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5G关键技术应用及市场发展分析

导读: 本文从2017年5G标准进展、各国5G频谱规划以及主流运营商的5G商用时间表等方面进行分析,认为5G产业链正在加速成熟,5G商用越来越近。

近日,中兴通讯执行副总裁、CTO徐慧俊在《中兴通讯技术》2018年第一期发表了题为《5G商用,蓄势待发》的署名文章。

文章从2017年5G标准进展、各国5G频谱规划以及主流运营商的5G商用时间表等方面进行分析,认为5G产业链正在加速成熟,5G商用越来越近。5G相关的关键技术已经得到充分验证,如:大规模多输入多输出(Massive MIMO)在Pre5G中商用;基于网络功能虚拟化(NFV)架构的云化网络方案在4G网络中商用;5G承载的软件定义网络(SDN)架构、灵活以太网(FlexE)/灵活光传送网(FlexO)等趋于成熟;5G端到端(E2E)网络切片、自动化运维、人工智能(AI)等关键技术也将助力5G网络运营。分析了中国在5G产业进程中发挥的作用,并展望5G未来的发展进程。

以下是文章全文

“4G改变生活,5G改变社会。”5G不仅仅是带宽的提升,而且是一次颠覆性升级,是人与人通信向万物互联的转变,是整个社会数字化转型的基石。移动超高清视频、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)等大视频应用推动网络带宽需求大幅提升;工业自动化、无人驾驶、网联无人机、远程医疗、智能交通、智能电网等行业应用逐步兴起,也对网络提出了超高可靠性、超低时延、海量连接等特殊场景需求。5G将开启万物互联、无限遐想的新时代,整个社会对5G时代充满期待。

一、5G产业环境趋于成熟

1.5G标准化进程不断加速

自4G产业走向成熟时起,国际标准组织和主流运营商逐渐将产业发展重心聚焦到5G的标准制定上,第3代合作伙伴计划(3GPP)、国际电信联盟(ITU)、下一代移动通信网络联盟(NGMN)等标准组织分别在2015年先后启动了5G相关的标准制定工作[1-3]。2017年12月21日,3GPP的5G新空口(NR)首发版本——R15非独立组网(NSA)核心标准正式冻结。这是5G标准的重要里程碑,标志着不久的将来将进入5G网络建设的规模验证和预商用阶段。

5G标准比前面的1G、2G、3G、4G标准都更为统一。业界吸取了移动通信技术发展的经验教训,合力推动形成统一的5G标准,避免了各种利益集团之间的纷争。这是5G标准能够不断提速的重要原因,也使得未来5G在基站、终端、芯片等各方面都能够更为统一,5G产业链将更加容易成熟。

2.各国政府陆续出台5G频谱规划

各国政府均将5G网络建设提升到信息化产业的战略高度,从全球5G试验进度来看,美国、韩国、日本、中国将成为首批部署5G网络的国家,欧洲紧随其后。中东地区部分国家也有快速部署5G网络的需求,如阿联酋将在2020年举办世博会,卡塔尔将在2022年举办世界杯,这些都将刺激5G网络部署需求。非洲大多数国家4G普及率仍较低,5G部署计划将相对滞后。

以中、美、日、韩、欧为代表的多个国家和地区分别发布了3.5 GHz、4.9 GHz附近的中频段以及26 GHz、28 GHz附近的高频段的5G频谱规划,抢占5G发展先机。中国在2017年11月确定将 3.3~3.6 GHz和 4.8~5 GHz中频段作为5G频段。

3.5 GHz已经成为大多数运营商首选的5G建网频段,未来可以应用于全球网络漫游的5G频段。5G网络建设需要同时兼顾覆盖和容量,3.5 GHz频段借助大规模多输入多输出(Massive MIMO)等天线技术,覆盖范围可以媲美1 800 MHz,运营商可以复用现有站点来建设5G网络。高频段具有大量连续频段,频谱资源丰富,但网络覆盖存在挑战。

3.主流国家和运营商纷纷明确5G商用时间表

5G已经成为全球运营商发展的焦点,全球51家运营商积极开展5G技术验证和部署试验,以中、日、韩为主的亚太地区最多,共有22家,欧洲16家,北美7家。其中有23家运营商已经发布5G网络商用时间表,亚太10家,欧洲5家,北美4家。从发布时间表来看,美国、韩国将率先推出5G商用服务。

中国三大运营商2017年分别在北京、上海等10多个城市启动5G试验。中国移动2017年6月提出服务化架构(SBA)正式纳入3GPP 5G核心网统一架构,2017年底制定切片分组网(SPN)企业标准,并与中兴通讯等厂家完成SPN第1阶段测试。中国电信2017年8月发布《中国电信5G创新示范网白皮书》。中国联通于2017年6月完成首个5G在3.5 GHz和1.8 GHz的双频试验,并联合中兴通讯在深圳开通5G NR外场测试。中国三大运营商的5G试验网已经全面启动,2018年将启动面向商用的大规模组网试验,2019年进入预商用阶段,2020年进入规模商用阶段。

美国规划到2020年为1亿家庭提供无线宽带服务,两大运营商在2016年初就启动了在高频段面向固定场景的5G测试工作。2017年,AT&T在印第安纳波利斯的部分地区推出5G演进网络;Verizon向亚特兰大、达拉斯等11座城市的特定用户提供高速5G网络。两个运营商均计划在2018年面向全美推出固定5G通信服务。

韩国成立“5G Forum”,推动5G移动通信进展,计划2020年推出全面的5G商用服务。SKT在2017年6月成功展示3.5 GHz频段的5G通信,在2017年底前进行规模预商用5G网络部署,计划在2018年冬奥会期间开启5G试验网商用服务。

日本计划在2020年东京奥运会前商用5G移动通信服务。Softbank在2016年9月宣布启动5G项目,并于2017年6月与中兴通讯开展了基于4.5 GHz的5G外场试验,且成为全球首家将Massive MIMO技术正式投入商用的运营商。

德国发布了5G国家战略,借助于5G建设,拉动电网、智慧城市等数字基础设施建设。DT在2015年2月成立了5G创新实验室,2017年在柏林成功部署了基于最新3GPP标准的5G NR网络连接,并计划在2018年试运行5G网络,为广泛商用部署做准备。

从目前开展5G测试的情况来看,各国运营商对5G应用场景的关注点存在明显差别。中、日、韩运营商重点关注增强型移动宽带(eMBB)场景,欧洲运营商关注5G在垂直行业的应用,美国运营商更关注固定无线接入场景应用。

综合5G标准进展、各国5G频谱规划、主流运营商公布的5G商用时间表来看,2017年在5G标准、频谱规划、5G关键技术验证等方面均取得了突破性进展,整个5G产业链正加速成熟,2018—2019年将成为5G预商用阶段和小规模商用阶段,2020年将逐步进入5G规模商用阶段。5G正向我们走来。

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