2023年,中国5G将迎来第四个商用年度。在全球网络规模最大的新起点新周期,中国5G如何成长?
移动通信十年一代,作为重要技术创新,与3G、4G相比,5G无论是从网络的建设、用户的发展,都远远超过了以往的各代技术,随着5G网络的持续渗透,已经成为促进全球经济和社会发展的重要推动力。
截至2022年10月底,全球已有88个国家/地区的233家电信运营商宣称开始提供5G业务,5GSA网络数达到43张。全球5G网络已覆盖27.6%的人口,欧洲、美洲、亚洲、大洋洲地区41个国家/地区5G网络人口覆盖率已超过50%。
毫无疑问,2022年是5G在全球大发展的一年,面向2023年即将到来的5G-Advanced,5G发展进入新周期。在第四年,5G发展的重点会有那些?如何向上?
覆盖:由“广”到“精”的嬗变
截至2022年11月,我国5G基站总数达228.7万个,比上年末净增86.2万个,占移动基站总数的21.1%,商用近四年,作为赋能数字经济的关键新型基础设施,我国5G发展取得的成就有目共睹,但在经历2年的建网高潮之后,运营商5G投资的步伐正在放缓,5G网络覆盖也迈入由“广”到“精”。
宏观来看,5G频谱资源分为高中低三块。众所周知,5G频率越高,能提供的峰值速率也就越高,但与之相对的就是覆盖效果也就越差,因此,在面对业务量饱和度不高的场景下,采用较低的频率覆盖是运营商建网的首选。
在低频段资源方面,目前中国移动(600941)和中国广电共享使用700MHz频率资源以及广泛用于农村和边远地区覆盖,而中国联通获批重耕900MHz也将有利于中国联通、中国电信(601728)快速推进农村及边远地区的5G覆盖,提升网络服务质量,加速5G市场化发展。据了解,中国联通将进一步加大900MHz 5G打底网建设,实现5G网络覆盖新的提升。
而面向高流量、高价值场景应用,作为移动网络中最靠近用户的领域,无线接入网直面5G时代多样化的部署方式、垂直化的业务场景和差异化的性能需求,然而,5G带来的超高流量、超高数据连接密度和广域覆盖要求,导致现有5G网络将始终出现容量不够、覆盖不足等问题,小基站因其低CAPEX、自带容量、建网便捷、易于管控四大特点将以低成本方案快速满足运营商各类场景覆盖需求,节省运营商OPEX,助力5G网络建设高质量覆盖,2023年,5G将进入场景化覆盖新阶段,以交通枢纽、购物中心、展馆、商业楼宇、5G工厂等代表的高价值场景将是5G小基站的重点部署方向,5G专网需求的不断提升,也将带动5G小基站迎新的增长。
值得关注的是,面向场景的5G网络覆盖,中频频段仍是主流。《“十四五”信息通信行业发展规划》指出,结合我国产业发展水平和频率使用现状,有序重耕、优化资源配置,提高频谱利用效率,发挥频谱资源对技术进步和产业发展的先导作用,增配中频段频谱资源,分阶段出台5G毫米波频率规划,开展公众移动通信系统频率使用率和使用效益评价,推动商用频谱资源市场化配置进程,统筹满足公众移动通信产业发展中长期频谱需求。
推动“小5G”商用
“没有规矩不成方圆”,标准是产业发展的“指南针(300803)”。制定合适的标准,是一代通信技术发展的开端,移动通信的快速发展,制定和发布的标准,是全球产业链发展壮大的基础,从R15开始,每一版标准的更迭都推动了5G技术的向前迈进。
2022年6月份,在3GPP全会第96次会议上,5G R17标准宣布冻结,这也标志着向R18演进方向逐步明确,全球5G商用迈向新阶段。
总的来看,5G R17引入的主要新技术有Redcap终端、上行覆盖增强、动态频谱共享、多播广播业务、多卡技术、卫星5G网络、卫星NB-IoT物联网、下行1024QAM、定位增强、MIMO技术进一步增强(FeMIMO)、节能增强、URLLC增强、CA/DC增强、辅链路通信增强、无线切片增强等,而这些无不对5G优化了关键功能,完善现网应用,同时提升关键指标性能,深化应用场景,其中Redcap(Reduced Capability)技术最受业界关注。
国际电信联盟(ITU)将5G的三大应用场景分为增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器类通信(mMTC),其目标分别为提升网络峰值速率、提高通信可靠性及响应速度、实现万物互联,然而,面对5G落地应用,虽对eMBB、uRLLC和mMTC都有完善的标准,但对处于三者“中间地带”的需求却仍是一片空白,这就使得5G的网络能力并不能全面覆盖所有无线场景,“小5G”RedCap应运而生。
作为3GPP R17协议标准面向中高速物联场景定义的关键技术,RedCap的出现正好补齐了此前缺失的“中间地带”,实现了性能与成本的最佳平衡。RedCap定义5G轻量级终端,大幅降低5G终端成本,同时继承低时延、大上行、高可靠、网络切片等5G原生能力,根据不同业务应用场景按需叠加,面向商用,RedCap可通过已有的百万5G基站平滑升级引入,快速实现网络广域覆盖。
对此,IMT 2020(5G)推进组对RedCap寄予厚望,全力推动产业成熟,计划2023年面向商用需求,制定终端、系统设备规范及测试规范,开展端到端测试和互操作测试。
作为5G建设的排头兵,以三大运营商为代表的中国企业在Redcap技术的探索持续走在前列。以中国移动为例,在浙江,金华移动携手华为,在浙江金华完成中国移动首个5G RedCap连片组网外场测试验证,外场验证基于金华移动5G商用网络(2.6G+700M),在现网19个站点批量开通RedCap,有效验证了RedCap基础功能、覆盖性能、用户共存和移动性管理等关键内容,本次测试标志着5G RedCap技术已成熟,能够满足各种业务场景需求,具备批量开通和规模商用能力,也为2023年中国移动打造泛在的5G RedCap中高速物联广域基础网奠定了坚实基础。
无疑,当前我们仍处于5G融合应用规模化发展的关键期,5G标准演进背后,也能看到来自产业发展的需求,面向未来5G规模化应用,5G网络当前的能力还有所不足,因此在3GPP R18及后续版本即5.5G,产业链仍将明确目标、优化环境、形成合力。
迎R18冻结:开启5G-A时代
2021年4月,国际标准化组织3GPP正式确定5G-Advanced(5G-A)为5G演进官方名称,作为支撑千行百业的关键技术,5G-Advanced被业界视为5G的增强版本,也是从5G演进到6G的关键“承上启下”阶段。2021年12月,3GPP确定了5G-Advanced第一个标准版本Rel-18的首批项目,首批立项的28个课题涵盖了5G-Advanced在各个领域持续演进,也标志着5G-Advanced技术研究和标准化将进入实际性阶段。
在赋能垂直行业发展方面,5G-Advanced有五大特征。一是进一步聚焦低复杂度、低功耗终端增强、NPN增强、定位增强,提升行业应用能力;二是基于SA组网,全云化方式部署,提升网络性能;三是增强网络切片能力,提供专属资源保障,实现按需服务;四是结合边缘计算,打造分布式网络架构与边缘业务结合的高效部署形态;五是通过引入机器学习、数字孪生、联邦学习等智能化技术,提高网络效能,降低运维成本,提升网络智慧运营水平。
总的来看,相比5G,在ITU定义的5G三大标准场景eMBB、mMTC、uRLLC基础上,5G-Advanced进一步进行了深入的增强和扩展,新增了三大新场景,UCBC(上行超宽带)、RTBC(宽带实时交互)和 HCS(通信感知融合),将5G的“能力三角”扩充为“能力六边形”,进行扩展后,5.5G可以极大地丰富5G产业空间,更贴合数字经济和产业数字化转型的真实需求。
作为5G-Advanced的第一个版本,3GPP R18标准将在2023年12月完成主要功能,这也意味着全球5G技术和标准发展进入新阶段,围绕卓越网络、智生智简、低碳高效三大目标,2023年5G将全面深化和使能数智社会转型,
卓越网络上,面向卫星通信,常规的地面蜂窝基站覆盖模式,由于建设和运维成本限制,使得占94%以上的偏远地区、海洋、空间、荒漠与山区等区域仍缺乏覆盖,NTN技术为卫星产业与通信产业的融合奠定技术基础,将成为空天地一体网的统一技术,一方面助力运营商将移动网络与卫星网的协同部署,扩展运营商在海面、空域、无人区等区域的覆盖,另一方面卫星网通过共享移动网的产业规模,降低其终端和网络成本,2023年,基于NTN技术的手机直连卫星将通过协议、架构、设备和产业的全面融合,面向2C和2B客户提供全国甚至全球范围内全域泛在连接的短信、语音、窄带甚至宽带数据手机直连服务,真正实现天地融合一体。
双碳方面,5G肩负着助力千行百业数字化转型的任务,从而助力达成“碳中和”目标。5G对于能源互联网的赋能已初显成效,通过大数据把源、网、核、储能以及多能互补联系起来,与可再生能源、新能源汽车等互联传输,并与先进的储能技术、能源的产销者、虚拟电厂等交叉结合,使数据流带动信息流、电力流,助力创建能源信息共享互通、融合创新的新业态,从而推动能源、电力行业向绿色、低碳、安全、高效转型,助推碳达峰、碳中和目标的实现。
智生智简上,作为解决无线网络发展面临的高能耗、运维难和碎片化场景适应能力差等难题的解决方案之一。基于云化、智能化的5G云网算业一体行业解决方案将进一步得到广泛应用,实现网络和业务应用的快速部署、网络能力按需定制。
从建站大国到应用大国
5G网络基础在建,关键在用。纵观通信发展历史,无线通信技术在不断地改变人们的沟通和生活。2G时代,通信主要提供语音和短信,信息获取主要依据传统的媒体。3G时代,移动网络可以支持一定速率的数据业务,人们开始使用手机浏览网页看新闻,甚至观看视频。4G时代,视频和直播业务开始大爆发。5G时代,从个人场景到行业应用,从“样板房”发展到“商品房”,5G应用项目迎来了规模发展,各大运营商、设备商、垂直行业企业依托5G网络积极开展应用创新。2023年,中国5G将真正从建站大国,迈向应用大国。
今年是《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》的收官之年,中国的5G商用发展成效显著,技术产业能力不断提升,应用探索日益活跃,涌现了大批优秀案例,实现了从0到1的突破,为全球5G应用发展树立了标杆。
以智能工厂为例,作为我国首个海洋油气装备“智能工厂”,海油工程(600583)天津智能化制造基地大力推进“5G+MEC(边缘计算)”虚拟专网建设,实现基地5G信号全覆盖。通过5G网络连接基地数字化智造管控系统和智能制造生产线,形成一张连接“智慧大脑”和“发达肌肉”的高效神经信息网,让生产数据进入信息传输的“高速公路”,彻底改变传统的海洋油气装备制造生产模式,大幅提高生产效率、作业安全性和质量稳定性。
同时,面向数字化前列的大型企业,我国更是给中国上海商飞发放了5G工业专网的试验频率,对科学务实推动各种类型的5G专网应用,加快5G与各行业深度融合,助推经济高质量发展具有十分积极的意义。
在智慧商业上,合肥万象城在天翼云图平台的加持下,不断探索元宇宙背景下沉浸式线下营销活动与5G+XR数字科技的融合与创新,打造新型线下社交体验活动“合肥首次线下大型真人AR实景解谜游戏”,为消费者带来科技化、数字化的信息消费盛宴。
车联网方面,近些年,我国车联网产业化进程逐步加快,产业链上下游企业围绕C-V2X形成包括通信芯片、通信模组、终端设备、测试与认证、CA认证、应用与平台、整车制造、高精度定位地图服务等完整的产业生态。
2022年,中国已经建成了全球最好的5G商用网络,在个人体验升级和行业数字化均兑现了价值,随着创新业务的高速发展,在5G泛在千兆和百亿联接能力基础上,网络能力需要不断增强。可以预见,5G应用的商业价值兑现,将是5G发展新周期的主要任务。
无疑,5G发展是一个长期而明确的技术演进路线,当前5G在全球的大规模商用为5G-A奠定了良好的商业基础,面对5G-A深化数智社会发展的新机遇,产业链要继承5G发展成功经验,加速5G-A技术创新实现商用领先,加速信息技术群融合带动信息产业领先,共同推动数字经济持续高质量发展,真正让5G在新周期实现新成长。