当前,新一轮科技革命和产业变革方兴未艾,数字化转型席卷全球,以数字经济为代表的新经济快速发展,深刻改变人们的生产生活方式。5G作为新一代信息通信技术领域的引领性技术,加速开启万物互联新时代,是支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键信息基础设施。全球各国十分重视5G发展,纷纷出台相关发展战略,并将其上升到国家战略高度予以推进。
全球5G发展如火如荼
2018年12月1日,韩国三大电信运营商宣布推出5G商用通信服务,拉开全球5G商用序幕,自此5G商用兴起,全球加速迈向5G时代。根据GSA的统计,截至2020年第四季度,全球59个国家的140家运营商提供了5G商用服务。其中,中国建成目前为止全球最大规模的5G商用网络,累计建设5G基站超70万座。全球5G用户超过2.3亿户,其中中国5G用户超过2亿户,占据全球80%以上份额。
5G是构筑万物互联的信息基础设施,支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型,成为赋能经济增长的新动能,带来显著的经济价值和社会效益。根据国际咨询机构IHS的测算,2035年5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出,5G价值链将创造3.5万亿美元产出,并创造2200万个工作岗位。根据中国信息通信研究院的测算,至2030年,在直接贡献方面,5G将带动我国经济总产出、经济增加值、就业机会分别为6.3万亿元、2.9万亿元和800万个。
5G以满足多场景、多指标的强大能力成为新一代信息技术的连接中枢,是推动新一轮科技革命和产业变革的基础信息技术。各国政府对于5G的基础支撑作用也有着一致的认识,例如美国前任司法部长威廉·巴尔称:“5G技术处于正在形成的未来技术和工业世界的中心……正在演变成下一代互联网、工业互联网,以及依赖于这一基础设施的下一代工业系统的中枢神经系统。”《欧洲5G行动计划》中也提到,“5G技术是产业变革的关键使能器……在交通、医疗、制造、物流、媒体和娱乐等诸多领域将掀起创新的商业模式浪潮”。日本将5G定位为“构成经济社会与国民生活根基的信息通信基础设施”。
既往的移动通信技术大多与固网一起包含在国家宽带战略中,未曾被单独提出作为国家战略,5G作为移动通信技术被多国作为专门的国家战略加以推进比较罕见,这表明5G具有重要战略意义且成为各国共识。多国将5G上升到国家战略高度,从顶层的角度出发,对产业发展的重点领域和主要方向进行部署。例如韩国于2013年发布《5G移动通信先导战略》,并于2019年推出《实现创新增长的“5G+”战略》;日本2016年发布《2020年实现5G的战略》,并于2020年发布《Beyond 5G推进战略纲要》;欧盟发布《5G行动计划》,并带动欧洲24个国家发布各自5G战略;美国分别于2018年和2020年发布《5G FAST Plan》和《美国5G安全国家战略》等。
主要国家5G发展战略分析
加大频谱资源供给力度
中频频谱是全球运营商公认的5G网络“黄金”频段,也是各国5G商用中主要使用的频谱。日本、韩国及部分欧洲国家是中频频谱部署的领先者,不断追加频谱资源供给。欧洲5G部署的主要中频频段是3.4GHz~3.8GHz,已经有10多个欧盟成员国进行了5G中频频谱分配,还有更多的成员国计划在2020—2021年进行中频频谱拍卖。韩国于2018年向三大运营商拍卖了3.5GHz频段的280MHz带宽的中频频谱,从2020年下半年开始重耕当前用于卫星通信的3.7GHz~4.0GHz频段,将其用于5G。日本于2019年为四大运营商在3.7GHz和4.5GHz频段,共分配了600MHz带宽的中频频谱。美国是唯一在5G发展初期以毫米波频段为主部署5G的国家,目前正在加快中频频谱分配步伐。为摆脱中频生态落后的局面,美国开始大力布局中频频谱,于2020年7月启动首次5G中频频谱(3.55GHz~3.65GHz)优先访问许可证拍卖,并于2020年12月8日拍卖C波段(3.7GHz~3.98GHz)的280MHz频谱,并计划将原本用于军事用途的3.45GHz~3.55GHz频段频谱开放商用。这些举措实施后,美国有望在3.45GHz~3.98GHz范围内,为5G提供530MHz频谱,可以用于更高容量的5G网络建设。
毫米波具有高带宽、频谱资源丰富和时延小等优势,可较好地满足超大容量并发的业务需求,目前全球已有多个国家进行了5G毫米波频谱分配。截至2020年9月,北美、亚太、欧洲等多个区域进行了毫米波频段的频谱分配,主要集中于26GHz和28GHz两个频段。美国领衔全球5G毫米波部署,是毫米波频段分配最早、最全的国家。目前,美国已完成24GHz、28GHz、37GHz、39GHz和47GHz频段的拍卖,共为5G新增了5GHz毫米波频谱。欧盟协调使用26GHz频段用于5G服务,成员国按计划推进频谱分配。目前部分国家已完成毫米波频谱分配,另有部分国家(如意大利、芬兰)虽然受到新冠肺炎疫情的影响,但仍在推进毫米波分配工作,计划于2021年进行毫米波频谱拍卖。日、韩借鉴美国频谱策略,较早开展5G毫米波频谱分配,集中于28GHz频段。早在2018年6月,韩国就向三大运营商拍卖了28GHz频段的2400MHz带宽的5G频谱;日本于2019年4月完成了28GHz频段的频谱分配工作,四家运营商每家各得400MHz频谱。亚太其他地区(如澳大利亚以及东南亚部分国家)的运营商计划于2021年开始5G毫米波部署。
除了分配频谱资源外,多个国家还通过各种技术手段实现移动频谱共享。一是通过专门的接入系统共享频段,例如美国将3.5GHz指定为共享频段,通过专门的接入系统防止其他用户干扰现有军事用户。二是利用人工智能技术实现共享。例如美国国家标准技术研究院(NIST)计划采用机器学习技术,帮助包括5G在内的无线网络更有效地选择和共享通信频谱。三是利用区块链技术实现共享。例如美国FCC提出6G将采用更智能、分布更强的基于区块链的动态频谱共享接入技术,而不再通过集中式的共享数据库来支持共享频谱接入,以提升频谱效率,进一步增加接入等级、接入用户数量等。
多措并举减轻网络建设压力
小基站的大量、密集部署是5G网络建设的重要环节,欧美等国家通过设置新法令简化小基站部署流程,加快网络密集化进程。美国管制机构FCC简化了地方政府对于小基站部署许可和选址流程,并计划在2025年之前,部署80万座5G小基站;原有审批流程普遍需要1~2年,新法令将缩短至60~90天。美国多个州提出了简化街边设施上部署小基站设备的法案,对地方政府收费实施限制。欧盟于2018年11月通过了新的欧洲电子通信准则,提出简化小型基站部署条件和相关规定,以降低部署超密集网络的成本。北欧五国也在联合发布的5G合作协议中提出,消除5G网络部署过程中的障碍,尤其是基站和天线的建立。
光纤基础设施扩容是实现网络密集化发展的重要支撑,因其容量大、可靠性高,被视为连接小基站的最为理想的回传网类型。因此,许多国家都统筹推进光纤网和5G移动网络建设,将光纤网建设作为发展5G战略的重要一环。例如英国政府认为推动光纤发展是发展5G的优先事项,对新型光纤网基础设施建设的企业实行5年税收优惠,伦敦市还开发了标准化通行权工具包,以便高效地部署光纤基础设施。美国运营商Verizon连续3年(2018—2020年)每年部署约2000万千米光纤,以增加无线网络容量和降低延迟。
大量小基站建设、现有无线接入网和核心网改造、更多的与小基站连接的回传网建设,将显著提升5G的投资。管制机构通过限制费用、共建共享等方式减轻运营商投资压力。例如美国FCC限定了市政府对于部署小基站收费标准,使用现有电线杆费用为500美元,安装新电线杆的费用为1000美元。奥地利管制机构发布立场文件,鼓励5G网络共享。韩国通信部也要求其三大运营商合作部署5G技术,以在既定商用时间推出服务。法国管制机构Arcep也评估了共享小基站网络可能性和机会,以指导5G网络部署。
加快技术研发部署和创新
自2019年以来,美、日、韩及欧盟等密集发布6G战略及技术研发计划,积极布局,加快推进下一代移动通信发展。
美国同步推进技术研发与频谱开放,积极布局6G。特朗普政府于2019年2月就曾表示,“要跨越5G,加快6G技术研发”。美标准化组织美国电信行业解决方案联盟(ATIS)于2020年5月发布报告,号召美国“政、产、学”各方应协同推进6G标准化、商业化,确保美国在6G创新发展中的领导地位。在具体推进中,一方面,美国先行开展技术探索,资助高校进行研究攻关。美国DARPA于2018年启动太赫兹通信及传感融合技术研究,同时通过资助纽约大学等顶尖高校,开展太赫兹传输技术、微型芯片等研究攻关。另一方面,美国为太赫兹试验开放专用频段。2019年3月,FCC全球率先宣布开放太赫兹频段(95GHz~3THz)用于技术实验,随后于6月发放为期10年的试验频谱许可,在频谱紧缺的情况下为6G研发提供基础资源保障。此外,美国成立产业联盟,推动建立6G产业领导地位。2020年10月,美国电信行业解决方案联盟宣布成立名为“Next G Alliance”的6G产业联盟,成员包括多家运营商、芯片制造商、设备制造商和服务提供商等产业链企业,聚焦于研发、制造、标准化和市场等多个方面,将制定6G国家路线图,确立6G技术核心优先事项,以影响政府政策和投资,并促进下一代移动通信技术商用化。
欧洲超前探索6G技术,扩大研发投资规模。作为全球最早关注6G发展的地区之一,欧洲一方面超前探索6G技术预研。欧盟早在2017年就曾发起6G技术研发项目征询,随后9月启动了为期3年的6G基础技术研究项目,包括下一代纠错码、先进信道编码、调制技术、太赫兹技术等。芬兰奥卢大学于2019年9月组织发布全球首份6G白皮书,指引未来6G发展方向。另一方面,加大项目投资力度,欧委会拟定于2021年启动新一期“欧洲地平线”研究项目,计划投资1000亿欧元用于推动包括6G在内的关键技术及产业发展,预计其中将有超过25亿欧元用于6G技术研发。
日本依托半导体、光器件等产业基础优势,支撑6G技术突破。日本吸取5G发展相对滞后的经验教训,积极谋求6G时代的创新引领。一方面,日本总务省于2020年6月发布《B5G推进战略纲要》,作为全球首份国家级6G综合发展战略,提出“2025年逐步完成基础技术研发并启动3GPP国际标准化,2027年开始6G技术试验,2030年实现6G商用服务”的时间规划,同时明确各项研发工作,为系统推进6G给予清晰指引。另一方面,日本企业利用半导体、光器件、基础材料等产业上游的领先优势,加快突破6G关键技术研发。2019年10月,日本NTT联合索尼公司,与美国英特尔签署6G研发合作协议,致力于研制低功耗光驱芯片技术。2020年初,NTT利用磷化锢半导体化合物,率先研制出6G超高速芯片,可在太赫兹频段实现短距离下100Gbit/s的超高速传输速率。
韩国“政、产、学、研”配合紧密、推进有序,抢抓6G发展主导权。2020年1月,韩国政府宣布“目标将于2028年全球率先商用6G”,决心引领全球6G发展。为此,韩国加强国内“政、产、学、研”各方协力合作,有序推进6G发展。一方面,韩国政府超前布局6G,发布6G研发战略。早在2019年4月,韩国政府联合学术界、产业界顶级专家举办6G论坛,正式宣布组建6G研究团队。2020年8月,韩国政府发布《引领6G时代的未来移动通信研发战略》,计划从2021年开始的5年内投资约11.7亿元研发6G技术,专注于6G国际标准并加强产业生态系统。另一方面,韩国科技巨头企业联合研究机构,开展6G技术预研及标准化。2019年1月,LG率先联合韩国先进技术研究院组建“6G研究中心”,旨在引领6G全球标准化。三星于同年6月新设“新一代通信研究中心”,加强6G技术及标准化研究,并携手SK电讯共同探索6G商业模式。2020年7月,三星发布6G白皮书,在系统总结其研究成果的同时,与韩国政府6G布局规划形成呼应,凸显其国内“政、产、学、研”配合之紧密。
5G融合应用政策
5G应用尤其是行业应用是5G成功发展的关键,也是下一阶段5G部署领先国家发力的重点。因此,主要国家均为5G应用创新发展创造良好政策环境,推动重点行业借助5G技术升级,鼓励垂直行业开展应用和商业模式创新探索,积极引导新应用和新生态发展。
目前德、英、日等传统工业强国为5G专网分配专用频段,以期通过5G专网巩固传统产业优势。德国于2019年11月开放3.7GHz~3.8GHz频段的5G专网许可证申请,鼓励行业用户开展5G专网在工业、农业、林业等行业中的应用探索,截至2020年6月,已有包括博世、宝马、巴斯夫、西门子、汉莎航空等在内的50余家企业获得5G专网许可。2019年7月,英国开放1800MHz、2300MHz、3.8GHz~4.2GHz、24.25GHz~26.5GHz四段专网频段供行业用户申请,同时为满足行业用户的个性化业务需求,英国允许行业用户按区域(半径50米的圆形区域)或单基站申请专网许可证。日本于2019年公布5G专网频段为4.6GHz~4.8GHz和28.2GHz~29.1GHz,但由于目前部分频段有其他业务占用,仅开放28.2GHz~28.3GHz供行业用户或地方政府申请,富士通和三菱电机已通过5G专网打造自动化、智能化工厂,与此同时,东京都政府成为首个获得5G专网许可的地方政府,未来将大力推动东京都范围内5G网络的独立部署和商用场景的持续拓展。除已开放专网频段申请的德、英、日三国外,荷兰、瑞典、比利时、卢森堡和智利都已计划为垂直行业分配5G专网频段,且均位于中频频段。
部分国家出台5G与相关行业融合发展战略,利用5G的巨大赋能作用,带动经济短板行业升级,实现经济的高质量发展目标。例如韩国通过5G带动服务业发展,推动经济结构转型升级。服务业是韩国经济发展的短板,韩国曾推出数个服务业先进化方案,但收效甚微。在韩国推出5G通信服务不久,韩国政府就发布了国家层面的《实现创新增长的“5G+战略”》,着眼于建立基于5G的各种核心智能服务,如无人驾驶、人工智能、智慧工厂、智慧城市等,加速5G技术在新领域和新产业的应用,以5G引领产业结构的转型升级。我国积极推动5G与工业互联网融合,推动工业数字化、网络化、智能化升级。我国政府对5G和工业互联网融合发展高度重视,从中央到地方出台了一系列政策和支持措施,引导5G和工业互联网融合创新,加速新型工业化进程,支撑经济社会数字化转型。
5G将重构商业模式,各国通过多种方式加快探索,积极推动5G测试床和试验项目以激发新的业务模型。例如英国发布“5G测试床和试验项目”,目标是在工业、交通、旅游、医疗、农业等行业中测试5G技术以创造新的应用和服务;韩国2018年投资2740亿韩元(约合2.54亿美元)用于在公共部门开展紧急服务、救灾、医疗、行政、国防等5G试验项目。部分欧洲国家为了发展车联网和自动驾驶,还签署了一系列协议,加强协作探索。例如西班牙和葡萄牙建立的比戈和波尔图以及埃武拉和梅里达联合走廊,保加利亚、希腊、塞尔维亚建立的塞萨洛尼基-索菲亚-贝尔格莱德走廊等。此外,多国政府还通过加大政府投入方式加快5G应用产业化,例如韩国政府率先在公共服务领域应用5G技术、政府设立并主导应用项目、政府先行投资带动私营部门加大投入等。
加快推进我国5G发展
适度超前推进网络建设
覆盖完善、技术先进、品质优良的5G网络是5G发展的前提和基础,主要国家和地区均综合运用多种措施降低网络部署门槛,加快网络建设进度。我国应发挥5G“新基建”核心作用,使5G网络建设与物联网、数据中心等信息通信基础设施协同布局,适度超前推进5G网络建设,落实公共基础设施开放共享、优惠电价等支持政策。加快推动端到端网络切片、边缘计算等技术解决方案成熟,突破网络供给能力瓶颈。
加快推动应用落地推广
应用是5G发展的关键环节,行业应用是5G应用的重点。当前,应用发展受到各国关注,工业、医疗、汽车等成为重点应用领域。下一步应聚焦应用关键环节,突破行业壁垒,加快推进应用发展。一是有序推动5G在医疗、能源、媒体、自动驾驶等领域深度应用,探索形成可复制、可推广的商业模式。推动5G行业模组规模化发展,降低5G应用成本和门槛。二是加快5G虚拟专网研究,借助5G行业虚拟专网的部署模式,充分复用公网成熟的5G网络资源和产业链,推动形成产业各方共同参与的5G行业虚拟专网标准。三是大力推广5G行业应用,推动成熟5G行业应用率先在政府及公共机构中采用。
开展下一代技术研发布局
目前,主要国家和地区纷纷开展下一代技术研发布局,加紧抢占未来移动通信技术发展制高点。建议我国深入开展B5G演进技术和6G创新技术研究,发挥新型举国体制优势,推进“政、产、学、研”紧密配合,发挥重点平台的组织协调作用,面向超高可靠、超低时延无线网络演进技术方案等开展研究;培育面向6G的移动信息网络创新技术,开展超高效能无线传输、太赫兹等技术研发布局。
深化国际交流合作
我国移动通信取得的长足发展,离不开与全球移动通信产业的密切合作。同时,我国为全球范围内移动通信技术的发展和服务的普及贡献了积极力量。下一步,我国应进一步加强国际合作交流,搭建多种形式的交流平台,在技术创新、标准制定、产品研发中强化国际合作。同时扩大我国5G市场开放,鼓励外资企业在我国5G发展中获利。此外,推动建立5G国际安全共识,通过双边、多边机制加强5G安全应对策略探讨,强化安全信任机制建设。
当前,5G发展仍处于商用初期,赋能千行百业、全面支撑经济社会数字化转型潜力巨大、前景广阔。未来,各国将持续推动5G安全、绿色、健康发展,借助5G技术应对社会、经济和环境的发展问题,推动实现更美好和更可持续发展的蓝图。