未来5G 蓄势待发预测其为推动物联网关键技术

2016-09-30 03:22

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导读：未来5G 蓄势待发预测其为推动物联网关键技术。无线移动通信每一代革新，都实现了更快的传输率、更宽的网络频谱、更灵活的通信方式、更高的智能、更高的通信质量。

参考《2016-2022年中国第五代移动通信技术（5G）市场发展态势及十三五盈利战略研究报告》

5G 是实现物联网关键技术

无线移动通信每一代革新，都实现了更快的传输率、更宽的网络频谱、更灵活的通信方式、更高的智能、更高的通信质量。发展至今，已经实现了 4 代（1G-2G-3G-4G）。无线移动通信最基本和最主要的一种是利用蜂窝网方式，由美国贝尔实验室等首先提出。该实验室在 1978 年底研制成功先进移动电话系统(AMPS)，并于 1983 年首次在芝加哥投入商用，标志着第一代蜂窝移动通信系统的诞生。第一代移动通信技术(1G)采用模拟式通信系统，将介于 300Hz 到3400Hz的语音转换到高频的载波频率MHz上，仅实现语音无法实现手机上网，最流行手机为大块头的摩托罗拉8000X，俗称大哥大。第二代移动通信（2G）诞生于 20 世纪 90 年代初期，从模拟调制进入到数字调制，GSM 的网速仅有 9.6KB/S，开启手机上网时代，同时 2G 帮助诺基亚崛起。第三代移动通信（3G）诞生于 21 世纪初期，以多媒体通信为特征，支持高速数据传输，3G 将有更宽的带宽，其传输速度最低为 384K，最高为 2M，带宽可达 5MHz 以上。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务，是移动互联网变为现实。第四代移动通信技术（4G）诞生于 2010 年，标志着进入无线宽带时代，4G 是集 3G 与 WLAN 于一体，并能够传输高质量视频图像，能够以 100Mbps 的速度下载，上传的速度也能达到 20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。第五代移动通信（5G）已经成为通信领域里的重点研究对象，传输速度可达 10Gbps，比 4G 网络的传输速度快十倍到百倍，解决海量无线通信需求，将实现真正的“万物互联”。

移动通信发展，同步推动手机革新。从 1986 年的第 1 代移动网络到 2013 年的第 4 代移动网络，这短短的 26 年间我们见证了移动通信技术的突飞猛进，从大哥大到诺基亚手机，从 iPhone 的诞生到 Google Glass 的推出，这些设备给我们带来更好的体验，都在依赖移动网络的支撑。而 1G、2G、3G 以及现在的 4G 逐渐从简单的通话也已经转换为清晰语音、高质量图片视频传送技术发展，运营商的业务也开始发生了转变。而更高网速的 5G 也将诞生，未来翻天覆地的移动通信将彻底改变我们的生活。

图 1：1G/2G/3G/4G/5G 移动通信演变进程

5G 网络功能升级将使“万物互联”成为现实。5G 将采用包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构在内的一组关键技术，以满足各种场景的差异化需求。根据 IMT-2020(5G)推进组发布《5G 网络架构设计》白皮书，5G 关键性能指标主要包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率，其中，用户体验速率、连接数密度和时延为 5G 最基本的三个性能指标。从移动互联网和物联网主要应用场景、业务需求及挑战出发，可归纳出连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠四个 5G 主要技术场景。连续广域覆盖和热点高容量场景主要满足 2020 年及未来的移动互联网业务需求，也是传统的 4G 主要技术场景。低功耗大连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务，是 5G 新拓展的场景，重点解决传统移动通信无法很好支持地物联网及垂直行业应用。

图 2：5G 全面网络挑战

物联网前景广阔，5G 将有望 2020 年进入商业化

移动互联网和物联网是未来移动通信发展的两大主要驱动力，将为 5G 提供广阔的前景。移动互联网颠覆传统移动通信业务模式，为用户提供前所未有的使用体验，深刻影响着人们工作生活的方方面面。面向 2020 年及未来，移动互联网将推动人类社会信息交互方式的进一步升级，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频、移动云等更加身临其境的极致业务体验。移动互联网的进一步发展将带来未来移动流量超千倍增长，推动移动通信技术和产业的新一轮变革。物联网扩展了移动通信的服务范围，从人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联，使移动通信技术渗透至更加广阔的行业和领域。面向 2020 年及未来，移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等将会推动物联网应用爆发式增长，数以千亿的设备将接入网络，实现真正的“万物互联”，并缔造出规模空前的新兴产业，为移动通信带来无限生机。同时，海量的设备连接和多样化的物联网业务也会给移动通信带来新的技术挑战。

图 3：5G 应用场景愿景

未来全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模。预计到 2020 年，全球移动终端（不含物联网设备）数量将超过 100 亿，其中中国将超过 20 亿。全球物联网设备连接数也将快速增长，2020 年将接近全球人口规模达到 70亿，其中中国将接近 15 亿。到 2030 年，全球物联网设备连接数将接近 1 千亿，其中中国超过 200 亿。在各类终端中，智能手机对流量贡献最大，物联网终端数量虽大但流量占比较低。 5G 标准加速推进，2020 年有望进入商业化。目前包括 ITU、IEEE、3GPP 国际组织积极推进 5G 标准落地，预计最快在 2018 年我们可以看到 5G 标准雏形，2020 年 5G 标准将落地。1）ITU 于 2015 年启动 5G 国际标准制定的准备工作，首先开展 5G 技术性能需求和评估方法研究，明确候选技术的具体性能需求和评估指标，形成提交模板；2017年 ITU-R 发出征集 IMT-2020 技术方案的正式通知及邀请函，并启动 5G 候选技术征集；2018 年底启动 SG 技术评估及标准化；计划在 2020 年底形成商用能力。2）作为 IEEE 3G/4G 准的制定机构，IEEE 802 标准委员会结合自身优势，积极推进下一代无线局域网标准（IEEE 802.11ax）研制，并希望将其整合至 5G 技术体系。3）从 2015 年初开始，3GPP 已启动 5G 相关议题讨论，初步确定了 5G 工作时间表。3GPP 5G 研究预计将包含 3 个版本：R14、R15、R16。

R14 主要开展 5G 系统框架和关键技术研究；R15 作为第一个版本的 5G 标准，满足部分 5G 需求，例如 5G 增强移动宽带业务的标准；R16 完成全部标准化工作，于 2020 年初向 ITU 提交候选方案。

图 4：5G 标准推进情况