服务驱动的5G产业链

王玉峰 武慧

在过去40年的时间里，移动通信经历了飞跃式发展，且不断渗透到人们生活的方方面面，给人们的生活方式、工作模式以及政治、经济等方面带来了深刻影响，用户一直在追求更高性能的移动通信网络。想必每个人都有切身的感受，我们沟通的载体早已从文字短信、图片传送，变成了语音通话、视频连接、各类直播，与此同时，我們对刷微博、看视频、录直播的传输速率和加载速度要求越来越高。

未来的网络将会面临：1000倍的数据容量添加，10到100倍的无线设备衔接，10到100倍的用户速率需求，10倍长的电池续航时间需求等。坦白地讲，将来五六年4G网络将无法满足这些互联网生态新需求，为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，第五代移动通信（5G）系统将应运而生。

与4G相比，5G在用户体验速率、连接数密度、端到端时延等性能指标上都有了质的飞跃。与传统移动通信以人为核心不同的是，5G在设计之初就考虑了人与物、物与物的互连，等到5G发展到足够成熟的阶段，能够真正帮助整个社会构建“万物互联”。3GPP为5G定义了eMBB（增强移动宽带）、mMTC（海量大连接）和URLLC（低延时高可靠）三大场景：

面向增强的移动互联网应用场景（eMBB）：5G可以提供更高体验速率和更大带宽的接入能力，支持解析度更高、体验更鲜活的多媒体内容；面向物联网设备互联场景（mMTC）：主要针对手机等移动端应用，5G提供更高连接密度时优化的信令控制能力，支持大规模、低成本、低能耗IoT（物联网）设备的高效接入和管理；面向车联网、应急通信、工业互联网等垂直行业应用场景（URLLC）：主要针对工业物联网等专用网络，低时延和高可靠的信息交互能力，支持互联实体间高度实时、高度精密和高度安全的业务协作，主要针对车联网等对实时、高精度要求较高的应用。

5G不再以单一的多址技术作为主要技术特征，而是一组关键技术来共同定义，即大规模天线阵列，超密集组网，全频谱接入，新型多址技术，以及新型网络架构将成为5G的最核心技术。大规模天线阵列是在现有多天线的基础上通过增加天线数来支持数十个独立的空间数据流，从而将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。超密集组网是通过增加基站部署密度，从而实现频率复用效率的巨大提升。

新型多址技术是通过发送信号在空/时/频/码域的叠加传输来实现多种场景下系统频谱效率和接入能力的显著提升。全频谱接入指通过有效利用各类移动通信频谱（包含高低频段、授权与非授权频谱、对称与非对称频谱、连续与非连续频谱等）资源来提升数据传输速率和系统容量。新型网络架构是基于SDN（软件定义网络）、NFV（网络功能虚拟化）和云计算技术的更加灵活、智能、高效和开放的网络系统，包括接入云、控制云和转发云三个域，可实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的高效传输。

产业链业务模型

中国5G技术研发试验的推进，将带动包括通信、电子元器件、芯片、终端应用等全产业链的升级。5G产业链由上游基站升级（含基站射频、基带芯片等）、中游网络建设（网络规划设计公司、网络优化/维护公司）、下游产品应用及终端产品应用场景构成（云计算、车联网、物联网、VR/AR），上中下游里又包括器件原材料、基站天线、小微基站、通信网络设备、光纤光缆、光模块、运营商等各细分产业链。

在5G生态系统中包括多种利益相关者 （stakeholders）：基础网络设备商、无线网络提供商、移动虚拟网络提供商（MVNO）、网络规划/维护公司、应用服务提供商、终端用户、广告商等。（如图1所示）为了满足5G大规模网络部署及升级，通信服务提供商需要加大在网络基础设施方面的投资，为基础网络设备商带来了较大收益。基础网络服务提供商、网络规划设计公司、网络优化/维护公司为设备商提供基本的网络技术服务以及通信网络工程建设、维护、优化等技术服务。

用户通过5G网络平台（由基础网络提供商，若干MVNO和网络规划/维护公司组成）接入并使用各种网络服务。大量的用户群体吸引广告商前来投放广告，广告商通过平台将自己的广告传达给用户，推销自己的产品。另外，5G网络提供商为了满足不同的垂直领域的用户需求，引入虚拟网络服务提供商或应用服务开发商，使用5G平台的虚拟化技术和开放API，构造特色的应用，为特定用户群体提供联网服务，并收取一定的费用。

简而言之， 除了可编程的硬件基础设施外，5G网络提供商为了满足不同的垂直领域的用户需求，引入虚拟网络服务提供商或应用服务开发商，使用5G平台的虚拟化技术和开放API，构造特色的应用，为特定用户群体提供联网服务，并收取一定的费用，这样5G网络又是一个开放的软件平台。最后，用户通过5G网络平台（由基础网络提供商和若干MVNO组成）接入并使用各种网络服务。

而用户群体可细分为基础用户和增值用户。基础用户群体的网络订购费通常很低（甚至为0），从而使得5G开放网络平台获得大量的用户群体。增值用户群体指为了更高质量、更有特色的网络服务而愿意付出额外订购费的用户。大量的用户群体（user base）吸引广告商前来投放广告，广告商通过平台将自己的广告传达给用户，推销自己的产品，因此5G网络又是一个媒体平台。图2表示的是5G产业主要参与方在未来几年预计收入的份额比例，包括网络运营商、网络基础设备制造商和应用服务提供商。可以看出，在 5G 商用初期，运营商大规模开展网络建设，5G 网络设备投资带来的设备制造商收入预计占有最高份额。随着网络部署持续完善，运营商网络设备支出预计将开始回落。同时，随着 5G 向垂直行业应用的渗透融合，各行业在 5G 设备上的支出将稳步增长，成为带动相关设备制造企业收入增长的主要力量。在 5G 商用中后期，互联网企业与 5G 相关的信息服务收入增长显著。运营商从5G商用开始，其收入所占份额比例预计将一直保持稳步上升趋势。

5G细分产业链

5G产业链涉及技术范围广，市场容量超级大，接下来我们将从“上游”到“下游”对5G产业链条中涉及的各个细分产业链进行详细分析。

上游受益领域

芯片商：目前，国际芯片商高通和英特尔分别抢了“端”和“云”两大市场，国内厂商受益空间有限。各大芯片商在2017年MWC上发布了多种产品：一、高通掌握了智能终端通用的ARM架构关键技术，从基带到结构，中高端产品全面覆盖。近期，高通新发布骁龙835芯片，并展示芯片上首个基于5G NR标准的网络连接；二、英特尔在云端应用场景优势明显，其x86架构的英特尔芯片垄断了云端服务器市场及数据中心，市场份额高达约99%。未来，5G规模商用化将带动海量物联网等应用场景加速推进，借助云端处理大数据 、实现信息交换将是重要发展趋势。

基站天线：基站侧天线是基站设备与终端用户之间的信息能量转换器。大规模天线阵列（Massive MIMO）是5G的核心技术，目前主流MIMO基站的天线配置为“2根基站天线 + 2根移动端天线”，而随着5G对于通信速率提升需求，大规模天线阵列将普及，容量配置提升为“64根基站天线 + 8根移动端天线”，基站天线数量及市场规模将成指数级增长，市场容量每年可望达到200亿元左右。基站天线生产企业非常多、行业竞争激烈，国外凯仕琳集团、康普长期保持全球领先位置，我国本土厂商通宇通讯基站天线数量位于世界前十，京信通信基站天线数量世界前三，摩比发展出货量位居全球前十，华为自身也进入全球天线供应商前十。

基站射频：射频器件是移动通信基站的核心部件之一，其中，基站滤波器负责对发送和接收信号进行滤波，是射频端的关键组成部分。5G在频谱效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，5G关键技术的发展推动着基站天线和滤波器产业变革和发展。5G频段数量将从目前的6个增加至16个平均频段，射频模块需处理的频段数量大幅增长使单个射频器件价值提升，预计将为4G的2.5倍。此外，随着高频段信号处理难度增加和载波聚合技术普及，射频开关以及滤波器的性能要求及数量快速上升。预计至2020年，滤波器市场规模将达160亿美元，CAGR（年复合增长率）约达21%。

通信基站：现有4G宏基站约300万（中国移动143万，中国电信84万，中国联通70万）。5G要布更多的基站，且单个基站更贵。5G基站包括C-RAN大型基站、宏基站和小基站等主流基站模式。5G具有高频、低频两种频谱资源，宏基站作为低频载体覆盖成本过高且不利于资源获取，因此超密集组网小基站的深度覆盖将成为宏基站的重要补充。小基站覆盖率提升，基站生产商将大大受益。

中游受益领域

光通信：网络升级扩容拉动光通信行业需求增长，光通信产业中大体可以分为两条分支产业链：光模块产业链和光纤光缆产业链。

光模块：电信市场升级扩容和大型数据中心建设，将双面刺激光器件、光模块市场发展。传统电信领域是光通信模块较为重要的应用领域，目前面临着接入网、传输网全面升级的增量需求，以及5G时代的到来对光模块需求进一步增加，光模块厂商有望进一步受益。而随着数据中心内部数据的持续增长，超大规模数据中心会更倾向于选择叶脊架构来缓解核心层的流量负载问题。在这种架构下网络设备数量和网络连接数将增加，相应的光模块的采购集中度和需求速率也将不断提高。

光纤光缆：三大运营商持续采购，光纤光缆仍持续景气。我们认为中国移动要加快提速进程，打造高品质有线宽带网络，新建宽带全部采用光纤到户，2017年在集采数量方面或仍保持较高的增长。而中国聯通在中国移动和中国电信的围追堵截之下，或会在集采方面有新的动作。三大运营商持续不断的集采需求，将助力光纤光缆企业保持高景气度。

网络规划设计和网络优化/维护公司：基于SDN、NFV和云计算技术的5G网络是移动网络未来的发展方向，包括接入云、控制云和转发云三个域。接入云支持多种无线制式的接入，适应各种类型的回传链路，实现更灵活的组网部署和更高效的无线资源管理。控制云实现局部和全局的会话控制、移动性管理与服务质量保证，并构建面向业务的网络能力开放接口，从而满足业务的差异化需求并提升业务的部署效率。转发云基于通用的硬件平台，在控制云高效的网络控制和资源调度下，实现海量业务数据流的高可靠、低时延、均负载的高效传输。随着5G网络技术的推进，必然会促进对现有网络结构的改进和升级，网络规划设计和网络优化/维护公司可以提供相关的网络技术支持，包括核心网、无线网、传输网等全网络层次的通信网络工程建设、维护、优化等技术服务，并在此基础上提供一体化、全方位的业务支撑与IT应用的系统解决方案，加快5G网络建设进程。

运营商：对于运营商而言，5G时代基于通信技术革新，以及移动互联生态带来的流量爆发式增长需求是最直接的受益逻辑。从国内来看，物联网应用场景下三大运营商正在尝试“去管道化”以寻求新商业模式下的利润增长。中国移动目标是物联网平台OneNET接入客户数达到2500万；中国联通计划在超过5个城市启动NB-IoT（窄带物联网）外场规模组网试验，年内建成上海全市覆盖的物联专网；中国电信目标是构建智能连接、智慧家庭、互联网金融 、新兴ICT、物联网的五大生态圈。

下游受益领域

电子终端：5G对消费电子终端产品的影响主要来自两个方面：一是对消费电子智能终端中信号处理系统的影响，例如射频前端模组，包括天线、滤波器、双工器等器件；二是影响信号处理系统的配套原材料或器件的变化，例如手机机壳、信号屏蔽处理器件等产品的变化。

不同的应用场景：商业应用需求推动 5G 技术快速成熟，5G 技术突破又能促进商业应用突破当前瓶颈。

大带宽需求：近几年来，随着光纤宽带的快速发展、4G网络的开通、智能终端的普及，播放视频的需求也在飞速地发展，视频播放已经成为人们的一种生活方式。据行业预测，到2020年视频流量在网络数据消费占比将超过95%。加之目前4K的硬件已经成熟，8K技术将成为未来视频技术发展的代表方向。4K/8K视频在发展过程中必然会对运营商乃至全产业链提出更高的要求。4K超清业务需要50Mbit/s的稳定带宽，平均40Mbit/s的4G网络已无法满足。而8K（3D）视频经过百倍压缩之后传输速率仍需要大约1Gbps，这些服务的普及都需要性能更好的新一代无线网络作为支撑。

大连接需求：中国移动提出：5G是为万物互联设计的。物联网首先是满足对物品的识别及信息读取的需求，其次是通过网络将这些信息传输和共享，再次是物联网随着量级增长带来的系统管理和信息数据分析，最后改变企业的商业模式及人们的生活模式，实现万物互联。未来十年，物联网领域的服务对象将扩展至各行业用户，M2M终端数量将大幅激增，应用无所不在。为解决物联网海量无线通信需求，更高的数据传输速率，更低的端到端时延，更大的数据带宽是必须的，而现在的4G网络无法满足这些要求。

低时延需求：VR（虚拟现实）要实现完美的虚拟现实体验，时延要低于20ms才能有效缓解眩晕感，这对网络的性能提出了极高的要求。除时延外，由于VR设备需要对画面进行精细绘制，所以需要高传输速率来支持头盔与主机之间大量数据的传输。而现有的VR设备受限于目前无线网络传输速度和传输时延，通常采用HDMI线缆连接，极大地限制了用户的使用范围，影响用户体验。与VR相比，AR（增强现实）的优势在于可以被运用于任何场合，其能够在工业、医疗、教育、广告、互联网、游戏、商务沟通、社交媒体等诸多领域发挥重要作用，而AR的实现必然需要更高性能的5G网络作为支撑。

高移动性需求：高铁、地铁的快速发展，大大便利了人们的出行，很多时候我们会处于像高铁、地铁等高移动性的场合，我们希望在这样的环境中也能有相同的业务体验。比如，我们可以随心所欲地浏览网页，与好友实时互动来分享当下的心情，或者处理工作上的业务，然而现有的网络技术并不能满足这样的需求，这就对新一代网络的性能提出了更高的要求，希望即使在高移动性的环境下也能提供较高的数据传输速率，使用户有更好的业务体验。

总之，从1G到4G的移动通信系统大体上遵循相同的基于“测量（metering）”商业模型，即运营商对频谱等资产投资、构建网络、维护运营能力等，并基于用户的使用量来构建商业模型，获取效益。通信和IT技术的融合（即：电信网IT化）使得原有封闭的无线网络，正逐渐地成为开放的信息服务平台，从而需要新的业务模型，并启发了新的应用。因此，除了研究高效的无线传输技术外（如大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入等），5G更需要关注新的业务模型以及应用和服务。