5G中国梦

2015年3月5日，在西班牙巴塞罗那举行的世界移动通信大会上，工作人员用5G信号来指挥机器人。

怎么？4G还没用上，5G就要来了？是的，这就是通信业发展的现实，它总是比目前的需要，提前至少十年。根据国际通信业目前达成的共识，最晚到2020年，5G就要开始投入应用，美国、韩国甚至把5G应用的时间提前到2018年。

5G时代是什么样？最直观的体验，就是可以几乎不受限制地传输大量数据文件，瞬间下载一部电影，在线视频、3D电影和游戏等高带宽应用也将流畅无阻。

但是，这仅仅是对5G时代最为粗浅的认识，更重要的是，它会让万物互联成为现实，从无人驾驶飞机、无人驾驶汽车，到智能家居、智能穿戴设备、工业机器人，目前通信网络在传输效率、可靠性上所存在的阻碍智能设备互连互通的弱点，都必须得到解决。

在9月24日召开的中国信息通信展“创新迈向5G”专题研讨会上，工信部信息通信发展司司长闻库指出，5G将成为构建未来信息高速公路的重要基础设施，5G不仅会进一步提升移动互联网的用户体验，还会满足未来海量物联网设备的联网需求，发展空间极其广阔。

当然，要实现5G的目标，不会像从1G到4G的演进过程一样，通过采用某一种先进的传输技术就可以解决，而需要一整套关键技术的共同进步。在国际上5G标准的形成过程中，中国正竭力走在前列。　

从1G时代的空白，2G时代的跟随，到3G时代实现突破，4G时代实现与国际同步，中国的目标，是在5G时代要实现引领。首要的目标，就是在国际标准的形成过程中，拥有中国的话语权。一个好消息是，国际电信联盟已经把中国为5G标准所起的名称，采用为未来5G的名称。当然，这只是第一步。

“这首先是我们的名字起得比较好。”在财新记者采访的专家看来，这更加是国际社会对中国对于5G时代所做准备工作的认可，但要在未来的5G时代拥有真正的话语权，还需要更多实力上的比拼。

什么是5G

移动通信自20世纪80年代诞生以来，经过30多年的爆发式增长，已经成为连接人类社会的基础信息网络。从最早“大哥大”时代每秒钟数十千字节的传输速度，到3G时代、4G时代每秒钟数十兆的流畅体验，移动通信不仅深刻改变了人们的生活方式，而且已成为推动国民经济发展、提升社会信息化水平的重要引擎。

随着4G进入规模商用阶段，面向2020年及未来的第五代移动通信将如何升级，开始列入移动设备制造商和运营商的时间表。

5G时代将是什么样？对于普通用户来说，5G带来的最直观感受必将是网速的极大提升。目前4G的峰值传输速率可以达到每秒100M，而5G的峰值速率将至少达到每秒10G。也就是说，利用4G网络下载一部电影可能会用1分钟，而用5G下载一部高清电影只需1秒钟。

上网更快，仅仅是5G时代最直观的一部分。爱立信研究院中国无线研究实验室总监王亥博士对财新记者说，5G时代，需要针对更多的应用场景，不仅是扩展的移动宽带，还包括其他的业务类型，包括物联网，车联网、传感网、工业控制等领域。

可以说，相对于4G时代，5G时代的要求将不仅仅是网络速度的倍增。中兴通讯无线品牌总监刘守文介绍说，如果说4G大部分是为人类的通信服务，5G担负的很重要的使命，除了继续为人类服务，更多是为了满足物与物、人与物之间信息的交互。

在10月14日高通公司举行的一场研讨会上，高通公司用“A Connectivity Fabric for Everything”（一张连接所有东西的网络）来形容5G。

按照目前国际上制定的目标，要求5G的系统容量要提升1000倍，比如现在一个小区容量100兆，就要提升到100G，对于单位面积内的接入量，也有大幅度的提升，这远远超过人类分布的密度，其目的就是针对物联网的应用。

当然，除了峰值速率，5G时代用户体验速率也需要提升，现在4G时代每个人的传输速率达到每秒30兆-40兆就能够满足需求，但是未来在物联网中，针对自动驾驶汽车、无人飞机、智能机器人，无线接入数据云的要求，对于用户速率也提出了更高的要求。

全球关于5G的研究是从2012年开始的，中国则启动于2013年。今年6月，国际电信联盟（ITU）在美国加州圣迭戈举行的工作会议上，公布了5G技术标准化的时间表：第一阶段，到2015年底完成宏观描述；第二阶段是2016年到2017年底进行技术准备；第三阶段，从2017年底开始，各国和国际组织可向ITU提交候选技术，并力争达成一致，2020年底ITU将发布正式的5G标准，并进入商用。

ITU初步归纳了5G系统的三类典型应用场景：移动宽带增强、低功率海量连接和低时延高可靠。其中，移动宽带增强进一步可以细分成两个子场景，即广域连续覆盖和高容量热点。前者以保障用户的移动性和业务连续性为目标，为用户提供随时随地的高速业务体验。后者则体现在类似赛场和音乐会的大型集会场所之中，为用户提供极高的数据传输速率，满足极高的流量密度需求。

低功耗大连接场景主要面向智慧城市、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/平方公里的连接数密度指标，还要保证终端的超低功耗和超低成本。

低时延高可靠场景主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求，这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求，需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性。

工信部科技司高技术处调研员董晓鲁告诉财新记者，现在大家对于5G的概念是一个认识的过程，原来是面对老百姓、移动互联网，现在除了对于传输速率的要求，对于延时的要求更短，可靠性要求更高。这主要用于控制领域，针对物联网领域，例如车联网、物联网，连接数量上、连接密度上需要有所提高，用户在移动中能够实现的速率也要更高。

而且，以前总是强调峰值速率，在5G时代更强调用户体验速率，就是随时随地都可以达到很高的体验速率。在4G时代，用户的体验速率大约是10多兆，中国提出5G时代至少需要提高到100兆以上，韩国甚至提出了1G的体验速率。因此，从技术上需要一些解决方案，尤其是小区边缘体验速率的改善。

不久前，中国移动正式发布了2020年技术愿景：未来5G峰值速率可达20Gbps，达到4G的20倍；用户体验速率可达1Gbps以上，是4G的100倍；空口单向时延低至1毫秒以内，约4G的五分之一，能效要达到4G的100倍以上。

如果说2G、3G、4G重点解决人和人通信的问题，那么，5G时代主要是人和人、人和物、物和物的通信问题。

一位在华为无线产品线负责5G研发的专家告诉财新记者，5G会帮助我们解决现有技术无法解决的挑战，带来超高连接数、超低时延、超大带宽，这些特征会让未来5G网络不仅是通信网络，它将成为未来数字世界的关键基础设施，搭建一个广阔的技术平台，并催生新的应用、新的产业，甚至新的商业模式。“5G意味着一场技术革命，同时也意味着一场商业革命。”

5G如何实现

从第一代到第四代的移动通信系统，基本上都是以标志性多址技术+典型业务类型作为其断代依据，但到了5G时代，它的标准将不仅仅是传输速率的提高，还被赋予更多的应用场景，所以5G实现的技术路径，也不是一种单一技术的突破能够解决所有问题。

大唐移动LTE产品总工程师蔡月民对财新记者说，传输技术上的进步，实现了从1G到4G的飞跃，但是到了5G，没有单一的技术可以完全支持，5G体现了一种技术融合的整体效果，在网络架构上需要更灵活，需要软件可编程，不像原来一种特定的传输技术就可以把一代确定下来。

董晓鲁告诉财新记者，现在大家普遍认为，5G应该是一个关键指标加一组关键技术。而按照中国IMT-2020组织提出的愿景，其标志性能力指标为“Gbps用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址技术、全频谱接入技术和新型网络架构。

其中，大规模天线阵列是在现有多天线基础上，通过增加手机的天线数可支持数十个独立的空间数据流，将数倍提升多用户系统的频谱效率；超密集组网通过增加基站部署密度，可实现百倍量级的容量提升；新型多址技术通过发送信号的叠加传输来提升系统的接入能力。

全频谱接入技术通过有效利用各类频谱资源，可有效缓解5G网络对频谱资源的巨大需求，6GHz以下频段因其较好的信道传播特性可作为5G的优选频段，6GHz-100GHz高频段具有更加丰富的空闲频谱资源，可作为5G的辅助频段。

在高通公司提出的5G发展方向中，不仅认为同时连接目前的LTE频谱和30GHz以上的低频与高速毫米波的链路重要，为了提高网络接入性，还要支持终端间的通信（D2D）以及跳频通信。

新型网络架构，则可以实现以用户为中心的更灵活、智能、高效和开放的5G网络。目前4G网络主要是为支撑移动互联网设计的，网络架构不够灵活和高效。5G网络架构将根据不同业务的差异化需求，基于一个物理网络提供多个虚拟化的网络切片，满足不同行业的要求。

王亥告诉财新记者，目前从核心技术的定义上，国际上还没有定论，属于标准化之前的百家争鸣阶段。大致上这些技术分为两个组成部分，一个是具有后向兼容性的LTE演进技术，一个是打破后向兼容性的新的接入技术。

“目前就是在3GPP的平台上做的，正式的开展都是在2016年后开始。”他说，目前各个厂商都各有侧重，具体的方向还没有完全融合，需要拿到国际平台上讨论，形成共识后才能形成标准。

上世纪末成立的3GPP（第三代合作伙伴计划）组织，在3G、4G标准的形成过程中起到了举足轻重的作用，也拥有目前最成熟的移动通信技术，因此它也致力于把现有技术进行升级，以满足5G时代的需要。中国的华为、中兴、中国移动等企业都是3GPP组织的重要成员。

王亥认为，在2018年底，第一阶段新空口会出来，第一阶段还是照顾移动宽带。2019年底，第二阶段新空口标准就应该包含对于物联网更好的支持，如传感器物联网、工业控制物联网、频谱技术、多天线技术等。

空口即基站与移动终端之间的接口，每一代通信技术都会提出新的空口技术。

据来自华为的专家介绍，5G的新空口要解决两个问题，首先是能够同时支撑移动互联网和垂直行业，能够适应各类业务的统一空口技术；第二是提升频谱效率。华为提出的5G成套新空口技术，在不增加天线和站址的情况下，就已能够实现3倍频谱效率提升。

目前在频谱方面，产业界基本有一个共识，到2020年左右还需要1000兆赫兹左右的频谱，但是目前得到3GPP组织官方认可的频段最高就到3.5GHz，一个载波最多只能有20兆赫兹左右，而到了5G时代，一个载波可能需要达到100兆到200兆赫兹，因此需要开发在更高频段的应用。

2014年6月，爱立信在实验室就展示了15GHz的频谱利用，达到每秒5G比特的速率，最近已经开始到室外进行测试。不过，在王亥看来，大规模商用的话，作为官方认可的5G频段，2019年才会定下来哪些高频段分给ITU使用。

“15GHz也好，28GHz也好，要看移动通信行业能够争取到多少高频频段。”他说，当然，从行业利益上讲，希望有一个全球一致的频段，这样对于整个产业链都很方便。“现在LTE的频段就很分散，产业链承担的成本就很高。”

在IMT-2020无线技术组大规模天线技术组组长、大唐电信科技集团苏昕博士看来，几种关键的技术，它们很大程度上都是现有技术思路的演进，或者说极端化：多天线从多到更多、网络覆盖从密到密集、宽带系统从宽到更宽。

在他看来，3GPP可能会延续4G时代的技术演进路线，因此5G系统难免有浓厚的LTE气息。当然每一代技术都是在上一代技术中逐渐改善发展，从量变到质变的，4G的核心技术之一MIMO（多输入多输出）就在3G中验证再在4G使用。目前F-OFDM技术被认为是5G备选核心技术之一，F-OFDM正是基于4G核心技术OFDM（正交频分复用）进行改进的。

5G时代还有一个4G、3G、2G无法媲美的愿景，即实现真正的全球标准，即允许游客在世界任何地方使用自己的手机，而无需在当地购买和更换SIM卡。当然，这还要看各企业和机构在国际平台上博弈的结果。

如何引领

电信业早就流传着一套企业评级体系，大概是说，一流企业卖标准，二流企业卖技术，三流企业卖商品。事实上，谁掌握了通信业的标准，谁就能掌控世界范围内的话语权，而且这种标准的制定和推广就像一场战争，不仅决定于标准质量本身，更决定于抢跑优势和推动力度。

也是因为看到了话语权的重要性，中国政府提出了“3G跟随、4G同行、5G引领”的口号，希望在漫长的跟随过程之后，在5G时代成为引领者。

董晓鲁说，中国可以说在4G时代基本赶上国际水平，现在说5G时代要引领，也就是在国际标准的形成上有一定的主导能力。

今年6月，国际电信联盟（ITU）在美国加州圣迭戈举行的工作会议上，正式把中国提出的“IMT-2020”作为5G技术的正式名称，ITU针对5G确立的应用场景模型以及制定的系统需求与技术指标，也在很大程度上源于中国IMT-2020组织的提议与贡献。

“我想还是我们的名字起得比较好。”董晓鲁说，因为移动通信一般以十年为一代，讨论来讨论去，还是我们的名字比较合适，也相当于对我们准备工作的一个认可，关于5G是什么概念，愿景是什么，都参与了讨论，有些地方还比较超前。当然，这还不是实质性的，最实惠的还是我们的专利技术能够进入标准，但毕竟说明我们的话语权、影响力在不断提高。

而在王亥看来，中国能否引领5G时代，要从“标准、产品、市场”三个方面来看，仅仅是看哪一个维度可能都是不足够的。首先在标准化的贡献上，要看中国能否起到风向标的角色，能否凝聚各方的声音，在3GPP的这个舞台里面扮演引领的角色。“这取决于你的影响力，是否更中立，是否在技术上更有发言权，对事情的把握是否更有分寸？”

在产品上，就是各个厂商开放式的竞争了，谁先做出产品，谁的产品类型更丰富，谁的产品性能更好，谁的产品更符合运营商的需要？而在市场上来讲，就更没有什么二话，市场份额就决定了在这个市场上的发言权。

归根结底，还是要看中国企业的实力。目前华为、中兴通讯、大唐电信、中国移动等企业都在致力于5G技术标准的研发。早在2009年，华为就开始了5G研究。目前已经投入500名以上专家，分布在全球九个5G研究中心。在2013年11月，华为就宣布，将在未来的五年投入6亿美元用于5G研发。

7月16日，在2015年世界移动通信大会上，华为副董事长兼轮值CEO胡厚崑称，2018年底前将致力5G标准化制定，2018年将率先与合作伙伴联合开通5G试商用网络，2019年推动产业链完善并完成互联互通测试，2020年正式商用。

胡厚崑透露，2015年，该公司将支出大约相当于2014年研发预算的10%，即6000万美元，开发5G技术。在9月下旬北京举办的2015中国国际通信展上，华为展示了TDD+解决方案和4.5GLTE-M蜂窝物联网技术，5G整套新空口技术方案更是展示的重点。

在中国与华为比肩的另一家设备巨头中兴通讯的首席科学家向际鹰博士则告诉财新记者，2009年起，中兴通讯已开始5G相关技术的研究，2014年，中兴通讯已投入2亿元人民币用于5G领域的研究和开发，他们计划从2015年到2018年再投入2亿欧元到5G以及MICT（万物移动互联）领域的研发当中。

他说，2017年-2018年他们会按5G标准化启动进程，重点做好5G技术标准化提案准备，积极参加3GPP标准组、中国IMT2020推进组和欧洲5G项目组的5G标准前期准备工作。

向际鹰透露，中兴通讯对于5G关键技术研究涵盖网络架构设计、多天线技术、高频通讯、IOT物联网融合、新业务等多个方面，并推出了多项独特的标签技术。

在他们看来，中国要引领5G时代，需要在几个方面做出成绩，首先要在标准化上有话语权，其次是在前沿技术的引领上，虽然还没到完善标准的时候，但是之前技术的基础研究，中国都很早就开始了，在国际的标准组织中，有大量的席位，大量的技术是中国提出来的，现在已经不是提出一种技术，将其标准化，而是在超前的关键技术上的突破，这更能说明问题。

在9月24日召开的中国信息通信展“创新迈向5G”专题研讨会上，中国移动研究院副院长黄宇红介绍，中国移动从今年开始已经陆续和一些产业合作5G计划，到明年将陆续开始一些原型系统的外场试验和验证，包括4G的演进技术和新空口原型技术，同时也会把一些业务考虑同时来做验证，包括车联网、物联网。2018年以后，将有更大规模的实验测试网络，推动5G从技术到产业到业务的成熟。

董晓鲁说，在5G时代，中国走在前面还是有可能的。现在还是在标准上，走在了国际前列，大家在一个起跑线上。“还不敢说跑第一。”

在他看来，中国在技术积累上还是存在差距，主要还是以前的3G、4G时代的主要技术，4G的芯片设计还是高通占绝对的优势，展讯、海思差距比较大，高频的关键器件的差距也不小。“整机已经比较强，基础器件、工艺上有差距，这是我们工业基础上的差距，当然还是有机会。”

市场为王

尽管5G的标准化活动将于2016年开始，2020年左右才能实现设备和终端设备的商用，但是这并不意味着供应商和制造商现在只能等待。

无论是在大型公共场所的宽带连接，还是在矿山等危险工作条件下实现重要机器的远程自动化，5G都已开始投入应用。6月，爱立信启动瑞典5G试点项目，提高矿业安全和生产效率。该项目是由多家瑞典企业合作，基于新技术和现有技术的5G开发系统将远程控制沃尔沃卡车，运输矿山出产的矿石。

在中国，中兴通讯也已经把部分具备商用条件的5G核心技术应用于4G网络，称为Pre5G技术。这样可以在5G技术成熟前，将现有4G网络频谱利用率提升4倍-6倍，满足运营商对于高密度高通量的需求，对于用户来说，也不用换手机。

2015年3月3日，在巴塞罗那2015世界移动通信大会（MWC）展会上，中兴通讯正式发布基带射频一体化Pre5G基站，Pre5G Massive MIMO（多输入多输出）产品与解决方案，获得2015年度GTI“创新解决方案与应用大奖”。

7月16日，华为制造的世界首台6GHz以下5G低频样机亮相2015世界移动大会。它的网络速率可达10Gbps，移动网速是4G的100倍。据华为的专家透露，他们在高频段环境下已经实现高达115Gbps的峰值传输速率，刷新无线超宽带数据传输记录。

根据国际电信联盟制定的时间表，最早要到2019年才能完成5G标准的制定，但从各国运营商的角度，都试图把这一时间提前。9月8日，美国第一大运营商Verizon宣布，将在未来12个月实地测试5G技术，并希望可在2017年开始部署商用。此次测试，将使Verizon成为全世界首家正式测试5G网络的运营商。

此前韩国SK电讯则宣布，计划在2018年冬奥会前推出“准5G”服务。日本的计划比较稳健，但也把时间提到了2020年前。8月11日，日本最大电信运营商NTT DoCoMo宣布，将在2020年前推出5G商用无线网络，为2020年东京奥运会做好准备，并为其他国家的5G网络建设铺好道路。

因此，中国企业要实现国家提出的“引领”的目标，还面临众多国际巨头的挑战。

大唐移动LTE产品总工程师蔡月民对财新记者表示，在3G时代，是别人把框架都定下来，我们提出了一种新的解决方案，到了4G，我们在规模上、进度上与世界同步。在5G时代，中国要引领的话，关键的技术上要立得住，要看是否有关键的贡献，在标准上才能够有足够的话语权，而且产业上能够跟上，应用上能够比较早，“这是个整体的工程。”

通信行业资深分析师谭炎明告诉财新记者，实际上从3G时代开始，中国已经尝到参与国际标准制定的甜头，目前在标准制定、产业链形成、设备输出上，中国已经通过4G逐步建立了产业链的能力，标准和技术上也有了一定的能力，有更大的发言权。

而在5G时代，中国在标准的提出上更加及时，在标准讨论阶段就开始介入，并利用中国的市场能力，完全有可能确立标准的话语权并实现对外输出标准、技术、产业链和市场，实现逐层深入的掌控能力。“以往是我们支持别人的标准，以后是别人需要支持我们的标准。相对于过去主要是利用市场的方式，是一种根本性的转变。”

在谭炎明看来，中国要实现“引领”的目标，困难也不小。因为这涉及领先企业之间在标准上激烈的竞争，大家都知道标准的重要性，甚至会逐步利用国家的影响力。“我们有了之前的经验，时机更早，能力更强。”

当然，不同类型的企业，也有不同的利益主体，也需要不同的推动模式，但是归根结底，应该是以行业协会、商业合作的方式，而不能因为政府的强势捏在一起。谭炎明认为，政府不可能主导市场，当然我们的协调能力可能会相对在同步性上有一定优势。

王亥说，相对其他的地区和国家来讲，中国从政策层面有一个很明晰的方向指定，是给行业的一个强心针和稳定剂。这实际上给行业一个很明确的预期，而且从中国企业来说，华为、中国移动等公司，在3GPP的舞台上，相对十年以前已经成熟了很多，完全明白3GPP的工作规则、流程。

在他看来，国家意志的落实，还需要靠国内的各家公司在遵照3GPP工作章程、工作规则的情况下去支持。国内公司应该说会越来越成熟，也越来越自信。自信来自实力。当然，最重要的，还是依靠市场竞争，只有经过市场的检验，才会真正地强大。