝电话

    系统AMPS(高级移动电话业务)。

    · 1979年，日本电报电话公司在日本东京开通了全球第一个商

    用蜂窝网络。? 1980年，瑞典等北欧4国成功研制北欧移动电话系统NMT–450

    并投入使用。

    · 1982年，AMPS被美国联邦通信委员会批准，分配了824~894

    MHz [2] 频谱，美国正式商业运营1G系统。

    · 1984年，联邦德国启用了基于C网络(C–Netz)的1G移动通

    信系统。

    · 1985年，英国开发出频段在900MHz的TACS(全接入通信系

    统)并商用。

    · 1987年，中国开始移动通信时代，采用TACS标准。

    第一代移动通信系统的容量小，为了提升系统容量，采用了一种叫

    FDMA(频分多址)的技术。FDMA把总带宽分隔成多个正交的频道，每个用户占用一个频道，就如同把高速公路分为几条车道一样，每辆车

    都只能在分配的一条高速道上行驶。在TACS或AMPS制式中，为每个

    无线小区分配一组N对(上行和下行)频率信道，这N对频率信道可供

    该无线小区中的所有用户共同使用，但同一时间只有N个用户可以使

    用。

    1G带来巨大成功的同时，也受制于自身存在的一些弊端。由于1G

    采用模拟信号传输，所以其容量非常有限，一般只能传输语音信号，且

    存在语音品质低、信号不稳定、覆盖范围不够全面，安全性差和易受干

    扰等问题。而且，各国的通信标准并不一致，这导致第一代移动通信并

    不能“全球漫游”，大大阻碍了1G的发展。2G呼之欲出。

    第二代移动通信：数字通信——香农赋予通信数字

    之美

    为解决第一代移动通信模拟系统的缺陷，一种新技术应运而生，即

    数字通信技术。这代表着以数字通信为核心的第二代移动通信时代的到

    来。

    所谓数字通信，就是用简单的“1”和“0”来表示复杂的信息。古代的烽火通信其实就是一种简单的数字通信：烽火台的两种状态(亮和灭)

    就是“1”和“0”，这两种状态可以用来表示是否有敌袭。还有沿用至今的

    莫尔斯码，通过点、划的不同组合表示不同字符，构成要传递的信息，这里的点、划也可以视作“1”和“0”的变形。

    数字信号是在模拟信号基础之上进行采样、量化、编码得到的。模

    拟信号数字化实现了信号从连续到离散的转变，主要体现在时间维度和

    信号幅值两个层面。图1–4就是模拟信号数字化的示意图。首先，通过

    采样技术，信号在时间维度上不再是连续的了。利用脉冲信号按照固定

    的时间间隔抽取信号值作为该点的采样值，如图1–4实心点所示。在这

    一过程中，采样率(即采样间隔的倒数)是一个关键指标。显然，采样

    率越高，采样间隔越小，信号的质量就越高。其次，采样后的信号通过

    量化使信号在幅度上也离散化。数字信号通过数码表示每一个数值，根

    据不同的量化精度可以用不同位数的二进制数来表示一个采样点的数值

    大小，体现为不同的编码技术。图1–4中采用的是三位二进制，这意味

    着最多只能用8个数值来表示这所有采样点的值，因此需要采用合理的

    量化方式，以确保误差尽可能小，这样在接收端通过译码才可以准确地

    还原出原始信号。

    图1–4 模拟信号数字化通信技术发展到数字通信时代，我们不得不提到香农。这位美国科

    学家为世界的通信技术发展做出了巨大的贡献，他被称为数字通信时代

    的奠基人。他最大的贡献就是提出了信息论和信息熵的概念，他将千百

    年来定义模糊的“信息”进行了量化，使其成为一种可以度量的值，并进

    一步给出了信道能够传输的信息量上限，在通信领域具有划时代的意

    义。香农给出了信道容量的表达式：

    C = B log2 (1+S σ2 )

    其中，S 是信号的统计平均功率，B 是信通带宽，σ

    2 表示噪声的平

    均功率。由此可见，信道能够传送的最大信息量与信道带宽以及信噪比

    相关。信道容量成为衡量一个通信技术是否最优的参考值。随着信道容

    量的提出，数字通信技术不断接近信息传输的极限，越来越充分地利用

    着信道资源。

    2G以欧洲提出的GSM(全球移动通信系统)和美国提出的

    CDMA(码分多址)最具代表性，但CDMA起步晚于GSM，刚一问世，便已失去半壁江山。不同于全球广泛部署的GSM，CDMA在全球的部署

    主要集中在美国、韩国和中国。相较于模拟通信，数字通信在一定程度

    上弥补了模拟通信时代的技术缺陷，首先，数字信号具有抗干扰能力

    强、无噪声积累的特点，通过合适的调制方式和信道编码以及对应的判

    决机制可以有效减少噪声对信号的干扰。其次，数字信号的加密手段更

    为容易和灵活，可以更加有效地确保信号传输的安全性。随着硬件技术

    的不断发展和数字电路的不断改进优化，这一时代的终端设备体积大大

    减小，成本也进一步降低。

    为了提升第二代移动通信系统的容量，GSM还采用了TDMA(时分

    多址)方案。TDMA把无线电频率分成不同的时隙并分配给不同的用

    户。与FDMA技术相比，TDMA技术具有通信质量高、保密性好、系统

    容量大等优点，但是它必须精确定时和同步以确保移动终端与基站之间

    正常通信，技术上比较复杂。

    第二代移动通信同样也有许多值得大家记忆的历史时刻。

    · 1982年，北欧国家向欧洲邮电联盟提交了一份建议书，要求

    制定公共欧洲电信业务规范，便于用户在欧洲使用。在这次大会上

    成立了一个“移动特别小组”(Groupe Spécial Mobile，简称

    GSM)，以制定有关的标准和建议书。后来，这个小组牵头制定的技术标准被称为全球移动通信系统(Global System for Mobile

    Communication)，缩写也是GSM。下文中提到的GSM通常指的是全球

    移动通信系统。

    · 1986年，经过欧洲各大公司对无线系统的研究，选定了主要

    的无线传输技术。同年，欧洲电信委员会决定将900MHz频段用于

    GSM。

    · 1987年2月，GSM标准的基本参数达成一致。5月，GSM标准就

    数字系统采用窄带TDMA等方案达成一致意见。9月7日，欧洲来自13

    个国家的运营者和管理者在哥本哈根签署了MoU(谅解备忘录)，相

    互达成履行规范的协议，同时成立了MoU组织，致力于GSM标准的发

    展。同年，GSM标准初稿完成。

    · 1991年在欧洲开通了第一个演示系统，首个基于GSM标准的通

    话在芬兰运营商Radiolinja打出。同时MoU组织为该系统设计和注册

    了市场商标，将GSM更名为“全球移动通信系统”，从此移动通信跨

    入了第二代数字移动通信系统。同年，GSM完成了1 800MHz频段的公

    共欧洲电信业务的规范，名为DCS 1800(1 800MHz数字蜂窝系

    统)。

    · 1992年1月，第一个GSM运营网络在芬兰开始运营，运营商是

    Oy Radiolinja Ab。首个国际漫游协议由芬兰电信和英国沃达丰签

    署。到1992年12月，有7个国家的13个GSM网络运营。大多数欧洲GSM

    运营商开始商用业务。首条短信发送成功。

    · 1996年，中国和俄罗斯的GSM网络开始运营。

    在2G时代，语音业务和短信业务已经变得成熟，短信使人们的沟

    通交流更加方便、效率更高，一经推出便受到了用户的喜爱。与此同

    时，2G时代更加小巧精致的手机取代了红极一时的“大哥大”，这些手机

    不仅便于携带，而且功能丰富，加入了音频播放、拍照功能，再到后来

    的游戏功能，手机已经不仅仅是一个通信工具，它大大丰富了人们的生

    活。

    第三代移动通信：移动互联——开启移动互联网新阶段

    3G除了支持传统的语音和短信外，还可以支持数据传送，实现无

    线通信与互联网等多媒体通信相结合，其数据传输速率一般为每秒数百

    千比特。3G主要有CDMA2000、WCDMA(宽带码分多址)、TD–

    SCDMA三种标准。

    业界将CDMA技术作为3G的主流技术，GSM设备采用的是

    TDMA，而CDMA使用码分扩频技术，网络容量可提高到GSM的三倍以

    上。

    CDMA技术的原理是基于扩频技术(即将需传送的信息数据用一个

    带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制)，使原数据信号的带宽

    被扩展，再经载波调制发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与

    接收的带宽信号做相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号

    (即解扩)，以实现信息通信。扩频技术的优势在于抗干扰能力强、隐

    蔽性好。扩频原理如图1–5所示。发射端是将待传输的信息码a(t)经

    编码后，先对伪随机码c(t)进行扩频调制，然后再对射频进行调制，得到输出信号为：

    s(t)=b(t)c(t)

    图1–5 扩频原理图

    CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同

    或时隙不同而是用各自不同的编码序列来区分的，或者说，是靠信号的

    不同波形来区分的。如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相

    重叠的。接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出其中使用预定码

    型的信号。其他使用不同码型的信号因和接收机本地产生的码型不同而

    不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰，通常被称

    为多址干扰。第三代移动通信的重要历史时刻包括：

    · 1999年3月，国际电信联盟无线电通信部门TG81第16次会议

    在巴西召开，此次会议确定了3G的大格局。IMT–2000(国际移动电

    话系统–2000)地面无线接口被分为两大组，即CDMA与TDMA。

    · 1999年5月，国际运营者组织多伦多会议上30多家世界主要无

    线运营商以及10多家设备厂商针对CDMA FDD(频分双工)技术达成

    了融合协议。

    · 国际电信联盟在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000和TD–SCDMA

    三大主流无线接口标准，将其写入3G指导性文件《2000年国际移动

    通信计划》。这标志着全球化的3G规范标准正式出现了。

    · 2000年12月，日本以招标的方式发放了3G牌照。2001年10

    月，日本移动通信运营商NTT DoCoMo成为世界上首家开通WCDMA服务

    的公司。三年后，3G逐渐走出发展初期的低谷。日本是世界上3G网

    络起步最早的国家之一。

    · 中国于2009年发放了3G牌照，其中中国联通使用的网络制式

    为WCDMA，中国移动使用的网络制式为TD–SCDMA，中国电信使用的

    网络制式为CDMA2000。

    事实上，从2000年开始，通信产业就在呼唤3G，但直到2008年3G

    才开始真正普及，其最核心的原因是市场上没有杀手级的应用。真正促

    使3G爆发的还是移动通信设备的革新，即智能手机的引入。一提到智

    能手机，大家自然就想到了乔布斯。苹果公司在2007年推出了第一台苹

    果手机，引爆了智能手机时代。这个全屏触摸、只有一个主按钮的手机

    出现在了人们的生活中，与之前小屏幕、有实体键盘的手机相比，它简

    直就是一个“异类”。但是苹果手机面世不久就受到了人们的追捧，笼络

    了大批的粉丝，手机界曾经的霸主诺基亚和摩托罗拉一夜之间跌下神

    坛。由于苹果手机带来的轰动效应，乔布斯创建的苹果公司也在那时为

    全世界的人们所熟知。

    在3G时代，数据业务的传输速度有了大幅提升，越来越多的人开

    始使用手机上网，随时随地的网络连接方便了人们的生活，将整个世界

    更加紧密地联系在一起。与此同时，一大批互联网企业迅速兴起，电子商务成了当时具有代

    表性的名片。人们足不出户，拿着手机在网络上选择自己喜欢的商品，不出几日物流公司就会将货物送到家。

    受到3G发展的影响，人们的办公方式也发生了变化。随时随地收

    发邮件、查阅文件，远程异地办公，都随着3G的发展变成现实，这也

    使办公的效率得到了提升。

    游戏行业也成了通信技术发展的受益者，更加宽大的屏幕、更稳定

    快速的游戏平台，让游戏体验得到升级。虽然手游依然无法和电脑游戏

    相比，但是方便携带、随时随地可以消磨时间的优点，依然让手游获得

    了大众的喜爱。

    传统的语音通话和短信业务随着3G时代的发展逐渐被弱化。相比

    传统通话方式，网络语音更加方便、成本更低，而视频通话更是可以让

    两个天南海北的人通过电话看到对方的一颦一笑，这样的通话方式进一

    步拉近了人与人之间的距离。2G时代兴起的短信业务在3G时代也逐渐

    被一些社交软件取代，典型的代表就是人们常用的微信和QQ(腾讯公

    司开发的即时通信软件)。与传统短信业务相比，微信更加便捷，内容

    也更加丰富，如今已经成了人们沟通交流的必需品。

    第四代移动通信：移动宽带——4G改变生活

    LTE是3GPP(第三代移动通信合作计划)基于2004年开发的

    UMTS(通用移动电信系统)技术标准的长期演进。LTE的峰值下载速

    度高达299.6Mbps [3]

    ，峰值上传速度高达75.4Mbps。

    LTE支持FDD和TDD(时分双工)通信。FDD和TDD之间的主要区

    别在于使用了不同的双工模式。FDD在单独的对称频率信道上接收和发

    送，并且保护频带用于分离接收和发送信道。FDD的缺点是它必须使用

    成对频率，依靠频率来区分上行链路和下行链路，并且其单向资源在时

    间上是连续的。尽管在支持对称服务时FDD可以充分利用上行链路和下

    行链路频谱，但是在支持非对称服务时，其频谱利用率将大大降低。相

    反，TDD使用时间来分离接收和发送信道。它在一个通道中执行。

    LTE系统引入了诸如OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)等关键技术，显著提高了频谱效率和数据传输速率。OFDM技术

    是多载波调制的一种。在通信系统中，信道带宽要远大于传送一路信号

    所需的带宽，如果一个信道只供一个用户使用，那就是对信道资源的浪

    费。因此，为了充分利用信道资源，可以采用频分复用的方法。传统的

    FDMA技术为了避免干扰要在临近的信道之间加入一个保护间隔，浪费

    了频谱资源，而OFDM技术利用子载波正交避免了相邻信道的干扰，在

    相同的信道宽度内可以容纳更多子载波，这就大大提高了频带利用率。

    OFDM可有效对抗频率选择性衰落和窄带干扰，提升频带利用率，但其

    对相位噪声和载波频偏十分敏感，容易产生子载波间的干扰。

    第四代移动通信的关键历史发展时刻主要包括：

    · 2000年，美国高通公司开始在OFDMA(正交频分多址)技术领

    域进行研究。

    · 2004年，3GPP联合全球六大电信发展组织(日本无线电工业

    和企业协会、世界无线通信解决方案联盟、中国通信标准化协会、欧洲电信标准化协会、韩国电信技术协会、日本电信技术委员会)

    进行LTE的标准化工作，将LTE技术确认为全球的通用标准。

    · 2005年，移动运营商T–Mobile International、Telefonica、TeliaSonera和英国沃达丰表示应该统一一个单一技术

    来支持E–UTRA(演进通用陆地无线接入)，以此来支持不同频段的

    部署。

    · 2006年，美国高通公司开始了全球首个OFDM系统的商用测

    试。

    · 2008年，3GPP发布了LTE的第一个技术版本3GPP Release 8，这项标准以单一规格技术支持TDD和FDD，实现了碎片最小化，刺激

    生态系统的发展。

    · 2009年，TeliaSonera在瑞典和挪威开通首个LTE网络。同

    年，美国高通公司发布了全球首个多模3GLTE集成芯片组解决方

    案，此方案同时支持LTE的TDD和FDD。

    · 2012年，中国移动在香港推出了LTE FDDTDD的融合网络，在

    2013年中国大陆开始商用LTE。

    · 2013年LTE–Advanced(LTE升级版)出现，这是LTE的重要里程碑，针对预期的1 000倍移动数据增长有着重要的作用。它包含了

    多方面的增强，例如载波聚合、更先进的天线技术。

    · 2016年，韩国移动通信运营商SK电信推出了全球首个LTE–

    Advanced的商用服务，首部采用高通骁龙800处理器和LTE载波聚合

    技术的终端为三星盖世乐S4。

    如果说3G时代将手机终端与互联网结合了起来，那么4G时代就将

    手机的互联网化进行了全面革新。4G时代的网速几乎是3G时代的10

    倍，高质量的视频通话、文件图片传输等都畅通无阻。4G时代的高速

    率几乎可以满足人们对于互联网的所有需求，给人们的学习生活带来更

    多的方便。

    4G时代的另一大进步就是流量资费的下降，在3G时代，将近百元

    的资费只有不到1G的流量，所以很多人在没有Wi–Fi(无线上网)的条

    件下，对于网络游戏、视频下载、音乐下载等高流量软件望而却步。而

    且，靠3G时代的网速下载一部电影也要花费很久的时间，通常人们在

    3G环境下还多是进行社交聊天、网页浏览等对网速要求相对较低、耗

    费流量较小的活动。而在4G时代，花费不到百元的话费，用户就可以

    拥有几十吉字节(GB)的流量，随时随地玩游戏、看视频已经成为常

    态。同时，资费的降低加大了4G的普及，4G开始走进农村，让更多的

    人享受到4G给人们的生活带来的便利。

    在3G时代，受网速较慢、流量较贵的影响，手游行业多开发单机

    游戏，而4G让手游得到了蓬勃发展，人们更多的零散时间被手游占

    据，这对开发商来说无疑是一个巨大的商机。受到4G影响发生变化的

    产业远不止手游业，更多依靠无线网络作为支撑的新产品涌现了出来。

    4G的茁壮成长也间接地改变了人们的出行方式，近些年共享自行

    车、共享汽车等走进了人们的生活，人们只要在手机App(应用程序)

    上就可以查看附近的公共交通工具，通过扫码就可以解锁使用。而这样

    庞大的信息处理量都要得益于4G的发展。

    4G同样改变了人们的支付方式，出门不用带钱包，只要一部手机

    扫码就可以完成支付，既方便又快捷，像很多发达国家一样，纸币的使

    用在中国正在逐步减少。同样地，过年时孩子们心心念念的红包也从纸

    币变成了网上转账。随着4G网络的普及，智能家居在近些年也得到了大力发展，3G无

    法满足人们的需求，4G时代让用户有了更好的体验，人们利用手机就

    可以远程控制家中的冰箱、空调、扫地机器人等电器，4G给人们的生

    活提供了更多的便利。

    [1] 李正茂，中国移动通信研究院.通信4.0：重新发明通信网[M].北京：中信出版社，2016.

    [2] 1MHz=106 Hz。——编者注

    [3] Mbps约为106 比特每秒。——编者注第二章

    5G的今生

    4G催生了移动宽带，大大提升了移动互联网的用户体验。通信技

    术从传统的仅满足用户的语音、消息类通信需求，逐渐升级为满足用户

    的视频、游戏、金融等生活需求，移动互联网成为生活中不可或缺的部

    分。随着移动互联网的爆发，越来越多新的应用形式，包括高清、超高

    清、VRAR等不断涌现，移动互联网的流量大增。同时，随着共享自行

    车、视频监控等应用的蓬勃发展，窄带物联网已经无法满足物联网业务

    的发展需求，网络带宽和连接数亟待进一步扩展。此外，车联网、工控

    网络的发展对移动网络延迟提出了更为严苛的要求，要求网络提供媲美

    光纤的延迟体验，对大带宽、大连接、低延迟的下一代移动通信网络的

    需求越来越强烈。

    与此同时，随着通信4.0的推进，信息技术与通信技术深度融合，越来越多的信息技术包括云计算、虚拟化等，将不断为通信技术所用，促进传统通信网络向软件化、服务化转型。此外，人工智能迅猛发展，不断向网络领域渗透，使网络的智能化成为可能。信息技术、人工智能

    和移动通信等新科技的融合创新催生了第五代移动通信技术。

    5G三大需求

    用户需求

    移动互联网和物联网是2020年和未来信息通信技术产业的主要发展

    方向。在未来，无线将成为连接的主要方式，用户对移动通信的期望会

    更高，用户需求会更加多样化。

    移动互联网主要以人的需求为本，更注重用户的体验质量。随着移动终端媒体交互能力的不断增强，高清超高清移动视频、3D(三维)

    视频、VRAR等丰富的商业应用层出不穷。移动互联网用户希望获得身

    临其境的视听效果，享受实地感受的商业体验，这就要求5G网络提供

    可与光纤媲美的接入速率。同时，用户还期望5G网络能够带来实时的

    在线体验，在多人在线游戏、远程视频通话等业务中，他们希望感知不

    到任何网络延迟。此外，移动通信在未来的应用场景也将越来越广泛。

    在高铁、汽车、地铁等高速移动环境中，在体育场、大型露天集会等超

    高密度场景中，移动互联网用户希望获得一致的服务体验，这就需要

    5G网络在这些特殊的场景中可以提供同样出色的服务。

    相对于移动互联网，物联网引入了物与物、物与人的联系。大量的

    行业应用正在出现。与人人通信相比，物联网业务对海量设备连接和差

    异化服务体验提出了新的需求。物联网的快速发展要求5G网络能够将

    所有应用、服务和设备连接在一起，比如人、物、过程、内容、知识、信息、商品等，未来不再是单一的连接。随着行业应用的大量涌现，多

    样化的业务应用需要5G网络支持范围广泛、性能要求完全不同的服

    务，需要满足不同行业的差异化需求。多种连接方式的实现和各种行业

    应用的扩展将刺激连接设备数量的快速增长，这就要求5G网络提供超

    大容量和大规模的设备连接。

    无论是移动互联网还是物联网，用户在成本、安全、功耗等方面都

    提出了相同的要求。用户在不断追求高品质的商业体验的同时，也期待

    着通信成本的下降，希望5G可以提供性价比更高的服务。用户在使用

    移动支付、医疗保健、安全驾驶等应用的同时，希望5G移动通信的安

    全性更高、可靠性更强，同时基于可持续发展的重大使命和战略要求，5G网络需要为人们创造绿色环境，持续增强终端续航能力，持续降低

    终端功耗。

    业务需求

    下一代移动通信网络将进入超连接时代，移动通信服务和应用形式

    将彻底改变。除了传统的语音、短信、数据通信外，大量的新型服务和

    App层出不穷。未来5G的主要服务可以分为两大类：移动互联网服务和

    物联网服务。基于3GPP的服务分类，移动互联网服务可以分为流媒体

    类、会话类、交互类、传输类和消息类，物联网服务主要分为采集类和

    控制类。随着移动终端媒体传输能力的不断增强，流媒体和会话服务将在超

    高清、3D领域继续发展。诸如高清视频和VR等服务对5G网络提出了更

    高的挑战，要求更高的用户体验速率，如12K(2D)的未压缩视频传输

    速率为50Gbps [1]

    ，经过压缩后，其传输速率需要达到250Mbps，而且

    要求更低的时延。

    交互类服务的应用范围也将继续扩大，如网络游戏、AR、云桌面

    等。据瞻博网络公司(Juniper)表示，2018年有2亿AR用户，2020年将

    有1亿多辆汽车拥有AR功能。这些商业应用需要大数据交互，需要实时

    高清视频交互，挑战上行和下行用户的传输速率，需要快速响应，实现

    无用户延时体验。

    类似云存储的传输服务和OTT(运营商之外的第三方服务商通过互

    联网向用户提供各种应用服务)在未来也将成为主流应用。据IDC(国

    际文献资料中心)统计，到2020年，全球30%的数字信息将存储在云

    中。这一趋势给5G网络带来的挑战主要体现在大数据传输、高流量密

    度和信令开销方面，需要5G网络能够达到光纤的速度体验，满足密集

    场景中产生的巨大流量。

    未来物联网业务应用丰富多样，业务特点差异较大，需要5G网络

    满足其差异化需求。对于低速率数据的采集服务，如智能抄表，需要支

    持大规模连接的设备，此类终端成本低、功耗低，传输的小数据包数量

    多。对于高速率数据收集服务，如视频监控，则对上行传输速率和密集

    场景中的流量密度提出了更高的要求。对于对延迟敏感的控制服务，如

    车联网，其高速移动功能要求毫秒级延迟和几乎100%的可靠性。

    运营需求

    传统的网络运营是被动式运营，通常是当网络发生故障、出现拥塞

    等场景时，通过网络的监控告警等信息，进行网络设备的更换等。5G

    支持超大连接、超高带宽、超低时延，在5G时代，传统的被动式运营

    已不能满足发展需求，亟待通过主动式运营解决如下问题。

    网络能效和网络成本方面的问题

    未来移动互联网和物联网将爆发式发展，运营商网络需要为海量的终端设备提供相当于目前网络流量约1 000倍的业务流量，因此不断提

    高的网络能效、不断降低的网络成本、更加简单的网络部署和维护将至

    关重要。

    智能管道优化小流量包处理机制相关问题

    目前，现有的移动通信网络设备如小站和室分设备缺乏自动化的手

    段实现实时监控与动态控制，这导致运营商对于现有的各种网络资源的

    使用情况无法进行实时、全面、精确的管控和自动化的运维。相关功能

    迫切需要在新一代移动通信系统中定义。

    另外，现有的移动通信网络对信令风暴的处理能力仍显不足。大量

    的4G移动互联网用户频繁发送小包数据，比如微信的简短聊天，但4G

    网络现有机制在发送小包时通常会产生大量的信令交互数据，网络开销

    大、收效小。因此，需要优化网络实现机制，在新一代移动通信系统中

    降低小包发送带来的大量的信令交互过程。

    多网融合的需求

    目前2G、3G、4G、WLAN(无线局域网)多网共存，这增加了运

    营商建设和维护的成本，同时，多网络间互操作复杂且降低了用户体

    验。5G需要加强多网融合能力，需要促进3GPP制式与非3GPP制式的协

    作甚至融合，需要促进TDDFDD的融合，使融合后的5G网络能够在降

    低各类运营商(包括传统运营商、新型运营商、虚拟运营商)网络成本

    的同时，实现用户选择性能最佳的网络而无须用户干预，为不同的业务

    和用户提供无缝体验。

    基于业务需求和用户行为的网络智能优化

    传统的1G、2G、3G、4G均以面向人的网络为主，网络模型和参数

    相对单一。未来的网络要支持蓬勃发展的移动互联网业务和物联网业

    务，网络模型和参数将进一步多元化。5G需要增强对用户的业务类型

    及使用习惯的智能感知能力，并结合云计算和大数据对用户行为与业务

    特性进行分析，从而进行相应的网络参数和配置的自动化调整与优化，并为差异化的定价提供可能。灵活有效利用所有可能的非连续频谱，以满足不同的通信场景需求

    5G频谱资源碎片化情形进一步增加。面对众多的碎片化频段，无

    线网络应支持根据差异化业务应用特征灵活选择最佳频率和资源组合，在可用频率中选择适用频谱，以便于支持不同场景的业务需求，提供最

    佳业务体验，提供有服务质量保障、低成本、低能耗的可靠服务。

    5G三大场景

    根据国际电信联盟的愿景，5G面向eMBB、mMTC(大规模物联

    网)、uRLLC(超高可靠超低时延通信)三大场景，全面提升包括峰值

    速率、移动性、时延、体验速率、连接数密度、流量密度和能效等能

    力，同时满足“人与人通信”和“物与物连接”的需求。5G还将与超高清视

    频、VRAR、车联网、工业互联网等垂直行业相结合，渗透到社会的各

    个领域(见图2–1)。

    图2–1 5G三大场景

    eMBB指的是增强移动宽带，其核心含义是在现有的移动宽带业务场景的基础上，进一步提升用户数据体验速度。4G的平均用户体验速

    度下行为30~50Mbps，用手机下载一部500M的视频通常需要几分钟，用户体验较好。4G的平均用户体验上行为6~8Mbps，用4G做上行数据

    包传输，尤其是当进行4K、8K [2]

    高清视频直播的时候，4G根本无法

    满足用户需求。而5G的eMBB上行用户体验速度可以达到50Mbps以上，完全可以支持4K、8K高清视频直播，进而大大提升用户体验。

    mMTC指的是大规模物联网。5G每平方公里可以支持100万的连接

    数，这完全突破了传统的人与人之间的通信，使人与物、物与物的大规

    模通信成为可能。5G除了支持海量连接外，还可以支持丰富的物联网

    终端类型，比如仅有主叫没有被叫的物联网终端，或仅在固定间隔周期

    监听被叫的终端等。此外，针对很多物联网终端仅能使用电池供电，尽

    可能降低终端功耗的需求，5G在协议设计上简化连接模型，最大限度

    地降低物联网终端的功耗。

    uRLLC指的是超高可靠超低时延通信。比如无人驾驶、工业机器人

    等场景，要求网络做到高可靠性且网络时延尽可能低。uRLLC场景下端

    到端时延约为4G的15，可以达到1~10毫秒，且5G内生支持边缘计算，可有效支持无人驾驶等场景下的快速反应需求，迅速、及时执行命令。

    针对高可靠性的要求，5G支持终端与网络建立双通道，两条通道互为

    备份，确保连接的可靠性。

    5G典型应用场景涉及未来人们居住、工作、休闲和交通等各种区

    域，特别是密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等场景。典型的应用包括5G自动驾驶、5G远程驾驶、5G智能电网、5G智能工厂、5G无人机物流、5G无人机高清视频传输、5G远程医疗、5G VR、5G AR、5G安防、5G儿童安全、5G智慧园区、5G智慧农场、5G远程教育、5G新零售、5G养老助残、5G智慧家居、5G超级救护车等。

    5G九大指标

    根据国际电信联盟的定义，5G具有更高速率、更低时延、更大连

    接等特点(见表2–1)，将带来更加丰富的应用场景，分别是eMBB场

    景、uRLLC场景和mMTC场景。表2–1 5G国际电信联盟关键性能指标值 [3]图2–2是由中国移动率先提出并被国际电信联盟接受的著名的“5G之花”，5G之花代表着5G的九大核心业务指标，其中，花瓣代表5G的六个

    性能指标，绿叶代表5G的三项效率指标。花瓣顶点代表相应指标的最

    大值，如峰值速率达到20Gbps，流量密度达到每平方公里100Tbps [4]

    ，业务体验速率指标为0.1~1Gbps，连接数密度指标为每平方公里100万

    个连接，uRLLC场景的空口时延为1毫秒，最大支持的移动速度达到每

    小时500公里等。绿叶代表实现5G可持续发展的基本保证，其中，5G的

    频谱效率要求比4G提高3~5倍，单位比特的能效和成本效率相比4G大幅

    降低。

    图2–2 5G之花

    5G标准发展历程为积极推动5G的标准化进程，国际电信联盟于2015年明确了全球

    5G工作时间表，随后3GPP在其框架下也紧锣密鼓地开展了相关的标准

    化工作。在2015年9月于美国凤凰城召开的5G专题讨论会中，3GPP就

    5G场景、需求、潜在技术点进行了讨论，并制订了5G标准化的工作计

    划；随即，3GPP于2016年2月在R14(Rlease 14)阶段启动了5G愿景、需求和技术方案的研究工作，并于同年12月发布了5G研究报告。2017

    年12月，3GPP第78次全会会议上，RAN(无线接入网)工作组发布了

    5G新空口的NSA标准，SA(业务和系统架构)工作组发布了面向SA的

    5G新核心网架构与流程标准。2018年6月举行的3GPP第80次全会，RAN

    工作组正式宣布冻结并发布5G SA标准，CT(核心网和终端)工作组正

    式发布5G SA下面向R15(Release 15)新核心网的详细设计标准(见图

    2–3)。这些标志着5G第一个完整标准体系的完成，它能够实现5G独立

    部署，提供端到端5G全新能力，将全面满足通信与垂直行业对5G的需

    求和期望，为运营商和产业合作伙伴带来新的商业模式。

    图2–3 3GPP标准化进展图

    3GPP R15版本特性

    3GPP在R15标准中主要完成了5G三大业务场景中的eMBB场景和

    uRLLC场景的标准制定，能够满足5G部署初期的商用需求。

    R15标准版本的无线基站侧重点围绕“新架构、新频段、新天线、新设计”等技术方向，着力实现5G创新突破，以用户及服务为中心构建端

    到端的5G智慧网络系统。其中新架构同时支持接入网的分布式部署和

    集中化部署。新频段要求5G可以支持中高频段，包括6GHz以上的毫米

    波频段。新天线允许支持大规模天线以大幅提升系统效率，大规模天线

    通过三维的波束赋形，可形成能量更集中、覆盖更立体、方向更精准的

    波束。面向新设计，为满足垂直行业的各种差异性需求，并应对部署场

    景的多样性与复杂性，5G在接口设计方面提供了更多可选的帧结构设

    计，可根据5G基础通信业务、物联网和车联网等多样化应用场景，灵

    活配置帧结构。

    R15标准版本的核心网侧发生了巨大变化，成为5G变革的最核心标

    志，其变革理念主要包括信息技术化、互联网化、极简化、服务化等。

    其中信息技术化要求5G采用软件化的核心网，可以基于统一的信息技

    术基础设施进行编排和调度。互联网化打破传统的4G固定网元、固定

    连接的刚性网络，使5G网络成为基于面向服务化架构，能够动态调整

    的柔性网络，网元间的协议体系也采用了互联网的HTTP 2.0(超文本传

    输协议2.0)。极简化通过引入极简的转发面提供转发性能，通过集中

    灵活的控制面提升效率。服务化是指通过服务化架构，利用网络切片和

    边缘计算等技术灵活地满足多样化的网络需求与场景。

    3GPP R16版本特性

    5G发展的重点目标之一是赋能垂直行业的转型升级，但基于R15国

    际标准的5G网络，要全面满足高速率、低时延、高可靠性等业务需求

    仍存在一定的挑战。例如，网联无人机的高清图像和视频回传不仅对用

    户的上行速率提出了很高需求，而且要求网络能够做到对高空用户的无

    缝覆盖，但R15的5G网络还无法很好地满足这些要求。此外，对于工业

    互联网中一些需要同时满足低时延、高可靠和高速率的业务场景，基于

    R15的5G网络也可能难以满足。

    为使5G网络持续提升技术竞争力，为用户带来更优质的业务体

    验，拓展更广阔的垂直行业应用，3GPP在R16阶段确立了70余个标准化

    研究项目，重点围绕uRLLC场景、mMTC场景，从网络更智能、性能更

    极致、频谱更丰富、应用更广阔等几个方面进行5G标准增强，以上项

    目预计于2019年12月完成。网络更智能

    面向5G网络自动化与智能化的需求，重点研究5G网络自动化等。

    5G网络自动化通过在5G系统架构中引入新的网元NWDAF(网络数据分

    析功能)，通过对接入网、核心网、网管等信息进行收集、分析和反

    馈，为网络优化、网络切片质量保障、灵活组网等提供全新能力支持。

    性能更极致

    为深度挖掘5G网络潜力，3GPP确立了进一步提升网络频谱效率和

    用户体验速率的大规模天线增强技术、5G蜂窝定位技术、优化5G用户

    体验的终端节能技术以及支持超大连接的非正交多址技术等标准增强方

    向。

    频谱更丰富

    为了拓展5G系统的可用频谱范围，3GPP一方面向非授权频段扩

    展，开展5G空口在7GHz以下非授权频谱独立部署以及与已有授权频谱

    的LTENR(长期演进新空口)联合使用等方法研究；另一方面向更高

    频段扩展，开展52.6~100GHz频段的部署场景、可用技术等相关研究。

    应用更广阔

    为使5G网络适配更广阔的垂直行业应用需求，3GPP确立了面向智

    能电网、自动驾驶、智能制造等行业应用的uRLLC增强和工业互联网增

    强技术，面向智能交通行业应用的5G车联网V2X(车与万物互联)技

    术、空天地一体化通信等作为标准增强方向。其中uRLLC增强主要面向

    智能电网、工厂自动化等新场景，通过对不同类型的业务传输采用动态

    资源复用、智能化重复传输、网络冗余等机制，在满足更低空口时延需

    求(如0.5~1毫秒)的同时，将端到端可靠性提高到99.9999%。

    [1] Gbps约为109 比特每秒。——编者注

    [2] 4K指像素分辨率为4 096×2 160，8K指像素分辨率为7 680×4 320。——编者注

    [3] 64QAM是无线通信系统中的一种信息调制方式，即64级正交调幅。[4] Tbps约为1012 比特每秒。——编者注第三章

    5G：全球信息与智能时代的竞争制高点

    5G已日益成为赢得国家长期竞争优势的战略制高点。世界各国纷

    纷将5G的发展上升至国家战略，加快出台多项鼓励政策和激励举措，抢筑5G的发展优势。

    美国力求赢得5G竞争

    对于5G时代的到来，美国政府给予了极大的关注。美国对于经济

    体的监管一贯秉持以市场为导向，政府不过多直接参与技术的更新换代

    研发与应用。在5G时代到来之际，美国政府却显示出了对5G不同寻常

    的重视。2019年4月在白宫举行完美国5G网络发展记者会后，美国总统

    特朗普再一次在推特上表示“5G竞赛是一场美国必须赢得的比赛……这

    是我们一定会赢的竞赛”。在美国政府看来，5G不仅仅是一项新一代移

    动通信技术，也是赢得国家利益和战略之争的关键。美国智库国际战略

    研究中心(CSIS)发布的研究报告指出，在4G时代，美国应用4G，让

    硅谷的创新爆发成为可能，其不仅改变了互联网使用方式，而且充分创

    造了就业，拉动美国经济增长，美国互联网经济的增长率是GDP增长率

    的4倍。而5G是打通各类信息基础设施，激发全新动能的关键，它将从

    根本上创造一个全新的数字环境，在未来几十年影响各国安全和经济表

    现。

    全国性战略计划确保5G的“美国优先”

    2018年年底美国政府在白宫召开的5G峰会上释放出一个重要信

    号，即希望为5G部署提供顺畅的管制政策，美国联邦通信委员会主席

    阿基特·帕伊在5G峰会上说：“5G的领导地位是国家经济增长和竞争力的当务之急。”为此，美国将5G上升到“美国优先，5G第一”的国家竞争

    力高度，鼓励私营企业尽快部署5G。峰会上提出了一个“促进美国在5G

    上具有优势”的综合性战略——“5G快速”计划(“5G FAST”计划)。该

    计划有三个关键组成部分：前瞻性的频谱政策、现代基础设施政策和基

    于市场的网络监管。频谱政策方面，针对5G的特点，为5G添加额外的

    无线电频谱，致力于将中高低及未经许可的更多频谱推向商业市场。基

    础设施建设方面，美国联邦通信委员会将更新基础设施政策，简化审批

    流程，并鼓励私有企业在5G基础设施方面进行更多投资。网络监管方

    面，使其能够与新的环境相匹配，以促进5G建设，释放数字红利，包

    括废除网络中立规则以及近期通过的限制地方政府向无线运营商收取部

    署5G基础设施费用的规则，这些政策旨在共同降低企业在5G中的投资

    成本。总体来看，美国政府倾向于放松对电信行业的管制，以便激活更

    多的创新。

    政府部门积极行动为5G扫清障碍

    制订国家频谱计划

    美国政府认为，频谱分配是5G部署的重要环节。美国政府要求美

    国联邦通信委员会“大胆”放开频谱资源。因此在战略中，美国也首先聚

    焦于频谱的分配。全球主要国家和地区的5G频谱规划方案见图3–1。

    特朗普发布《关于为美国未来发展可持续频谱战略的总统备忘

    录》，从组织和研究层面加强对于频谱分配的准备，指示商务部制定长

    期频谱战略，包括立法、监管及其他政策建议，以帮助在美国推出5G

    网络技术。同时，设立白宫频谱战略工作组，该工作组将收集联邦机构

    关于政府频谱需求的报告以及如何与私营部门用户共享该频谱。美国联

    邦通信委员会已于2018年年底进行首次5G频谱拍卖，在2019年3月举行

    了第二次拍卖，并计划于2019年年底启动第三次5G频谱拍卖。美国联

    邦通信委员会正在进一步研究开放其他频段给5G业务的可能性，其通

    过采用频谱共享机制，在新型无线服务、当前和未来的卫星业务、联邦

    应用之间进行频谱需求的平衡，以确保联邦和非联邦机构、卫星和地面

    系统、固定和移动业务等可以并存与发展。

    审批通过T–Mobile和Sprint合并2018年T–Mobile和Sprint(斯普林特)再次提交合并申请，启动了

    260亿美元的监管审查程序。这不是它们第一次尝试合并，此前在2014

    年，T–Mobile和Sprint的合并计划因未能获得美国监管机构的批准而流

    产。这次两家公司在申请书中明确提到，合并是为了更好地发展5G。

    只有新的公司才有能力在全美范围内提供真正的5G。新公司计划投资

    400亿美元扩张业务和建设5G网络，并声称合并有助于美国在5G网络的

    建设上掌握全球先机。

    鼓励运营商部署和民间投资5G

    对于5G的部署和发展，之前美国国内存在两种观点。一种是政府

    接管相关的基础设施投资，然后再向私人部门出租，即关于5G通信网

    络的国有化。另一种则是激励私人部门增加投资，政府自身不投入太

    多。参议院情报委员会和美国联邦通信委员会都支持第二种方式，并拟

    通过法案避免通信网络国有化。2018年4月12日特朗普的发言实际上明

    确了美国下一代通信基础投资将主要依靠私人部门，而不是政府主导的

    5G计划。预计美国移动通信产业未来在5G网络上将投资高达2 750亿美

    元，这将为美国创造300万个就业机会，并带来5 000亿美元的GDP增

    长。特朗普声明，2020年美国将拥有世界上最大的5G网络。为了刺激

    各个领域对于5G的应用，以5G为关键节点带动新一轮工业革命的发

    展，美国政府积极助力其他领域分享通信科技红利，加快精准农业、远

    程医疗、智能交通等方面的创新步伐，美国联邦通信委员会还采取一些

    举措促进技术扩散，例如将投入204亿美元设立“乡村数字机遇基金”，提升乡村地区的信息基础设施，以避免造成新的数字鸿沟，增强数字包

    容性。图3–1 全球主要国家和地区的5G频谱规划方案

    韩国将5G上升为国家战略，构建经济发展新引擎

    近年来，韩国GDP保持低位增长，失业率居高不下。韩国希望借助

    5G摆脱对制造业的长期依赖，转向服务业，并重振出口，以提高经济

    增长率，保持国家竞争力全球领先。

    国家引领5G发展顶层设计，明确发展目标

    早在2013年6月，韩国就成立了5G论坛推进组5G Forum，提出了5G

    国家战略和中长期发展规划。2013年年底，韩国科学与信息通信科技部

    (MSIP)发布了5G移动通信先导战略，并表示会在随后7年内向研发、标准化、基础构建等领域集中投资5 000亿韩元。

    2014年年初，韩国政府确定了以5G发展总体规划为主要内容的“未

    来移动通信产业发展战略”，决定在2020年推出全面的5G商用服务，投

    资1.6万亿韩元用于5G核心技术研发。2016年，韩国科学与信息通信科

    技部启动了“未来增长引擎实施计划”和“平昌冬奥会K–ICT(Korea–ICT)实施计划”，以使平昌冬奥会成为世界上第一届5G奥运会，同时

    启动了“5G移动通信产业发展计划”及“K–ICT频谱计划”，确立了成为全

    球首个5G商用国家的目标。2017年，韩国科学与信息通信科技部成立

    了5G战略推进委员会，由该部部长亲自出任主席，启动了韩国国家级

    5G标准的制定。

    韩国的5G战略为韩国5G的发展从服务、技术、标准和生态4个方面

    制定了明确的目标：一是2019年在服务领域实现5G商用，并领跑5G市

    场；二是在技术领域成为全球最佳，在终端领域成为全球第一，在设备

    领域取得全球15%的市场份额；三是在标准领域确立安全的标准并引领

    全球标准；四是到2020年创造160万个就业岗位，到2026年再创造150万

    个就业岗位。

    政府主导，运营商落实，抢跑全球第一

    首张较大范围的5G无线网络，首个准商用5G服务

    历史上多届奥运会都成为信息通信技术的首秀场，2018年2月的平

    昌冬奥会也成为韩国政府各项5G战略和计划中的重要里程碑。平昌冬

    奥会期间，韩国电信(KT)在平昌、江陵一带搭建起完整的5G网络环

    境，形成全球第一张大范围5G无线网络，这也是全球首个准商用5G服

    务。

    少数同时分配中频段及超高频段的国家

    韩国政府在2016年宣布将原计划为4G准备的3.5 GHz频谱转成5G用

    途，并回收了已发放的3.5GHz频谱，作为后续5G频谱重新进行拍卖。

    2018年6月韩国政府进行了5G频谱拍卖，拍卖原定于15日进行，但是由

    于三家运营商对频段的争夺过于激烈，拍卖失败。韩国政府对三家运营

    商进行了艰苦的协调工作，拍卖于6月18日得以重启并迅速完成，这为

    韩国三大运营商快速统一推进5G商用奠定了基础，也使韩国成为全球

    首个同时分配和拍卖中频段及超高频段的国家。

    首个统一国内运营商5G商用化时间的国家受制于韩国国内市场规模，韩国三大运营商竞争异常激烈，在2011

    年推出4G网络之时，三大运营商因过度竞争甚至一度对簿公堂。在是

    否需要统一运营商5G商用化时间的问题上，三大运营商也曾发出过反

    对意见，但韩国政府以全球第一比韩国第一更重要为由说服了三大运营

    商。韩国政府强调在5G全球产业的竞争中，韩国必须集合国家的力量

    一致对外竞争，最终促成了三大运营商同时推出商用化服务的决定。此

    外，韩国原计划在2019年3月推出5G通用网络商用服务，但由于5G基础

    设施和5G终端尚未完全准备完毕，加之韩国政府驳回了三大运营商提

    交的5G资费计划，认为资费设定过高，不利于5G的快速发展，因此将

    推出5G商用服务的时间推迟到了4月。在得知美国电信运营商

    Verizon(威瑞森)突然决定将5G商用的时间提前至4月4日零点后，4月

    3日韩国科学与信息通信科技部召集三大运营商举行紧急会议，当晚23

    点，韩国三大运营商同时宣布5G正式商用，开通5G手机网络服务，仅

    仅只比Verizon早了一个小时，韩国成功夺得“全球首个进行5G商用服务

    的国家”这一桂冠。

    推出5G国家战略，多项措施力保政策落地

    2019年4月8日，韩国总统文在寅在韩国5G技术协调会上发布了韩

    国5G的国家战略，计划到2022年建立一个全国性5G网络，为此韩国政

    府将向私营部门投资30万亿韩元，并希望通过该战略的实施，使韩国成

    为全球5G领军国家乃至应用标杆，其目标是到2022年创造一个价值28

    万亿韩元的5G市场，到2026年创造一个价值180万亿韩元的5G市场、60

    万个工作岗位，并达到730亿美元的出口额。

    为了达到上述目标，韩国政府将采取一系列措施，包括：为5G网

    络投资提供2%~3%的税收抵免支持；制定一个10万亿韩元的5G设施投

    资项目以及设立15万亿韩元的基金，以支持有前途的5G相关创业公

    司；在世宗和釜山地区建造智能城市，其中将包含采用了5G网络的人

    工智能数据中心，并将这两座智能城市作为新5G服务的测试床；承诺

    保持网络中立，并将优先考虑技术发展；增加对于中小企业的支持，到

    2022年让1 000家由中小型公司运营的工厂整合云服务等5G网络解决方

    案。韩国的5G国家战略还明确了韩国五项5G核心服务——沉浸式内

    容、智能工厂、自动驾驶、智能城市和数字医疗，以及十大5G战略产

    业——网络设备、下一代智能手机、VRAR、可穿戴设备、智能监控摄像头、无人机、机器人、V2X、数据安全和边缘计算，并出台系列扶持

    政策(见图3–2)。

    图3–2 韩国5G国家战略

    日本以5G为基础构建超级智能社会，重振经济及创

    新活力

    日本视以5G为基础的智能化手段为解决国内一系列困扰社会经济

    发展难题的关键途径，试图抓住5G发展的机遇，建设一个超级智能化

    社会，激发经济活力，重塑国家创新力。

    自下而上推动5G战略，以2020年东京奥运会为契

    机推进5G

    2013年9月，日本首先依托日本无线电工业和企业协会，组建了5G

    特设工作组“2020 Beyond Ad Hoc”(20B AH)，积极推动日本5G研

    究和标准化。2014年年初，日本最大的运营商NTT DoCoMo便与多家企业联合开展5G实验，并在2014年7月率先发布了5G白皮书《5G无线接

    入：需求、概念和技术》，该白皮书详细阐述了5G相关的关键技术。

    同年10月，日本无线电工业和企业协会也发布了其5G白皮书《2020年

    及以后的移动通信系统》，该白皮书围绕5G可能产生的社会经济环境

    影响进行了描述，包括市场和用户趋势、流量趋势、成本和频谱影响

    等，并对5G的框架和能力等方面进行了总结。

    在产业界的推动下，2014年，日本内政和通信部成立了无线电政策

    远景小组，该小组也成为日本5G国家战略规划的实际掌舵手。9月，日

    本内政和通信部成立了5GMF(5G移动推广论坛)，5GMF接管日本无

    线电工业和企业协会职能及其研究成果，成为日本5G发展的实际推动

    机构。5GMF进一步确定了5G研发和标准化的方向，同时设置4个小

    组，致力于促进国际合作、研发及标准化、应用和5G网络架构4个方向

    的研究。同年12月，无线电政策远景小组正式发布了日本5G路线图，对2020年及以后实现5G进行了规划，明确日本从2015年启动5G研发和

    推进，在2019年9月橄榄球世界杯期间实现5G试商用，在2020年7月东

    京奥运会前实现5G商用。

    日本选择将2020年作为“5G元年”，一方面，日本希望借助东京奥运

    会，让全世界的选手和游客在东京体验日本成熟的5G，展示日本科学

    技术水平；另一方面，日本的最终目的仍然是用好、用足5G，解决日

    本的人口老龄化和区域经济不平衡等社会经济问题，进一步完善5G基

    础设施，稳步推出5G，让5G成为全民共享的技术，而不只是大都市市

    民享受的一项特殊服务。为了在2020年东京奥运会实现5G商用和各项

    应用落地，日本内政和通信部还推出了多项举措确保5G的推进，投入

    100.4亿日元与产业界、研究机构和政府组织合作进行研究开发，并以

    解决社会课题为目标，在各个垂直领域推广物联网应用，同时加强大学

    和高职等研究机构对于5G及其相关领域人才的培养，设立包括人力资

    源在内的外部开放性实证研究。

    明确频谱利用规划，巧用频谱分配政策，助力5G

    落地

    日本内政和通信部将频率规划和分配视为促进5G发展的重要因

    素，并为此投入77.2亿日元制定了完善的频谱战略。2019年4月10日，在韩国、美国推出5G商用服务一周后，日本内政和通信部向

    NTTDoCoMo、KDDI、软银三家传统运营商以及新晋运营商乐天移动

    分配了5G频谱。预计4家运营商将在5年内投入144亿美元进行5G建设。

    作为此次频谱分配的一部分，日本内政和通信部还要求4家运营商在两

    年内在全日本范围内提供5G服务，并将日本划分成4 500个街区，要求4

    家运营商在2025年之前至少为一半的街区提供5G服务。这为日本充分

    利用从4G到5G的过渡期，不断增加农村地区的网络覆盖面，提振偏远

    和农村地区经济提供了政策保证。

    5G奠定“社会5.0”基础，助力解决经济社会问题

    在过去的40年里，日本一直是全球移动通信领域的领导者，曾经拥

    有多个全球首创的头衔，包括首个基于Web(全球广域网)服务的商用

    移动浏览器、首个移动端电子邮件、首部带有摄像头的手机等。这些曾

    经帮助日本创造一个繁荣的电子产业，并推动日本工业的成功扩张。然

    而模块化生产方式的兴起、零部件之间界面的标准化，降低了市场进入

    的技术壁垒，削弱了日本制造业特别是电子通信设备产业的国际竞争优

    势。近年来在移动互联网的商业模式创新等方面，日本也明显偏于保

    守。日本政府希望以5G为技术基础，在物联网、人工智能、机器人等

    领域加强科技创新和发展，实现经济发展和国家复兴，并借此解决长久

    以来的社会问题。

    2016年1月在《第5期科学技术基本计划》中，日本提出了超智能社

    会5.0战略，并在5月底颁布的《科学技术创新战略2016》中对其做了进

    一步的阐释。6月，日本修订了《2016年日本振兴战略》，制定了包括

    移动、机器人、网络安全在内的“改革2020：面向未来的11个项目”政

    策，并制定了“实现超级智能社会”的政策，构建了超级智能社会服务平

    台。2019年1月，日本首相安倍晋三在世界经济论坛上再次将“社会

    5.0”概念向国际社会进行推介。

    日本超智能社会5.0战略认为，实现超智能社会需要将万事万物通

    过网络连接，对物联网、大数据、人工智能与机械自动化等技术进行跨

    领域整合，并扩展到所有产业与社会生活的应用层面，在高度系统化的

    同时，推进众多不同系统的联合协调。而5G将成为日本打造智能化社

    会极其重要的基础设施，为超级智能社会的实现提供保障。“社会5.0”将

    最大限度地应用5G等现代信息通信技术，通过虚拟和现实空间的融合，勾勒出一个以5G为基础的未来超智能社会，包括智能道路交通、智能生产、智能食品供给、社会抗灾体系、新型制造、人性化游客接待

    等十一大系统(见图3–3)。图3–3 5G奠定“社会5.0”

    欧洲利用5G发展统一数字市场，使能制造业，巩固

    传统优势

    在2G时代欧洲曾经引领全球移动通信的发展，并因此成功打造了

    一大批如爱立信、诺基亚、西门子、阿尔卡特等知名通信和电子信息技

    术企业。然而欧洲在3G、4G的部署上后劲相对不足，整体上落后于其

    他国家或地区。面对即将到来的5G时代，欧盟制订了一系列战略计划

    扶持5G发展，希望复制2G时代的经验，在5G时代迎头赶上，重回第一

    阵营。欧盟统一规划5G发展，以重夺全球通信领导地位

    在欧盟科研与开发计划第七框架计划下，欧盟早在2012年9月就启

    动了“5G Now”的研究课题，由来自德国、法国、波兰和匈牙利的6家科

    研机构共同承担，主要面向5G物理层技术进行研究。同年11月，欧盟

    投资2 700万欧元正式启动5G研发项目“METIS”，因此成为全球5G研发

    的先行者，由以爱立信为首的30多个成员共同承担，旨在通过构建5G

    基石应对2020年及未来所面临的移动网络社会挑战。

    2014年1月，欧盟以“地平线2020”计划(Horizon 2020)替代原先规

    划的第八框架计划，并设立“5G PPP”(5G公共私营合作制)项目，计

    划在2020年前开发5G，到2022年正式投入商用。该计划总预算14亿欧

    元，政府与私营企业各投资7亿欧元，计划成员包括通信设备制造商、网络运营商、电信运营商以及科研院所等。

    2015年3月，5G PPP发布了欧盟《5G愿景》，力求确保欧洲在下一

    代移动技术全球标准中的话语权。《5G愿景》详细阐述了欧盟5G的驱

    动因素、颠覆性能力、系统设计原则、核心关键技术、无线频谱资源、推进时间表等方面的进展和计划。

    2016年9月，欧盟委员会启动了“5G行动计划”，目标是到2020年在

    每个成员国的一个主要城市推广5G，到2025年覆盖主要城市地区和交

    通线路，并为欧盟5G基础设施的公共和私人投资制定了清晰的路线

    图。同年，欧盟委员会提议制定《欧盟电子通信规范》，替代2009年更

    新的《欧盟电信条例》。《欧盟电子通信规范》于2018年6月通过，欧

    盟在新法案中对5G频谱分配做了规定，确保2020年前5G频谱到位，频

    谱有效期不少于20年，为保障5G发展奠定了法律基础。《欧盟电子通

    信规范》于2019年年初生效，各成员国将有两年时间将其转化为国内

    法，这将有力推动5G和整个高速宽带网络的发展。

    欧洲各国积极推进5G，落实欧盟5G发展规划目标

    在政策方面，大多数欧盟成员国都在2015—2016年制定了到2020年

    左右的国家宽带战略，在此基础之上通过公开磋商等方式讨论其5G战

    略或计划，并在2016—2017年公布了其5G战略。截至2018年12月，共

    有13个欧盟成员国公布了国家5G路线图或5G战略，例如德国在2016年秋天发布了“德国5G网络倡议”，首次提出了一系列快速完善5G基础设

    施的措施。在此基础上，德国在2017年9月又推出《德国5G战略》，明

    确描述了到2025年的国家5G战略，并定义了5个行动领域、关键里程碑

    等。

    在频谱方面，2016年11月10日，欧盟委员会无线频谱政策组

    (RSPG)发布欧洲5G频谱战略，明确提出3.6GHz频段将作为2020年前

    欧洲5G部署的主要频段，1GHz以下，特别是700MHz将用于5G广覆

    盖。在毫米波频段方面明确将26GHz频段作为欧洲5G高频段的初期部署

    频段。截至2018年12月，至少有12个欧盟成员国完成或正在进行至少一

    次5G频谱拍卖， [1]

    其中包括芬兰、法国、德国、爱尔兰、意大利、西

    班牙、瑞典、英国等国家。2019年欧洲将进入频谱拍卖和分配的高峰

    期，预计将有超过20个国家进行不同频段的一次或多次频谱拍卖和分

    配。

    在部署方面，继韩国和美国之后，2019年4月4日，瑞士电信运营商

    Sunrise宣布其5G网络商用，先期覆盖150座城镇，在不同地区覆盖率为

    80%~98%不等，这成为欧洲首个商用的5G网络。截至2018年12月，欧

    盟28个成员国及俄罗斯、圣马力诺、挪威、土耳其和瑞士等欧洲国家在

    内共进行了171项5G试验(见图3–4)。与此同时，根据欧盟“5G行动计

    划”的目标，有17个城市被选作5G试验城市，其中包括阿姆斯特丹、巴

    塞罗那、巴黎、柏林、伦敦、马德里、米兰、斯德哥尔摩等主要国家的

    主要城市，这些城市为5G试验阶段期间开展的各种技术和服务演示提

    供支持，并提供有价值的垂直行业使用案例。图3–4 欧盟5G试验情况

    欧盟利用5G打造统一数字市场，发展5G垂直行业

    2015年5月，欧盟委员会启动统一数字市场战略，旨在通过一系列

    举措革除法律和监管障碍，“使欧洲电信市场具备互操作与标准化，增

    强其竞争力”，将28个成员国市场打造成一个统一的数字市场，支撑对

    欧洲工业及服务行业进行数字化变革，让欧盟数字经济繁荣发展。5G

    作为网络基础设施将成为支持欧洲作为统一的整体进行转型的关键资

    产，将对制造业、汽车业、能源、智慧医疗、媒体及娱乐等多个欧洲优

    势产业的未来发展产生积极影响。2017年欧盟启动了5G垂直行业试

    验，截至2018年12月，欧盟完成了30项媒体和娱乐试验、23项运输试验

    和17项汽车试验，以及包括工业4.0、农业、智慧城市、智慧建筑、智

    慧医疗、公共安全等领域在内的多项垂直行业试验。由于几乎每个垂直

    行业的业务在欧洲范围内都是跨国运行的，未来5G业务也将进行跨国

    服务，欧洲目前还建立了超过10个“数字跨境走廊”，并对合作连接和自

    动移动项目中的5G连接进行实时测试。与此同时，欧盟“地平线2020”计

    划还特别设置了行动项目To–Euro–5G，该项目的基本目标是确保欧洲

    社会通过垂直行业享受未来5G网络带来的经济效益和社会效益。[1] European Commission. 5G Observatory Quarterly Report 2(Up to December 2018)[R].

    2019.第四章

    中国全面布局5G：提升全球科技竞争话语权，推

    动产业转型升级

    在5G发展的进程中，中国在标准制定、产品研发、网络设计、产

    业链构建、实验验证、应用推进等多个方面加快对5G研发与应用的探

    索。中国从3G时代的跟随者发展到4G时代的并跑者，在5G时代积极寻

    求突破进而引领全球发展。2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移

    动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，中国成为继韩国、美国、瑞士、英国后第五个正式5G商用的国家。

    5G为新时代发展注入新动能

    党的十九大报告指出，中国特色社会主义进入新时代，中国社会主

    要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展

    之间的矛盾。以5G为核心的新一代信息基础设施，将为化解社会主要

    矛盾提供强大的基础性支撑。一是5G将为创造美好生活提供“新基建”。

    一方面，5G在提升移动通信能力、催生新业务的同时，能够与现有的

    通信网络实现协同互补，使更优质、更丰富的信息通信服务能够更公平

    地惠及广大群众，降低全社会信息消费成本；另一方面，建立在5G基

    础设施之上的文化教育、医疗卫生、绿色生态等领域智能化解决方案，以及智慧交通、智慧城市的建设将促进社会治理模式的优化变革，助力

    社会治理水平和治理效率实现飞跃，让亿万人民拥有更多获得感、幸福

    感、安全感。二是5G将为提升社会生产力水平提供“新引擎”。5G基础

    设施是“互联网+”“智能+”等新技术、新模式落地必要的通用平台，将有

    效促进互联网、人工智能等领域的前沿技术创新成果与实体经济深度融

    合，推动供给侧结构性改革，促进社会资源分配和分工协作模式的变

    革，推动经济突破全要素生产率瓶颈，激发全社会创造力，为解决产业和区域发展的不平衡不充分问题提供解决方案，助力经济高质量发展，实现健康可持续增长。三是5G将助力国家把握发展战略机遇期的“新变

    量”。面向中短期，5G的投资建设和应用创新将产生巨大的经济效益和

    社会效益，在助力经济平稳健康发展和稳就业、稳投资、稳信心，以及

    引领国内信息通信产业加快全球布局等方面做出积极贡献；面向中长

    期，5G发展将成为中国经济动能转换、产业结构升级、社会转型发展

    的重要驱动力，助力中国率先成为新一轮工业革命的领先推动者，助力

    中国实现“两个一百年”的伟大梦想。

    国家引导产业推进5G研发，掌握国际标准话语权

    IMT–2020推进组推进中国5G进展

    中国一直努力推进5G的协调发展和全球合作共赢。早在2013年，工信部、国家发展改革委员会(以下简称“发改委”)、科技部共同成立

    IMT–2020(5G)推进组。IMT–2020推进组的主要任务是协调推进国内

    5G的全面发展，联合欧盟、美国、日本、韩国等国家和组织推进5G的

    发展。推进组在测试、试验、应用等方面做了大量工作，并为ITU和

    3GPP形成全球标准提供了重要的输入，为全球标准统一做出巨大贡

    献。根据推进组制订的整体5G规划，2016—2018年为5G研发试验阶

    段，2019年以后为5G产品研发试验和推广阶段。5G研发试验包含三个

    阶段，分别为关键技术验证阶段、技术解决方案验证阶段和系统验证阶

    段(见图4–1)。图4–1 中国5G发展规划

    中国企业在5G标准制定中发挥全球引领作用

    制定出被国际电信联盟和3GPP等国际标准组织认可的，全球电信

    企业都要遵循的国际技术标准，是对行业发展起到引领作用的重要体

    现。2017年，在中国IMT–2020(5G)推进组的领导下，以中国移动为

    代表的中国企业在5G架构标准的制定中发挥重要作用。中国移动担任

    报告人主导完成了5G系统架构，得到全球超过67家合作伙伴的支持，中国企业开始牵头设计新一代移动网络架构，目前中国企业在3GPP中

    关于5G的提案已经占到40%，中国专家在各个5G工作组中也占据较大

    比重。最近，德国专利数据公司IPlytics发布了一份5G专利报告《谁在

    领跑5G专利竞赛？》(Who is Leading the 5G Patent Race? )，报告显

    示，截至2019年4月，中国企业申请的5G通信系统SEP(标准关键专

    利，也叫标准必要专利)件数在全球排名第一，占比34%。全球范围内率先分配频谱资源

    2017年工信部正式发布5G中频段规划，中国是第一个发布5G中频

    段规划的国家。2018年，中国5G频谱资源分配方案公布，工信部为中

    国电信、中国联通和中国移动发放了全国范围5G系统试验频率使用许

    可，这一许可保障了各基础电信运营企业在全国范围开展5G系统组网

    试验所必须使用的频率资源，同时向产业界释放了明确信号，加快中国

    5G网络建设和普及，进一步推动中国5G产业链的成熟与发展，抢占5G

    在全球范围内的发展先机。

    广泛设立5G重点研发课题

    以国家层面的重点研发计划，全面推动围绕5G相关各个领域的创

    新与发展，为5G商用奠定坚实的基础。工信部、发改委、科技部等部

    门均有重大的5G科研项目。自2015年以来，工信部通过设立国家科技

    重大专项课题的方式推动5G相关研发工作。围绕5G总体及关键器件、5G无线技术、5G网络技术、5G仪表及平台等几个方面设立若干课题，仅2018年一年就设立约22个课题。此外，在国家高技术研究发展计划

    (863计划)中政府也将5G列为重点推进的项目。各项研发课题验证和

    提升了5G方案，推动技术试验及商用的顺利进行。

    多项政策确保5G推进，保持全球领先

    在国家层面，中国政府制定了一系列5G支持政策，围绕5G的技术

    标准、试验测试、创新应用等方面出台一系列措施，推动中国成为5G

    技术、标准、产业及应用的领先国家之一。

    在“十三五”规划中，中国政府提出要积极推进5G研究，从顶层设计

    中明确了中国政府对于5G的中长期规划目标。《政府工作报告》是当

    年社会经济发展的风向标和总体政策取向，2017—2018年连续两年《政

    府工作报告》中提到要培育壮大5G研发和转化，确立了5G的发展方

    向。《 “十三五”国家信息化规划》《“十三五”国家战略性新兴产业发展

    规划》《国家信息化发展战略纲要》《信息通信行业发展规划(2016—

    2020年)》《信息产业发展指南》《扩大和升级信息消费三年行动计划

    (2018—2020年)》等，从更加具体的行业规划层面系统阐述了5G的

    发展目标及重点任务(见表4–1)。

    从整体政策来看，5G的发展目标及重点任务可以分为以下几个方

    面：一是开展5G标准研究，积极参与国际标准制定，成为国际标准的

    主要贡献者；二是支持开展5G关键技术和产品研发，构建5G试商用网

    络，打造系统、芯片、终端、仪表等完整产业链；三是组织开展5G研

    发试验，搭建开放的研发试验平台；四是开展5G业务和应用研发，提

    升5G业务体验，推动5G支撑移动互联网、物联网应用融合创新发展，加快对于信息消费的支撑，为5G启动商用服务奠定基础。

    表4–1 中国推动5G发展的主要相关政策5G助力实体经济转型升级，推动产业提质增效

    中国一直致力于用信息通信技术带动传统产业转型升级，以5G、人工智能、云计算、大数据等为代表的新技术和新应用，能充分改善传

    统产业的生产模式，大幅提升生产效率，实现高质量发展。例如，5G

    可以与农业生产、经营、管理、服务全面深度融合，加快构建现代农业

    生产体系，发展基于移动通信技术的农业生产性服务，改变传统小农经

    济模式，培育网络化、智能化、精准化现代生态农业新模式，提升农业

    生产质量和效率，推进农业现代化发展；5G与电网的结合将赋予电力

    设施毫秒级延迟的接入及管理能力，是支撑智能电网实时智能化管控、负荷及时有效调控以及高速应急响应的基础，能够实现从发电到用电环

    节信息的双向交流，实现电力生产、输送和使用的系统优化，保障电网

    的智能调度、实时监控和安全隔离。

    2019年《政府工作报告》中提出，要加快建设制造强国，为制造业

    转型升级赋能。随着政策的推进和智能化生产概念的逐渐深入，制造业

    的数字化转型逐渐加速，企业对于提高智能化生产水平、生产效率，降

    低生产运营安全隐患，都有着较高要求，但是目前多数企业仅以工业级

    Wi–Fi和工业级专网为主，工厂外的网络连接设施不完备，并不能满足

    智能制造的需求。5G能够为制造业提供吉比特每秒以上的峰值速率、毫秒级的传输时延、千亿级的连接能力和纳秒级的高同步精度，能够有

    效解决制造业在向智能制造方向发展所面临的网络可靠性差、设备接入

    能力差、信息安全保障性弱等问题。例如，5G将打通工厂内外部信息

    壁垒，毫秒级延迟实现设备精准控制；5G高可靠无线接入将实现厂区

    设备灵活布局、实时在线；基于5G的数字孪生等，将实现柔性生产，全面提升供应链效率和定制化生产能力。

    2018年年底由工信部发布的《车联网(智能网联汽车)产业发展行

    动计划》中指出，发展车联网产业，有利于提升汽车网联化、智能化水

    平，实现自动驾驶，发展智能交通，促进信息消费，对中国推进供给侧

    结构性改革、推动制造强国和网络强国建设、实现高质量发展具有重要

    意义。5G将实现车路、车车、车人、车网信息的实时交互和高效协

    同，提升自动驾驶安全等级，实现特定场景下的车辆编队、自动泊车和

    智慧物流，加速驱动自动驾驶产业成熟和规模商用。据美国波士顿咨询集团预测，智能网联汽车从2018年将迎来持续20年的高速发展，到2035

    年将占全球25%左右的新车市场。目前，数十个地方政府接连推出了5G

    落地自动驾驶路测的规划。例如，北京力争到2022年，打造500平方公

    里的智能网联汽车示范运行区域和2 000公里的互联网道路；2018年3

    月，《上海市智能网联汽车道路测试管理办法(试行)》发布，全国首

    批智能网联汽车开放道路测试号牌发放；2018年12月，天津市开放首批

    智能网联汽车测试道路；江浙地区也在积极打造智能驾驶汽车测试区以

    及智慧交通和智能小镇项目。第五章

    从5G到“5G+”：中国移动的5G新理念

    5G作为一项重大革命性技术，其影响已经超越技术本身，5G将真

    正开启万物互联和智能化的新时代，全面助力智能经济形成，支撑智慧

    社会发展，并深刻改变我们的生产和生活方式。为了推动5G与经济社

    会各领域充分融合，最大限度地释放5G对各领域的放大、叠加、倍增

    效能，中国移动将全面实施“5G+”计划，使5G成为社会信息流动的主动

    脉、产业转型升级的加速器、数字社会构建的新基石，助力综合国力提

    升、经济高质量发展和社会转型升级。当前，以数字化、网络化、智能

    化为主要特征的第四次工业革命正在孕育兴起，而“5G+”正是构筑第四

    次工业革命竞争新优势的关键所在，谁掌握了“5G+”的发展先机，谁就

    有可能赢得未来发展的主动权。

    5G不是简单的“4G+1G”

    立足现代通信40年，5G不是简单的“4G+1G”，而是开启泛在智能时

    代的重要标志。全球移动通信系统协会(GSMA)的数据显示，从1G到

    4G，移动通信实现了全球35亿用户的普遍互联，建立起了紧密相连、互通互融的信息网络，全方位渗透生活各领域，成为人民生活不可或缺

    的重要组成部分。每一代通信技术都在前一代的基础上不断演进，但

    5G并不是在4G基础上的简单改变，而是打破了信息传输的空间限制，让实现的应用场景不受想象力限制。在1G到4G的基础上，5G拓展超大

    带宽、超广连接、超低时延三大新型特性，为人与人、人与物、物与物

    之间的永续互联打下基础。5G的强连接特性将促使数据信息在更大范

    围内充分流动，推动人工智能、物联网、云计算、大数据和边缘计算等

    新技术在经济、社会各领域全面落地。5G网络能够承载VR、AR、4K8K超高清视频等大流量移动宽带业务，更好地服务于基于海量机器

    类通信的大规模物联网，对智能制造、自动驾驶等一些需要低时延、高可靠性的业务也能够提供更好的支撑。基于5G网络，各行各业可以开

    展更多基于大数据、人工智能的技术创新、产品创新和商业模式创新，推动更多垂直领域的高质量发展。例如，汽车产业将因5G实现从制

    造、生产到驾驶、出行等全方位的变革，基于工业互联网的智能制造、无人工厂，基于AR技术的远程监控和运维也将加快制造业的质量变

    革、效率变革和动力变革。以5G为平台技术，融合了人工智能、大数

    据、云计算等的智能技术应用也将改变人们的生活方式，各种智能化、个性化、便捷化的服务需求将进一步得到满足，生活品质将进一步得到

    提升。作为全面构筑经济社会数字化转型的关键基础设施，5G将推动

    传统行业转型、数字经济创新，成为未来10年乃至更长时间内的发展新

    引擎，更好地支撑和服务数字中国建设，促进经济社会发展。因此，5G发展也将是一项社会性、系统性工程。放眼未来，推动5G从多个维

    度与社会方方面面实现跨领域、全方位、多层次的深度融合，将充分释

    放赋能(“5G+”)效应，创造更大价值。

    5G与其他技术和产业发生化学反应

    纵观移动通信发展史，每一代移动通信的发展成熟都是一个较为长

    期的过程。根据全球移动通信系统协会统计的数据，2000年3G在全球

    开始正式商用，之后用了大约8年的时间占据了全球移动通信市场10%

    的份额；2008年4G在全球开始正式商用，大约用了7年的时间在全球的

    市场份额达到15%。5G也不是一天建成的，其一定是先从城市的热点地

    区以及市场需求旺盛的地方启动，之后不断发展、不断推动前进。

    技术方面，5G和4G在硬件、架构、网络和频谱等方面通过共模、共用、共享等方式实现协同。特别是频谱共享，频谱资源就好比“公

    路”，是语音和数据这些“车辆”得以传输的基础与通道。众所周知，无

    线电频谱资源是一种稀缺的、不可再生的重要资源，也是国家宝贵的战

    略资源，移动通信行业正是依托频谱资源的重要行业之一。频谱共享

    让“5G+4G”能够利用有限的资源发挥出更大的作用。每一代移动通信都

    与上一代甚至上上一代长期共存、共同发展。根据全球移动通信系统协

    会的统计数据，自20世纪90年代初期2G正式商用以来，直至2015年2G

    仍占据全球近一半的市场份额，其用户规模与当年3G和4G用户规模的

    总和相当。多代技术能够长期共存的根本原因在于彼此能够互相补充。新一代的技术优势更明显，能够提供更高的速率、更丰富的应用，而上

    一代的商用时间更久、覆盖范围更广、成熟度更高。因此，充分发挥新

    一代的技术优势，合理利用上一代的已有投资，能够在保证业务能力和

    用户感知的基础上实现网络投资与价值最大化。未来几年里4G用户规

    模仍将保持稳步增长的趋势。据全球移动通信系统协会预测，到2025

    年，4G会成为全球移动通信的主要连接，占据全球53%的市场份额，5G在2025年将覆盖全球40%的人口，连接规模的全球占比将为14%，预

    计要到2030年5G才会取代4G成为全球的主要移动连接(见图5–1)。

    图5–1 2G、3G、4G、5G将长期共存

    5G是一种通用目的技术。通用目的技术具有多项特征，其中最显

    著的两大特征就是与其他技术之间的强烈互补性和应用领域的广泛性，因此5G既可以与其他前沿技术交叉融合创新，又可以应用到各行各业

    实现生态创新。1995年，布莱斯纳汉和特拉吉特恩伯格教授首次提出了

    通用目的技术的概念，虽然在学术界至今尚未形成一个统一、权威的定

    义，但学界普遍认为通用目的技术是对人类经济社会产生巨大、深远而

    广泛影响的革命性技术。 [1]

    一方面，移动通信每10年出现新一代革命

    性技术，5G作为新一代移动通信技术的主要方向，能够提供更泛在、更强大、更安全的连接；另一方面，5G也将持续提升社会生产效率，根据麦肯锡研究院的预测，5G在正式商用的头10年里将累计带动全球GDP增长12.6%。与其他技术之间的强烈互补性指的是通用目的技术自

    身在不断演进与创新的同时，也能够促进其他新技术的创新和普及，不

    断创造新产品和新应用；应用领域的广泛性指的是通用目的技术能够实

    现从初期的单一特定应用领域向后期各领域的广泛应用。 [2]

    最具代表

    性的通用目的技术是蒸汽机和电力。一方面，蒸汽机与机车、造船、纺

    织等技术融合诞生了蒸汽机车、蒸汽轮船、蒸汽纺织机等机械化产品，而电力与机械制造、无线电通信、化学、材料科学等技术融合创造出电

    力机车、电报、电灯等电气化产品；另一方面，蒸汽机能够应用于采

    矿、冶炼、纺织、机器制造等生产生活各领域，电力也可以应用于电

    灯、电话、交通运输等生产生活各领域。与蒸汽机和电力一样，5G也

    可以广泛应用于交通、工业、能源、公共服务等生产生活各领域，并与

    汽车、工业制造、机械等技术融合创新，在自动驾驶、智慧生产、智慧

    城市等领域中创造丰富多彩的创新应用，影响人类社会的方方面面(见

    图5–2)。

    图5–2 通用目的技术的两大特征

    “5G+”的概念与内涵

    “+”的含义包含了连接、聚合与赋能。“连接”意味着5G连接一切，即通过5G进一步突破连接时空的限制，实现万物更广泛的互联和永远

    在线；“聚合”意味着5G聚合一切，即以5G为基础融会贯通其他信息技术，实现聚合创新，构建全新的信息基础设施；“赋能”意味着5G赋能一

    切，即5G促进各类生活生产场景产生颠覆式变革，构建无线化的全新

    生活生产方式。因此，“5G+”就是以5G为基础，通过连接万物、聚合平

    台、赋能产业，不断满足人民美好生活的信息消费需要，为经济发展打

    造新动能、拓展新边界，助力产业转型升级和经济高质量发展，是促进

    经济社会发展的质量变革、效率变革和动力变革的新范式。

    2019年6月6日，随着工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中

    国广电发放5G商用牌照，5G也进入在经济社会发展进程中发挥赋能作

    用的关键期。作为信息通信业特大型央企，中国移动推动5G与经济社

    会各领域充分融合，最大限度地释放5G对经济社会发展的放大、叠

    加、倍增作用，这些是落实网络强国、数字中国、智慧社会国家战略的

    重要着力点，也是履行政治、经济和社会责任的集中体现。中国移动将

    以习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为指导，牢固

    树立和坚持贯彻新发展理念，坚持以人民为中心的发展思想，坚持总体

    国家安全观，以成为“5G改变社会、创造美好生活”的先导力量为使命，全面实施“5G+”计划，充分发挥5G的赋能作用，使5G成为社会信息流动

    的主动脉、产业转型升级的加速器、数字社会构建的新基石，助力综合

    国力提升、经济高质量发展和社会转型升级，为实现“两个一百年”奋斗

    目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦做出新的更大贡献。

    助力综合国力提升，就是通过5G发展提升中国信息基础设施水平

    和网络空间竞争力，助力信息通信领域核心技术创新突破，提升移动通

    信领域的国际话语权和规则制定权，支撑网络强国、数字中国和智慧社

    会等战略落地，为建设社会主义现代化强国贡献重要力量。助力经济高

    质量发展，就是通过打造以5G为核心的泛在智能基础设施，推动新一

    代信息技术与实体经济深度融合，促进“互联网+”“智能+”等新业态、新

    模式蓬勃发展，助力供给侧结构性改革，推动经济持续健康发展，为中

    国经济增长注入新动能。助力社会转型升级，就是通过5G推动更优

    质、更丰富的信息通信服务惠及广大群众，降低全社会信息消费成本，有效弥合城乡数字鸿沟，辅助政府决策，提高政务办事效率，有力支撑

    基本公共服务均等化和社会治理精准化，着力解决社会发展不平衡不充

    分问题，让亿万人民在5G发展中拥有更多获得感、幸福感、安全感。

    “5G+”不是一个口号，而是一个真正的实施计划，根据当前产业的

    发展情况，它的构成主要包

    括“5G+4G”“5G+AICDE”“5G+Ecology”“5G+X”。通过推进“5G+4G”协同发展、“5G+AICDE”融合创新、“5G+Ecology”生态共建，实现“5G+X”应

    用延展，使5G真正成为社会信息流动的主动脉、产业转型升级的加速

    器、数字社会建设的新基石。“5G+4G”的核心内涵是“网络是基础”。通

    过推动5G和4G技术共享、资源共享、覆盖协同、业务协同，打造覆盖

    全国、技术先进、品质优良的5G精品网络，持续增强5G网络端到端能

    力，提供高速、泛在、安全、可靠的高品质网络服务。“5G+AICDE”的

    核心内涵是“融合是关键”。5G作为接入方式，只有和人工智能、物联

    网、云计算、大数据、边缘计算等新兴信息技术深度融合、系统创新，才能充分发挥关键基础设施的重要作用，孕育新兴信息产品和服务，成

    为推动各类产业发展的核心引擎。一方面，AICDE让5G网络更强大，加快打造融合连接、感知、传输、存储、计算、处理等为一体的新型智

    能化信息基础设施；另一方面，更强大的5G网络也能加快推动AICDE

    技术的应用发展普及。通过推动“5G+AICDE”融合创新，打造以5G为中

    心的泛在智能基础设施，构建更多新能力，推出更多新应用，拓展更多

    新场景，催生更多新业态。“5G+Ecology”的核心内涵是“合作是潮流”。

    5G发展不是电信运营企业一家唱独角戏，而是多方参与的“大合唱”。

    5G发展需要联合信息通信企业、传统行业企业、行业组织协会、社会

    创新力量、高校科研院所等构建开放型生态创新能力，通过将5G与无

    人机、机器人、VRAR、视频等丰富多彩的垂直行业应用结合，构建繁

    荣共赢的5G生态系统。“5G+X”的核心内涵是“应用是根本”。通过前面

    三个“5G+”来实现“5G+X”，加速推动5G在更广范围、更多领域的应

    用，实现更大的综合效益。通过聚焦与5G结合最紧密、示范效应及规

    模效应最强的重点场景，与各行业深入合作，发挥5G在关键领域关键

    环节的赋能效应，共创新业态、新模式，加速各行业数字化进程，助力

    各行各业质量、动力、效率变革，共创发展机遇，共促产业繁荣。

    “5G+”是构筑第四次工业革命的重要基石

    第四次工业革命正在孕育兴起

    从第一次工业革命的机械化，到第二次工业革命的电气化，再到第

    三次工业革命的信息化，人类社会已经历经三次工业革命， [3]

    新技

    术、新产品、新产业不断涌现，人们的生产生活方式和消费方式发生了天翻地覆的变化。250年前，人类生产和消费的产品种类仅100~1 000

    种，今天则是10亿~100亿种。 [4]

    过去250年全社会的经济增长与格局

    变化，是三次工业革命共同作用的结果。

    蒸汽动力技术和铁路建设触发了第一次工业革命，引领人类进入机

    器生产时代。1785年瓦特制成的改良型蒸汽机摆脱了机器对近水源的依

    赖，在媒体印刷业、纺织业等轻工业领域迅速得到普及。机器的广泛应

    用也带动了机器制造业的发展，拉动了对钢铁、煤炭等原材料的需求，促进了化学、冶金、采矿业的发展。之后，生产对原料、货物便捷快速

    的运输需求最终促进了交通运输业的技术革新。1807年蒸汽动力汽船试

    航成功，1814年蒸汽机车问世，1825年34节小车厢火车试车成功，1840

    年英国建成了纺织业、冶金业、煤炭业、机器制造业和交通运输业五大

    工业部门，工业革命基本完成。从1771年英国建成第一座工厂，到1840

    年工厂和工人数量世界最大，70年间每个工人日均生产效率提高了20

    倍，棉布产量、生铁产量、煤产量平均增加10~15倍(见图5–3)。 [5]

    电力和内燃机的发明与应用触发了第二次工业革命，推动人类社会

    迈入电气时代。第二次工业革命以电力的发明和应用为基础，先后形成

    了四大突出成就：一是交流电的发现和发电站的建立促使电力工业与电

    器制造业的发展进入新阶段，电力成为取代蒸汽动力的规模化新能源；

    二是1870年内燃机和工业流水生产线的问世引发交通运输领域的革命性

    变革，同时推动石油开采业的发展，1900年全世界石油产量2 000万

    吨，较1870年涨至25倍；三是1876年美国人贝尔发明了电话，无线电报

    试验也获得成功，依靠广泛应用的电力基础设施的新通信手段使全球联

    系进一步加强；四是1867年诺贝尔发明了炸药，化学工业初见雏形，大

    大促进了军事科技的发展。图5–3 第一次工业革命中主要工业产品产量增长情况

    电子计算机、互联网技术和空间通信技术共同触发第三次工业革

    命，推动人类步入“信息时代”。20世纪中叶，信息通信领域先后出现了

    具有划时代意义的三大产品：个人电脑、互联网和手机。这三项技术相

    互融合促进，共同掀起了规模空前的互联网革命。1973年互联网的概念

    第一次被提出，以服务器、大企业为节点的区域性互联网形式成为互联

    网发展的雏形，互联网商业时代开始酝酿；20世纪80年代开始，原本仅

    用于政府及军事机构进行太空探索的电脑与互联网络逐渐向企业和家庭

    渗透，一批科技企业崭露头角；1995年前后个人电脑成为高收入家庭工

    作与娱乐的必备产品，以中小型企业、家庭为单位节点的互联网形式正

    式进入千家万户；2000年以后智能手机的全面普及大大带动了互联网的

    发展，使其日益向移动化、全民化和全球化升级，以中国互联网市场为

    例，台式电脑、笔记本电脑、手机、平板电脑、电视等设备接入方式的

    渗透率彼此先后起伏互补(见图5–4)。图5–4 第三次工业革命的发展阶段

    纵观人类工业革命的历史，新型通信技术与新型能源系统的结合通

    常会打造出一种“泛在而廉价”的关键要素投入，从而引领重大生产范式

    的革新和社会经济的转型。这是因为新能源技术的出现推动人类文明向

    着更为复杂的方向发展，而更为复杂的文明需要以先进的新型通信技术

    为媒介对其进行处理和整合。 [6]

    印刷业对蒸汽技术的引入使新闻媒体

    一跃成为当时最主要的信息传播工具，无线电报、电话等电信技术与电

    力基础设施的融合大大促进了社会文明的进步，互联网及移动互联网与

    可再生能源的结合孕育了第三次工业革命的基础设施。今天，第三次工

    业革命方兴未艾，第四次工业革命已加速向我们袭来，人类社会又一次

    处于信息通信技术与能源体系相融合的时代。数据将是21世纪的石油和

    电力，而与石油不同的是，数据永不枯竭、数据可被共享。据摩根士丹

    利预测，未来10年，大数据驱动的新一轮技术周期将使企业技术投资增

    加一倍，带动1.6万亿美元的投资，比之前三个科技爆发周期平均带动

    的7 400亿美元的水平高出一倍以上。数据将是最好的能源，连接将是

    最关键的要素，大数据体系将与新一代移动通信、下一代互联网、物联

    网等新型通信技术共同成为第四次工业革命的先导力量(见图5–5)。图5–5 历次工业革命的新型通信技术和新型能源系统

    随着移动互联、大数据、人工智能、云计算、物联网等现代技术的

    集体涌现，第四次工业变革将是以数字化、网络化、智能化为主要特征

    的大规模工业互联过程，并具备三大发展趋势。一是数字经济发展进入

    快车道。数字经济是以网络为载体，以数字化的知识与信息为生产要

    素，以智能制造为动能，以大数据在线模式为物联平台，以分享经济为

    方向的经济模式。从世界范围看，2017年全球数字经济规模为12.9万亿

    美元， [7]

    到2025年这一数字将达到23万亿美元， [8]

    比2017年增长近

    一倍；中国数字经济发展迅猛，年均增长率达20%，2008—2018年这10

    年间数字经济占GDP比重由15.2%翻一倍至34.8%， [9]

    尤其是在产业数

    字化方面，由数字经济融合带动的经济规模增长近10倍，数字经济正在

    以超出人类预测的速度呈指数级扩张。二是万物互联正在迈向万物智

    联。数据是数字经济运行和发展的基本要素，也是这个时代最重要的能

    源，而数据的产生、传输、存储、处理都离不开物联网，伴随网络的泛

    在和信息存储成本趋近于零(20年前，存储1GB数据的年费高达1万多

    美元，如今平均仅需不到0.03美元 [10])，人类社会、物理世界、信息

    世界已经实现三元融合，2018年全球联网类设备将达到178亿台，其中

    物联网连接数将达到70亿，较2017年增长了11亿。 [11]

    面向未来，随

    着智能化步伐的加快，人类社会将加速从“连接爆发”的万物互联阶段走

    向“终端智能、网络智能、平台智能、应用智能、服务智能”的万物智联新时代。三是新技术加快万物智联发展进程。摩尔定律推动整个互联网

    和信息通信业的飞跃，过去10年，“ABCDEHI5G”(即人工智能、区块

    链、云计算、大数据、边缘计算、智慧家庭、物联网和5G)八大技术

    几乎同时实现群体性突破，这些技术的有机融合对物联网加速迈向万物

    智联时代至关重要，蕴藏着对经济社会发展起到放大、叠加、倍增作用

    的巨大能量。

    每一次时代的变革都将重新定义世界竞争格局，以万物连接和信息

    科技为主的第四次工业革命将是一场全球性数据革命，其正在以指数级

    的速度辐射全行业的广度，从工业生产模式、商业模式、社会运行体

    系、人类生活方式、世界经济格局等多重角度深刻影响着人类社会，我

    们要紧紧抓住和用好这一轮科技革命与产业变革的机遇，牢牢把握新一

    轮的信息与数字化浪潮。

    “5G+”是第四次工业革命的基石

    “5G+”发展步伐不断加快。2019年是5G的商用元年，韩国、美国、瑞士、英国和中国的部分领先运营商已正式宣布提供5G商用服务，业

    界普遍认为5G在2020年将开启全球更大范围的大规模商用。据全球移

    动通信系统协会预测，在2020年全球将有170家运营商在54个国家和地

    区提供5G商用服务，全球将有7 000万的5G用户，到2025年全球将有409

    家运营商在117个国家和地区提供5G服务，全球5G用户数将接近14亿，这也意味着全球一半的国家和地区都会有至少一家通信运营商为当地民

    众提供5G商用服务。根据业界的预测，2025年全球将有650万个5G基

    站，5G网络将覆盖全球58%的人口。相比之下，全球移动通信系统协会

    的统计数据显示，3G网络用10年的时间获得50%的全球人口覆盖率，4G大概用了6年的时间，而5G的发展速度明显快于3G和4G，预计到

    2035年5G有望实现覆盖全球90%以上的人口，全球超过一半的连接都将

    由5G网络提供。

    “5G+”是万物智联的先决条件。1G到4G解决的是人与人之间的互

    联，如果说3G时代建立了全球“人与人”的连接平台，4G时代又将平台

    拓展到“人与信息”的数据流动，那么5G就是建立“信息与信息”的泛在平

    台，破除“人与人”“人与物”“物与物”在空间和时间上的连接限制，打

    破“数据孤岛”，建立一个万物互联的世界。工信部的信息显示，在未

    来，20%左右的5G设施将用于人与人之间的通信问题，80%的5G设施用于物与物、人与物之间。5G之所以能够实现万物互联，一方面是因为

    5G本身就具有广连接的特性，其能够在1平方公里范围内支撑100万个

    连接。以北京市约1.6万平方公里的城市面积计算，当5G能够完成全市

    的深度覆盖时，5G在实际运行中就有能力支撑超过100亿个连接。另一

    方面是因为5G能与包括4G、卫星通信等网络协同发展，在5G覆盖不到

    或不足的地方，其他网络可以发挥自身的覆盖优势。当前领先国家和地

    区的4G网络覆盖率均已超过90%，比如据工信部统计，中国在2018年已

    经实现95%的4G网络覆盖率，这一覆盖率将在2020年前进一步提升到

    98%，而在森林、岛屿、海洋等地面网络难以覆盖的区域，卫星互联网

    可以提供有效的连接，5G与多网协同共同构建天地一体、全球覆盖、全球服务的连接网络。万物智联是在连接的基础上进一步实现计算的能

    力，而计算在收集大量数据的同时也将产生大量数据，“5G+”就是承载

    海量数据的最佳载体。英特尔公司预计到2020年，平均每位联网的用户

    每天将产生1.5GB的流量，自动驾驶汽车每天将产生4TB [12]

    数据，一

    个云视频提供商每天产生的视屏数据量将达到750PB [13]

    ，全球的联网

    智能设备数量将突破500亿大关，因为人口数量的关系，中国的数据总

    量将达到800EB [14]。如此巨大的数据洪流只有峰值下载速率可达

    20Gbps的5G网络才能承载。同时，部分高频数据关系着人民生产生活

    的安全问题，因此其对网络时延也有极高的要求，也只有5G网络才能

    满足此类需求。例如，江苏移动5G远程驾驶的试验数据显示，当一辆

    远程驾驶的车辆以每小时36公里的速度前进时，按4G网络0.1秒的时延

    计算，从信号发出到车辆做出刹车，车辆还要前进1米，而这1米很有可

    能导致车辆发生碰撞，而试验中的5G网络的时延约为0.005秒，同样的

    情况，从云端发出指令到车辆刹车，车辆只前进0.05米，这和人操控刹

    车没什么差别。

    “5G+”是技术创新的催化剂。技术创新无外乎两种方式：一种是在

    现有技术的基础上寻求突破，产生的新技术可以取代现有技术；另一种

    是与其他现有技术融合在一起，采用融合方式来取得突破。一方面，技

    术本身发展到一定程度，很难再有突破性的进展；另一方面，依靠单一

    技术或从单一视角也很难解决日趋复杂的现实问题。因此，采用融合方

    式寻求技术突破日益成为主要趋势，最典型的例子就是20世纪70年代机

    械技术与电子技术的融合创新。当齿轮的转速和集成电路所能集成的电

    子元件都接近极限值的时候，两种技术有机地结合在一起诞生了机电一

    体化技术，并带来了数控机床、自动化机床等新产品，也将机械加工提升到一个全新的高度。进入数字经济时代，技术融合创新的趋势越发明

    显：一方面，数字技术与工业、农业、制造业等各行业技术相结合，带

    动智能工厂、智慧农业等产业的迅速成长；另一方面，技术以组合的方

    式相互补充和放大，如运用数字技术通过数据建模、数字孪生、3D打

    印等，加快新材料的开发与商用，同时新材料的性能可能优于硅半导

    体，进一步提升数据的计算与存储。“5G+”能发挥主导和催化作用，以

    交叉融合带动各领域技术突破。5G作为新一代通用目的技术，天然地

    具备与其他技术的强烈互补性。通过与AICDE的融合创新，5G网络不

    仅能够变得更加智能，AICDE技术的应用和发展还能得到有效促进，并

    且技术通过相加可以在各领域围绕生活、生产的各大场景孵化更多更高

    质量的新产品和新应用。以“5G+AI”为例，5G能促进人工智能应用发

    展，人工智能也能促进5G智能化升级。相比4G网络，5G主要是在用户

    的吞吐量、端到端时延与连接密度方面有非常大的增强。正是因为这种

    增强，5G网络能承载4G网络现在无法承载的许多智能业务，比如智能

    交通、智能家居、智能电网、智能农业、工业自动化等人工智能驱动的

    智能化业务都可以得到更好的发展。人工智能已经发展了60多年，我们

    的通信网络也不是现在才有的，但5G是运营商面临的最复杂的网络，很多5G网络的维护工作是传统的人工方式无法满足的，这就迫切需要

    引入人工智能手段来支撑5G网络的智能运维。最后是“5G+AI”打造

    的“双核”驱动，二者的交叉融合既能打破数据收集的限制，也能提高挖

    掘数据进而提炼成为有用信息或知识的能力，推动数据的智能开发利

    用，在智慧交通、工业互联网、智慧城市等方面发挥更大的作用，实现

    服务精准化、产品多样化和模式个性化，推动更多的数据驱动型创新向

    经济社会的方方面面拓展渗透，催生出更多的新技术、新业态、新模

    式。

    “5G+”是经济发展的新动能。5G的广泛应用一方面将大幅提升企业

    生产效率，削减原有工作岗位，另一方面将创造大量设备制造、电信运

    营及互联网服务相关的就业机会。咨询公司IHS(埃士信)预计，2035

    年5G价值链本身将在全球直接创造2 200万个工作岗位，其中，鉴于人

    口基数和投入规模，中国新增的工作岗位将占全球工作岗位的43%。据

    中国信通院预测，2020年5G的正式商用将直接为中国创造54万个就业

    机会，2030年该数量将达到800万个；受产业关联和波及效应的影响，2030年5G将创造1 150万个间接就业机会，是直接就业机会数量的1.4

    倍，而5G设备制造和信息服务环节将是就业增长的主要拉动力。据IHS

    预测，制造业将占据5G总产出的28%，成为对5G响应振幅最大的垂直行业，到2035年，制造业将占据5G创造的全部经济活动中的最大份

    额，产出约3.4万亿美元，占5G总产出的28%；信息通信行业位居第

    二，产出超过1.4万亿美元。从应用场景来看，云VRAR、车联网、无

    线家庭娱乐、联网无人机、无线医疗、智能制造将成为市场潜力最大且

    与5G高度相关的六大应用场景。“5G+”将对全球经济增长做出巨大贡

    献。未来20年，5G将在全球经济中全面普及，对全球经济增长产生深

    远而持久的影响。IHS预测，2020—2035年，5G将贡献0.2%的GDP增

    长，为年度GDP创造3万亿美元的价值增量，相当于一个印度的经济

    体。中国信通院预测，2030年5G直接创造的经济增加值约为3万亿元，对当年GDP增长的贡献率将达到5.8%，这些经济增加值主要来自电信运

    营商通信服务的收入、互联网企业信息服务的收入以及设备制造商网络

    与终端设备的收入。据中国信通院预测，2020—2030年，5G拉动GDP

    增长的关键动力依次更迭，初期的主动力是电信运营商5G网络投资和

    各类用户的终端购置支出；中期5G相关服务的GDP拉动效应将超越5G

    相关制造环节；到2030年，各类信息服务商提供信息服务产生的GDP将

    占当年5G对GDP总贡献的一半以上。

    [1] Timothy F. Bresnahan and Manuel Trajtenberg.General purpose technologies:engines of

    growth,1992; Manuel Trajtenberg.AI as the next GPT: a political –economy perspective,2018.

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    华宏勋，等译。北京：北京大学出版社，2004；卡萝塔·佩蕾丝。技术革命与金融资本[M].田

    方荫，等译。北京：中国人民大学出版社，2007.

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    29).https:www.huawei.comminisitegciassetsfilesgci_2018_whitepaper_cn.pdf?v=20180816.

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    17).http:www.199it.comarchives808073.html.[12] 1TB≈1012 B。——编者注

    [13] 1PB≈1015 B。——编者注

    [14] 1EB≈1018 B。——编者注第二篇

    “5G+”：新技术、新架构、新生态第六章

    5G的系统架构及技术基础

    相比前几代移动通信系统的升级演进，5G在系统架构和关键技术

    方面带来的是跨越式、颠覆式的变化，并因此产生了新的服务类型、商

    业模式、衍生效益。5G系统架构的设计充分考虑了5G的需求、场景和

    指标要求，并且采纳和结合了信息技术和互联网领域的前沿思想与技

    术，这使5G系统在大幅提升通信能力的同时也具备了信息技术系统的

    灵活性。为了让大家充分了解5G具有哪些架构特征和标志性的创新，理解它们的设计初衷、技术原理和实现方式，本章将从5G的总体架构

    出发，分无线网、核心网、传输网三个方面进行阐述。

    总体架构

    为充分满足国际电信联盟定义的5G场景与需求，5G通过端到端系

    统性的技术创新，力求构建5G低时延、高可靠、高速率和大连接的新

    能力，以满足个人用户、企业级用户和垂直行业客户差异化的业务需

    求。5G系统示意图见图6–1。注：① BBU意为基带处理单元。

    图6–1 5G系统示意图

    5G终端形态多样，并涵盖各行各业。相对2G、3G、4G时期单一的

    终端形态，5G终端可以是面向大众个人用户的智能手机，也可以是

    VRAR眼镜，还可以是无人机、机器人等新形态。终端的能力也将大大

    增强，如eMBB终端，为了实现更高速率，将支持两发四收(两个发

    射、四个接收)的多天线。接入网引入了CU–DU(集中单元–分布单元)分离的新型架构，以

    实现无线资源的集中控制和协作，使组网方式更加灵活。为降低空口时

    延，提升用户体验，5G空口采用新型的灵活帧结构设计，加快上下行

    转换，减少等待时间，同时子载波带宽增大，最小调度资源的时长减

    少。此外，通过采用新型的波束管理、新参考信号、新编码，采用更多

    的天线、更大的带宽，全面提升5G无线网的能力。

    5G传送网通过引入SDN，实现全局视角智能调度，达到智慧运维

    的目的。引入SPN(切片分组网)，助力实现端到端的网络切片。5G传

    送网采用很多新型技术，进一步降低网络时延，提高交换容量(核心层

    由640GB提升到12.8TB)。

    5G核心网从信息技术化、互联网化、极简化、服务化4个系统设计

    理念出发，推进了架构的变革。信息技术化的设计可以利用低成本、统

    一的基础设施，实现灵活的资源管理和功能的部署。互联网化的设计使

    刚性的网络变得更加柔性、更加灵活，从固定网元、固定连接到动态配

    置、灵活连接。极简化的设计大大提升转发面效率、控制面的容量。服

    务化的新架构可以面向不同垂直行业场景，进行按需配置，实现网络切

    片和边缘计算。

    无线关键技术

    面向多样化的业务需求，5G无线网络进行了全新的设计，具备新

    架构、新设计、新频段、新天线四大关键技术特征。

    新架构(CU–DU架构)

    无线系统的架构在3G、4G、5G中经过了一系列的改动。在3G中核

    心网通过RNC(无线网络控制器)节点控制基站，而在4G中为了降低

    时延，将RNC节点去除，改为基站直接接入核心网。由于5G时代提出

    了新的组网需求，包括多基站协同、网络能力开放、超低时延传输等，在5G中引入了CU–DU的网络架构(见图6–2)。其中，CU(集中单

    元)负责完成实时性较低的高层协议栈功能[RRC(无线资源控制)和

    PDCP(分组数据汇聚协议)层]，而DU(分布单元)完成实时性较强的低层协议栈功能[RLC(无线链路层控制)、MAC(数据链路

    层)、PHY(物理层)、RF(无线射频)层](见图6–3)。

    注：①NodeB为3G基站名称。

    ②eNodeB为4G基站名称。

    图6–2 无线网架构演进

    图6–3 CU–DU功能分割

    从多基站协同的角度来看，使用CU–DU的架构也能够较好地契合

    多基站信息协作的结构。更广泛地说，对于任何异构网(宏站+微站)

    的部署场景，CU–DU的架构都能够在多基站协同方面发挥作用，从而提升空口性能。

    在实际部署中，CU–DU可采用较为灵活的部署方式，既可以采用

    CU、DU合设的方式，也可以采用CU、DU分离的方式(见图6–4)。当

    CU、DU合设时，可采用专用硬件架构，实际功能上类似于传统的

    BBU(基带处理单元)，由主控板和基带板组成。当CU、DU合设时，CU和DU一般只能采用同厂商的设备。当CU、DU采用分离方式部署

    时，CU和DU可能采用不同厂商的设备，此时CU必须采用标准规定的

    接口。当CU、DU分离时，一般建议CU可使用通用服务器架构。

    图6–4 CU、DU的实际部署形态(合设与分离)

    新设计(灵活帧结构)

    5G无线网的另一项新变革在于引入了灵活的帧结构，使用统一的

    空口设计满足不同频段(中低频和毫米波)、不同场景(eMBB和

    uRLLC)以及不同双工方式(TDD和FDD)的需求。相比4G相对固定

    的帧结构，5G帧结构可以采用多种参数(上下行配比、子载波带宽、系统带宽等)灵活适配不同的需求。

    在系统带宽方面，4G单载波最大带宽为20MHz，5G则引入了更大

    的系统带宽：在6GHz以下的中低频段系统中，5G最大系统带宽为

    100MHz；在毫米波频段中，5G最大系统带宽为400MHz。系统带宽的

    增加可以有效应对5G频段普遍带宽较大的场景[如3.5G载频有200MHz

    带宽，毫米波频段经常有吉赫(GHz)级的带宽]，避免不必要的过多

    的载波聚合。在子载波带宽方面，4G采用的是固定15KHz [1]

    的子载波带宽。在

    5G系统中有多种子载波带宽可选：在6GHz以下的中低频段系统中，可

    选用15KHz、30KHz、60KHz的子载波带宽进行数据传输；在毫米波系

    统中，可选用60KHz、120KHz的子载波带宽进行数据传输。

    在帧结构方面，4G采用的是静态帧结构，5G中采用的是可配置的

    静态或半静态帧结构。更进一步，5G系统中还可以配置部分子帧为灵

    活子帧，当实际数据到达时再将其半静态或动态配置为具体的上行或下

    行子帧，这样可有效提升频谱效率以及降低时延。

    在子帧长度方面，在5G系统中，出于在中低频进行超低时延传输

    以及在毫米波频段有效利用时域碎片化资源的动机，相比LTE子帧长度

    为1毫秒的设计，5G引入了更短的子帧设计，长度最短可以缩减到LTE

    的17。短帧不单单是满足国际电信联盟1毫秒用户面时延需求所必需的

    技术手段，而且在后续车联网以及工业互联网的应用中也是必不可少的

    技术手段之一。

    新频段(多频段协同)

    多频段协同主要包含三个方面：一是高中低频段联合组网；二是

    5G与4G频段之间的交互，即SA与NSA方式；三是使用多频段联合传

    输，确保上行覆盖。

    一是针对高中低频段联合组网，5G的生态系统覆盖了从几百兆赫

    (MHz)到几十吉赫的载频范围，这些载频都有各自不同的特性，适用

    于不同的场景。一般来说，5G频段大致可以划分为三个不同的范围。

    · 低频段(一般为2.5GHz以下，例如700MHz、900MHz、1

    800MHz频段)：此频段的网络部署与4G的FDD部署类似；带宽较小

    (20MHz)，天线数目较少(2~4通道)，其主要功能在于提供连续

    覆盖，保证深度覆盖，提供移动性管理以及控制面切换等。

    · 中频段(一般为2.5~6GHz，例如2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz频

    段)：此频段的网络部署与4G的TDD部署类似：带宽较大(如

    100~200MHz)，天线数目较多(8~64通道)，其主要功能在于提供

    基础覆盖，保证全网平均性能。? 高频段(一般指6GHz以上的频段，如24GHz、37GHz频段)：

    此频段的网络部署为全新的部署形态，带宽极大(通常上吉赫级的

    带宽)，天线数目极多(例如1 024天线阵列，通过模拟移相器方式

    降低通道数量)，其主要部署在热点、室内区域，确保单点区域极

    致体验性能。

    5G的组网需要考虑以上三种频段的不同特性，通过混合组网的形

    式尽可能地提高用户体验与保证部署效率。

    二是5G与4G频段之间的协同方面，不同于以往4G只有单独组网的

    唯一方案，5G中引入了两种不同的组网方式，即SA模式与NSA模式，两种组网模式下也涉及不同频段的协同工作。在SA模式下，5G用户一

    般驻留在5G上，只有当进入无5G覆盖的区域时，用户才会回落到4G

    上，在5G与4G之间主要通过核心网交互，这属于4G与5G松耦合的组网

    方式。在NSA模式下，用户驻留在4G上，即在空闲态下从4G接收控制

    面信令，当用户数据到达时，通过4G为用户配置可用的5G并进行相应

    的数据传输，属于4G与5G紧耦合的组网方式(见图6–5)。

    SA与NSA方式各有优缺点。SA可以更好地支持网络切片，而且可

    以使用一些5G特有的控制面设计，但是需要全新的5G核心网，其部署

    依赖5G核心网的产业成熟度。NSA的标准、无线、终端的产业成熟度

    均较好，部署快速，但是其难以支持网络切片等先进特性，控制面时延

    等指标也有待产品和标准的进一步优化。

    注：①eNB即eNodeB，为4G基站名称。②gNB为5G基站名称。

    图6–5 SA模式(左)和NSA模式(右)示意图

    三是多频段联合传输方面，在大带宽系统中，由于终端发送功率有

    限，5G系统的上行边缘速率与4G系统类似，这可能会成为整个系统性

    能的瓶颈与短板。5G中提高上行边缘速率的方法主要是使用更低频率

    的载波来进行上行传输。在NSA情况下，天然地可以使用4G载波增强

    5G更高频段的上行性能，通过上行分流的技术即可将4G和5G的上行载

    波联合进行上行数据传输。在SA情况下，情况较为复杂。一种方法是

    增强终端，如加入高功率和双发等特性；另一种方法是类似于NSA的模

    式，从4G载波中截取一段进行5G的上行传输，这一方法称为上行增补

    载波。

    新天线(大规模天线)

    大规模天线是5G系统的一个重要特征。相比4G系统2~8天线的设

    计，在5G中163264等通道的设备在中频段成为主流(见图6–6)。在

    毫米波频段，更多的天线是主流设计，考虑到成本问题，毫米波频段还

    需要使用移相器等模拟器件来降低通道数，以达到控制成本的目的。

    图6–6 5G天线形态(1664通道)在5G的系统设计中，针对大规模天线主要有三项优化。

    第一项是初始接入信道赋形，5G系统引入了多波束初始接入的功

    能，使初始接入和数据传输能够达到相对平衡的覆盖范围(见图6–

    7)。不过，引入多波束接入也在一定程度上增加了系统的复杂度，包

    括切换与测量时具体测量哪些波束等问题，也都在标准中进行了详细的

    定义。

    图6–7 初始接入信道赋形

    第二项优化是MIMO(多输入多输出)的混合操作模式。在4G系统

    中有两种MIMO的操作模式：第一种是基于信道互易性的赋形，即通过

    测量上行参考信号得到信道信息并赋形；第二种是基于码本的赋形，即

    通过终端反馈得到信道信息并赋形，这两种模式各有优缺点。在5G系

    统中，主要使用的MIMO操作模式是这两种模式的混合，即首先通过信

    道互易性将高维信道(如1664通道)降为低维信道(如两通道)，然

    后通过码本进行反馈(见图6–8)。图6–8 5G的增强MIMO操作模式

    第三项优化是参考信号的全新设计。4G系统中最主要的参考信号

    是CRS(公共参考信号)，其承担了大部分参考信号的系统功能，包括

    精同步、解调、反馈和测量等，是4G系统的核心设计。但是，随着天

    线数目的增长以及异构网络拓扑的引入，CRS的缺陷也逐渐显现，包括

    多天线下的开销、邻小区干扰、前向兼容困难等。鉴于此，在设计之初

    5G系统的参考信号就有意去除了CRS，其承载的功能被分配到多个其他

    参考信号中，包括跟踪参考信号、解调参考信号和信道信息反馈参考信

    号等。通过多个独立功能的参考信号灵活组合与配置，5G系统可以达

    到开销和性能的最优平衡。

    网络关键技术

    5G网络架构变革的主要标志是核心网架构的变化。和4G相比，5G

    核心网在架构、平台、功能、协议等领域实现了革命性变化，其支撑

    5G实现网络的个性化、服务化、大容量、高性能和低成本，具体体现

    为以下4个方面。

    信息技术化：面向云计算基础设施的发展方向，引入功能软件化、计算和数据分离等代表性的信息技术。传统形态各异的专有网络设备，即“网元”，在5G时期变成了可部署在云里的“网络功能”。互联网化：从网元间固定连接的“刚性网络”发展为可动态调整

    的“柔性网络”。引入了基于服务的架构、新的基于HTTP 2.0的核心网协

    议体系。

    极简化：“大道至简”，5G要实现数据转发和用户接入数的“大道”，就需要极简的架构及功能设计，从而尽可能地提升数据转发性能、网络

    控制的灵活性。

    服务化：5G网络的设计是面向垂直行业，其技术的核心是实现“网

    络即服务”。通过网络切片、边缘计算、低时延大连接等实现网络从通

    用化服务到个性化、定制化服务的转变。

    5G核心网的架构标准由国际标准化组织3GPP定义。中国移动在

    3GPP的5G架构研究项目和正式标准化项目中均承担了报告人的角色。

    中国移动牵头的“5G系统架构”国际标准项目获得了全球67家产业界合作

    伙伴的支持，这是第一次由中国公司完成一代移动通信网的架构设计。

    服务化架构

    为实现面向未来近10年的5G业务发展，5G网络架构的设计考虑到

    面向未来的技术，SBA(服务化架构)应运而生。

    5G的控制面基于云计算来部署是业界的共识，这就需要面向“云原

    生”来定义5G核心网的控制面。基于微服务重构控制面，让上层的网络

    功能符合底层的云计算基础设施，是服务化架构的设计驱动力之一。

    服务化架构将复杂的“单体网元”解耦成模块化的“服务”，从而实现

    独立升级、灰度发布，进而大大提升网络敏捷性。这意味着每一个单体

    的网络功能都由若干个服务组成。网络功能的定制和引入如同搭积木一

    样：让小的服务模块按需组成系统化的网络架构。这些服务模块 ......