5G將如何變革世界
5G時代已經來臨
2019年，5G已經成為不容忽視的一股浪潮。下一代移動技術已經在建立新的用例，並幫助企業和行動網路運營商(MNO)尋找新的收入來源和應用。但這些都還只是初期階段。5G可以改變行業格局，但會引入許多前所未有的新挑戰和問題。
像5G這樣的普及技術也有可能引發對現有供應商和使用者關係的擔憂，以及行業參與者如何相互協調以建立特定用例的思考。
但是，5G時代已經來臨。部分新部署已經彰顯其遠大前景。更重要的是，5G帶來的無線電技術已準備好用於關鍵任務和行業範圍的部署。一旦5G可以實施，從人工智慧和智慧樓宇到自動駕駛汽車和遠端醫療等許多新應用都將從中受益。
本報告著眼於5G的直接潛力。旨在從市場和技術角度揭示5G即將引發的各種趨勢。
雖然5G會推出並且一定會帶來深遠影響，但其結果還尚不明確。與任何新技術一樣，5G仍面臨大量挑戰。不同之處在於，由於5G是擁有創造和重塑市場潛力的顛覆性技術，因此所面臨的挑戰也是極其巨大的。
本報告最後將回顧行業需要共同解決的最重要挑戰。通過本報告，您可以一窺所有利益相關方（從政府到技術開發人員）在邁向5G的過程中所面臨的任務。
市場格局和趨勢
5G的初始部署將僅限於城市環境中的熱點區域。人口密度和快速接納新技術的潛力將在初期為許多MNO和移動裝置製造商帶來強勁的收入。
在大多數情況下，一開始5G將作為4G的升級，而不是單獨的網路。當前的5G技術是使用4G網路進行設計的，將允許MNO通過重新規劃其2G和3G頻譜，或是通過增加可用的額外頻譜來擴充套件其4G巨集網路。這種漸進式的方法將使MNO能夠最大限度地減少投資。
大多數報告1表明，在我們進入21世紀20年代之前，不會發生全國範圍的5G部署。當通過網路升級再也無力應對流量增加時，將需要大規模地建立新的巨集基站和小型基站。這時才能釋放5G的真正潛力。
由於像中國這樣的發展中市場具有龐大的潛在使用者基礎，亞洲的5G發展將獨樹一幟，率先行動。該地區的國傢俱有獨特的發展線路，也許可以在世界各地複製，也許不可以。
因此，我們可以認為亞洲為5G設定了全球基準。目前，該地區已經湧現出多個先行者，如韓國將在2019年進行大規模商業部署，而日本和中國將在2020年前進行更大規模部署。
MNO對於5G部署的態度同樣存在差異。雖然在全球範圍內5G被視為固定無線和移動的結合，但在韓國、中國和日本，5G主要會被用於移動領域。
固定無線最終將如何與現有的固定寬頻網路競爭尚不確定。但是5G的潛力仍然存在。比如在澳大利亞，由於應用不發達，固定無線可能有機會迎頭趕上並參與競爭2。
中國： 正在獲得全球競爭力
從智慧製造到自動駕駛汽車，中國是一個在各行業都有可能超越全球競爭對手的國家。麥肯錫的調查顯示，60%的中國受訪者願意接受互聯汽車，與之相比只有20%的歐洲受訪者給出相同的回覆。由此可見，願意接受創新應用的人數巨大，其市場吸納潛力極高。3
這也是中國政府在其“十三五”規劃中將5G作為重點戰略的原因之一。這也解釋了為什麼政府對推動5G普及的技術公司提供大力支援。
除了5G在消費級的應用之外，智慧工廠、自動駕駛汽車和IIoT在中國也將佔據重要位置。這些應用將助力中國利用5G作為其實施“中國製造2025(MIC2025)”計劃的基礎。該計劃是中國在勞動力成本上升的情況下力求保持競爭力的戰略。
一個受到關注的關鍵領域是由線上零售巨頭領導的倉庫機器人自動化。雖然中國在電子商務方面處於領先地位，但在實現快遞預期方面仍面臨著巨大的難題，因此這一技術的普及擁有巨大的現實意義。其他5G將會產生重大影響的行業包括衛生醫療和物流，尤其是公路運輸。4
在強大的政府支援下，5G將打造整個價值鏈，從MNO、技術供應商，直到晶片組和手機制造商。華為近期宣佈推出的Balong5000晶片組和5GCPEPro商用裝置已經開啟了5G普及之路。該晶片組支援從智慧手機到家庭寬頻裝置的一系列5G產品，而商用裝置支援4G和5G固定無線連線5。
日本： 應對人口變化的解決方案
日本將是最早將5G商業化的國家之一。與韓國一樣，它正在尋求利用奧運會的熱潮，在2020年東京夏季奧運會上使用5G進行內容傳送。
日本也是最早開始5G試驗的國家之一。到2020年，日本(MNO)計劃在5G商業推廣上花費460億美元。其中許多部署都旨在創造新的收入來源，因為5G擁有推動自動駕駛汽車和工業物聯網(IIoT)等新應用的潛力。
隨著政府推動開發速率更快的光纜以改善5G部署的回傳，日本將尋求通過5G推動自動化，以應對人口老齡化的挑戰6。
韓國： 解決失業率上升的問題
韓國政府正撥出資金為5G提供支援。韓國科學技術資訊通訊部也在尋求加速5G網路商業化。
雖然在2018年平昌冬奧會中只是實現了有限的5G應用，但此舉凸顯了5G在變革使用者參與體育運動方面的潛力。這些應用包括從運動員視角同步觀賽、全息顯示以及各類比賽中的實時360度虛擬現實捕捉。
與三星和LG這樣的企業集團一起，像日本這樣的國家正在尋求使用5G來創造新的就業機會並鼓勵創業。這反過來激發了對基於5G的IIoT和其他互連應用的興趣。
1 Theroadto5G:Theinevitablegrowthofinfrastructurecost（通往5G之路：基礎設施成本增長無法避免） –McKinsey&Company
2 5GinAustralia:EvolutionnotRevolution（澳大利亞的5G發展：進化但不是革命） –Ovum
3 Chinagearsupfortheleapintodigtisationofindustry（中國努力實現工業數字化的跨越式發展） –《金融時報》，2017年12月20日，MGI董事
兼高階合夥人JonathanWoetzel，上海
4 Chinagearsupfortheleapintodigtisationofindustry（中國努力實現工業數字化的跨越式發展） –《金融時報》，2017年12月20日，MGI董事
兼高階合夥人JonathanWoetzel，上海
5 Huaweiannounces5GchipsetandCPEdevice（華為宣佈推出5G晶片組和CPE裝置） –TelcomAsia，2019年1月28日，DylanBushell-Embling
6 亞洲：Leadingtheraceto5G（亞洲：引領通向5G的競賽）–Frost&SullivanandPrincipal
7 5GinAustralia:EvolutionnotRevolution（澳大利亞的5G發展：進化但不是革命） –Ovum
技術趨勢
5G擁有豐富的應用和趨勢。其中，最具潛力的趨勢有三個：增強型移動寬頻(eMBB)、超可靠低延遲通訊(URLLC)和海量機器類通訊(mMTC)。
從本質上講，eMBB可提供更加出色的移動資料連線。這包括使用固定無線接入與傳統固定寬頻競爭（如市場趨勢中所述）。
URLLC將成為工業和醫療應用的關鍵。在這些應用中，出色的網路效能可以節約成本並挽救生命。而mMTC可使智慧電網和智慧城市等應用成為可能。這些應用需要出色的覆蓋範圍和大量連線能力，擁有改變我們生活方式的潛力。
2019年，在這三個趨勢中，eMBB最有可能實施。而eMBB將帶來一系列影響亞洲移動領域的技術趨勢。
NSA與SA的討論
大多數5G部署都屬於非獨立組網(NSA)標準。從本質上講，這意味著現有的4G將支援5G網路。從MNO的角度來看，這非常有意義，因為他們已經投入了大量資金用於開發4G網路平臺，其中將許多平臺虛擬化即可擴充套件到5G。
中國將採用截然不同的路線，即採用5G獨立(SA)網路和裝置標準。雖然這一路線需要在整個價值鏈中進行升級，但擁有眾多優點。SA可提高資料吞吐量效能，並能實現更廣泛的5G覆蓋範圍，直至網路邊緣。據預測，SA將支援開發URLLC應用，併為更多應用的開發提供了平臺。
天線發展
天線及其尺寸形狀將成為5G的關鍵因素。例如，當使用工作頻率通常高於26GHz的毫米波頻譜(mmWave)時，MNO將需要在街道層面部署密集的小型蜂窩網路；當使用低於6GHz的頻率時，就需要在擁擠的塔樓和屋頂上新增新的基站。
這些因素將推動採用有源-無源天線(APA)作為解決方案。這一技術旨在簡化MNO向5G的演變。通過採用將mMIMO系統與無源多頻段天線的組合，無需改變天線形狀或效能即可解決多個問題。由於這一天線的尺寸與典型的無源天線類似，因此可以將其優化放置在擁擠的區域中，由此解決散熱相關的問題。
雲中的RAN
5G將帶來整個行動網路的資料爆炸。網路運營商尋求的應對方法之一是在雲中放置無線接入網路(RAN)。C-RAN（或雲RAN），也稱為集中式RAN，旨在降低運營成本。
C-RAN架構主要有三個組成部分-集中式基帶單元(BBU)池、遠端無線電單元(RRU)網路和前傳：
- BBU池 -BUU池，位於集中站點，例如資料中心。BBU節點將根據網路需求向RRU動態分配資源。
- RRU網路 -RRU網路將會連線無線裝置，這類似於傳統蜂窩網路中的接入點或訊號塔。
- 前傳 -前傳連線BBU池和RRU網路，提供高頻寬鏈路以滿足多個RRU的需求。目前，前傳技術存在眾多的候選項，mmWave、6GHz以下的授權頻譜、基於自由空間光學的頻譜以及光纖技術都是其中的領先技術。
C-RAN實質上降低了總體擁有成本(TCO)並可以提高網路效能。僅僅因為這些因素，就將推動該技術的發展和部署。更重要的是，C-RAN可確保MNO不必重建整個資料傳輸網路，同時促進複用和降低能耗。
C-RAN架構還使MNO能夠在資料中心環境內，共同執行RAN功能以及其他網路功能。這樣就能提供一個獨特的用例，允許運營商在這些環境中提供移動寬頻網路服務，特別是隨著微型資料中心和邊緣雲部署不斷增加的情況下。
室內5G覆蓋
在5G的發展過程中，最令人興奮的一個特性是室內網路覆蓋。在大多數情況下，室內連線是通過Wi-Fi和固定寬頻網路組合提供的。服務提供商可通過室內5G推動娛樂和工業用途的新應用。
一個典型的示例就是2018韓國平昌冬奧會。期間舉辦方在賽場內的不同位置安裝了360度全景攝像機。利用5G將高清視訊訊號實時傳輸到觀眾席的VR區域，由此營造出獨特的沉浸式體驗。
2019年，將會湧現出更多的新應用，例如遠端醫療、智慧製造和緊急救援。這些用例對網路可靠性和延遲有著嚴格的要求，而目前只有5G能夠滿足這些需求。例如，浙江省第二人民醫院、華大基因和中國移動浙江公司已共同致力於5G遠端醫療的進一步創新。
提高網路密度
由於5G的速度超出4G 10倍或更多，因此需要增加網路本身的密度。早在推出3G和4G網路時，MNO就已經瞭解到這一點，因此增加了分割槽和小型基站。
這一趨勢將在5G時代延續，並需要進一步提高巨集基站、室內基站和小型基站的密度。
提高密度會帶來增加網路複雜性的問題，因為基站邊界的數量大幅增加了。這意味著干擾更有可能會成為問題，並且連線丟失的風險也會上升。智慧、自動頻譜分配將是保持網路質量和速度的關鍵，而有線基礎設施則需要進行全面革新，以提供足夠的前傳、回傳和電力。
5G挑戰
5G並非沒有挑戰。實際上，許多應用都受其制約。為了迎接5G的到來，MNO和技術供應商需要找到解決方案來解決這些問題。以下是面臨的一些主要挑戰：
MIMO複雜性
目前，部署和優化MIMO天線陣列可能會非常複雜。這些天線需要在空間、負載和功率方面，對發射塔基礎設施進行大幅升級。一開始，這些天線的波束賦形能力可能需要大量努力來控制基站之間的干擾並構建優化良好的網路。
回傳成本
在MNO構建其回傳時，TCO已經證明是一個巨大的挑戰。安裝、租賃和維護光纜的成本可能過高。與此同時，與2G、3G和4G網路相關的成本和投資也將增加，儘管這會隨著時間和地點而有所不同。
根據麥肯錫8的研究分析，MNO有兩種選擇。他們可以選擇精簡的方法，優先考慮5G投資；或是延遲5G投資，同時升級當前的網路基礎設施。在這兩個選項中，並沒有一個明確的最佳選擇。但可以肯定的是，隨著運營商不斷新增額外的巨集基站和小型基站，5G將在TCO中佔據愈加重要的地位。
MNO還必須決定是否應該將無線系統的移動回傳（例如點對點(P2P)、微波）重新佈線到基於光纜的系統。其中的問題並不是裝置成本，而是安裝或租賃光纜的成本。但是研究表明，PTP微波仍存在大量容量，將能夠滿足大多數5G巨集蜂窩基站的需求。從本質上看，MNO需要根據業務需求單獨解決這個問題，同時兼顧使用者的體驗和期望。
應用開發
5G面臨的一項重要挑戰與應用有關。這項技術具有塑造和變革現有行業，甚至是創造全新行業的潛力。這意味著需要足夠的時間才能證明這些應用的合理性。
之前引用的五個主要應用包括使用毫米波(mmWave)頻譜和波束賦形的固定無線、增強型移動寬頻、mMTC、URLCC和更好的事件體驗。要建立普遍的應用，需要的不僅僅有行動網路運營商，還需要監管機構、行業解決方案提供商和硬體廠商等其他利益相關方通力合作。推動跨行業協作並共同創造有利於所有利益相關方的強大價值主張將是一項相當大的挑戰。這可能還需要政府的激勵和推動。
但是，在完成這些應用的開發後，他們就能夠促進使用5G併為各行業產生不同的影響。
生態系統的發展對於任何新技術，生態系統的發展將決定新技術能否得到廣泛應用。5G生態系統存在的某些獨特挑戰，如支援多個新頻段、更寬的頻寬以及對於NSA類部署的4G和5G層雙重支援，不但會增加應用的複雜性，還會限制初期對於5G優勢的利用。