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        5G產業深度解析

        來源:高瞻智庫  瀏覽數:  發表日期:
          根據工信部報告顯示,截止到2020年我國國內建成的5G基站數量已經達到了71.8萬個,新增5G基站約58萬個,推動共建共享的5G基站33萬個。我國已經完全達到了之前5G網絡建設的預期,成為當前世界上5G建設范圍最大的國家。
          當前,我國5G的基建設備建設速度遵循“適度超前”的原則,以便為日后5G的全面推廣打下基礎,未來三年都將是5G基站大規模建設周期。
            
          5G產業概述
          5G:第五代移動通信技術(5thgenerationmobilenetworks或5thgenerationwirelesssystems、5th-Generation,簡稱5G或5G技術)是最新一代蜂窩移動通信技術,也是繼4G(LTE-A、WiMAX)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統之后的延伸。
          5G的性能目標是高數據速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。
          由于數據傳輸更快,5G網絡將不僅僅為手機提供服務,而且還將成為一般性的家庭和辦公網絡提供商,與有線網絡提供商競爭。
          
          從古代的擊鼓傳信,到后來的郵驛通信,再到近代的電報,以及現代1G到5G的發展,以華為中興為代表的中國企業舉世矚目,也映射著整個中國科技發展的藍圖。
          
          1G到5G特性對比
          
          
          5G核心技術簡述
          大規模MIMO技術(MassiveMultiple-InputMultiple-Output,mMIMO):
          指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線,使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收,從而改善通信質量。
          它能充分利用空間資源,通過多個天線實現多發多收,在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下,可以成倍的提高系統信道容量。
          非正交多址技術(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA):
          利用不同的路徑損耗的差異來對多路發射信號進行疊加,從而提高信號增益。
          它能夠讓同一小區覆蓋范圍的所有移動設備都能獲得最大的可接入帶寬,可以解決由于大規模連接帶來的網絡挑戰,同時無需知道每個信道的CSI(信道狀態信息),從而有望在高速移動場景下獲得更好的性能,并能組建更好的移動節點回程鏈路。
          濾波組多載波技術(Filterbankmulti-carrier,FBMC):
          可靈活控制相鄰子載波之間的干擾,并且便于使用一些零散的頻譜資源,而且各載波之間不再必須是正交的,不需要插入循環前綴,同時也不需要同步。
          D2D通信技術(DevicetoDevice):指兩個對等的用戶節點之間直接進行通信,而無需基站的幫助。由于短鏈路,而且信道質量高,可以提供更高的數據處理速率,更低的時間間隔和更低的功耗。
          
          
          4G基站與5G基站的架構對比
          5G基站架構從4G的BBU、RRU兩級結構演進到CU、DU和AAU三級結構。
          在5G基站中有源天線、原RRU及BBU的部分物理層處理功能合并為AAU;CU是原BBU的非實時部分分割出來的部分,主要處理低實時的無線協議棧功能,同時也支持部分核心網功能下沉和邊緣應用業務的部署;DU是主要處理包括物理層功能和高實時的無線議棧功能,滿足uRLLC業務需求,與CU一起形成完整協議。
          
          
          
          5G產業鏈概覽
          5G產業鏈包括上游的移動通信基礎設施,中游的移動運營商,以及下游的各種終端及應用。
          上游
          在技術研發和發展初期,最重要的環節是基礎設施的建設,即5G基建,主要指負責接入網的5G基站及其配套設備的建設,包括鐵塔、有源天線、射頻器件、PCB(印制電路板)/CCL(覆銅箔基材)、芯片、光纖光纜以及光器件等。
          中游
          位于中游的國內移動運營商除了大家熟知的三大運營商巨頭中國移動、中國電信、中國聯通,還包括2019年6月獲得5G牌照的具有阿里血緣的中國廣電。
          下游
          下游應用產業是未來發展的主要環節,首先享受5G紅利的是手機、平板電腦等移動終端設備行業,為適配于5G網絡的高頻段及其特性,相應零配件及設備必將引來一波“換新潮”。
          未來5G技術的進一步推廣及其與云計算、大數據等技術的結合,將有更多的應用場景應運而生,包括人工智能、物聯網、VR/AR、無人駕駛、智慧醫療等,受益于5G技術的行業將不勝枚舉,也將為人們的工作和生活帶來極大的便利。
          從宏觀上來看,5G網絡整條產業鏈共涵蓋了三個領域,和5G的通信網絡架構一一對應,分別是接入網產業鏈、承載網產業鏈和核心網產業鏈。
          
          
          5G行業競爭格局
          目前我國擁有5G牌照的運營商除了老牌三大運營商中國移動、中國電信和中國聯通之外,2019年6月中國廣電成為了中國第四家有5G牌照的運營商,雖然目前因為還處于成長期,市場占比較小。這里主要對比已經形成相當規模的三大運營商。
          
          主設備商在整個網絡建設中處于統籌地位,旨在為運營商提供完整解決方案。
          中國企業華為和中興通訊在5G設備領域起著領頭羊的地位,華為公司在5G設備領域一直處于領先地位,即使受到國際貿易環境強烈沖擊,市場份額仍繼續保持第一。
          
          
          作為主要傳輸設備的光纖光纜在5G建設中處于比較重要的地位,從2019年光纖光纜市場占有率來看,中國企業的占有率為46%,遠超美國企業(15%)和日本企業(19%)占有率為15%,可以說已經占據全球光纖光纜市場的半壁江山。
          
          
          5G的擴展應用
          數字化技術正在催生CT、金融、媒體等各行業的不斷創新,促進數字化進程的關鍵技術包括軟件定義設備、大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、網絡安全等,而連接這一切的正是通訊網絡。
          與2G萌生數據、3G催生數據、4G發展數據不同,5G賦能數據——超越光纖的傳輸速度(MobileBeyondGiga),超越工業總線的實時能力(Real-TimeWorld)以及全空間的連接(A-OnlineEverywhere),它將和大數據、云計算、人工智能等融合,開啟萬物互聯新時代,使能全行業數字化,成為基礎的生產力,車聯網是物聯網在垂直行業的首要切入領域,將在5G時代蓬勃發展。
          
          工業互聯網+5G
          5G高帶寬、低時延、支持海量接入等方面的優勢,具備與工業互聯網融合的潛力。
          5G的超高可靠低時延網絡可以應用在某些工業無線場景傳輸,大部分類似場景都通過有線網絡實現,5G可以賦予機器更高的自由度。
          在智能診斷維護、AGV、工業AR/VR等場景也有增強通信的作用,5G低功耗大連接場景可以用作工業互聯網的溯源應用。
          
          
          互聯網醫療+5G
          5G將助力醫療從被動治療向主動監測轉變,實現醫療智能化。5G網絡的超高速率、超低時延、萬物互聯的特性可有效促進遠程醫療的進一步發展推廣實施。5G在中國醫療健康領域尚處于試驗測試階段。
          
          娛樂產業是指為娛樂活動提供場所和服務的行業,可以包括電影、音樂、電視、廣播等大眾媒體及游戲廳、游藝場所等娛樂場所,以及餐廳、咖啡廳等為顧客進行娛樂活動提供服務的商業。以下主要列舉了以云游戲和高清視頻為例的娛樂產業。
          云游戲+5G
          
        云游戲是依托于網絡數據流傳輸的一種游戲方式,它需要有足夠的網速來支撐數據流的及時傳輸,才能消除延遲,帶來順暢的游戲體驗。
          利用5G網絡的大帶寬低時延特性可以為每個云游戲業務用戶提供100Mbps的接入帶寬,完美支持4K/60FPS/HDR的高畫質游戲視頻流,充分發揮用戶端4K電視和2K手機屏幕的優勢。
          同時在5G網絡和移動邊緣計算技術的支持下,云游戲端到端網絡時延降低到20ms以下,基本與本地游戲相當,可以完美支持各類游戲,大幅提升游戲可提供范圍和用戶群體。
          
          高清視頻+5G
          “信息視頻化、視頻超高清化”已成為全球信息產業發展的大趨勢。
          超高清視頻對傳輸網絡大流量、高速率、低時延的需求與5G網絡特性高度吻合,成為5G主要的相關行業。
          以某次5G超高清視頻賽事直播為例,首先5G網絡無縫覆蓋,支持5G超高清視頻采集設備,通過5G接入傳至邊緣計算節點進行拼接、合成、渲染、分析等實時處理。
        博发