5G应用创新发展策略研究

杨骅，王倩

（TD产业联盟，北京 100191）

1 5G应用发展环境

目前全球5G 商用发展已初具规模，为5G 应用的规模落地和创新发展奠定了坚实基础。5G R16 标准已正式冻结，网络技术方案进一步成熟。5G 商用网络部署规模不断加快，可满足行业用户初期需求。5G 产业生态逐步丰富，5G 产品研发呈现良好态势，促进5G 应用探索不断深入，经济效能初步显现。

1.1 5G标准化工作稳步推进

3GPP 5G 标准工作主要集中在R15、R16 以及R17 中。第一阶段的5G 标准R15 版本已于2018 年6 月正式完成，侧重于增强移动宽带能力，形成了非独立组网（NSA）以及独立组网（SA）的5G 标准。R16 主要开展第二阶段的5G 标准工作，于2020 年7 月正式冻结，除了进一步提升增强移动宽带能力之外，R16 重点关注垂直行业应用，通过时间敏感网络、企业专网、5G V2X 等增强功能，加快推动5G 在工业互联网和车联网等领域的规模化应用。R17 版本标准化工作仍在推进中，预计冻结时间为2022年6 月。5G 标准的制定是一个循序渐进、不断完善的过程，随着5G R16 标准的正式发布，标志着5G 网络将从“能用”变为“好用”，5G 应用也将从“试点示范”转变为“规模落地”。

1.2 5G网络建设不断加快

网络部署是应用发展的坚实基础。近年来，欧美日韩发布多个5G 产业相关战略及政策，世界多个国家和地区的众多运营商都在积极推进5G 商用，全球5G 进入“竞速”阶段，网络规模不断扩大。截至2020 年10 月，49 个国家的124 个运营商已开通超过93 万个基于3GPP 标准的5G基站，5G 商用网络超过118 张，5G 用户总数超过1.75 亿。在国家政策和产业界的努力下，中国5G 网络建设和用户规模全球领先，截至2020 年10 月，我国5G 基站累计建成并开通超过70 万个，年底前将实现全国主要城市覆盖，终端连接数已超过1.6 个亿，5G 用户年底预计超过1.9 亿。

1.3 5G产业生态逐渐丰富

全球移动通信技术不断迭代，5G 产业各环节日益成熟。5G 芯片、基站、终端等终端环节不断加速发展，取得良好成果，基本满足5G 商用需求。截至2020 年9 月，共有5家芯片厂商正式发布5G 基带芯片，基带芯片款型达到11款。华为、三星、MTK、高通、紫光展锐5 家芯片厂商正式发布5G SoC 芯片19 款。全球115 家厂商发布5G 终端，已发布的终端款型超过565 款，其中包括294 款Phone（智能手机）、124 款CPE、73 款Module（模 组）、26 款Hotspot（无线热点终端）、16 款平板电脑、6 款Router、5 款车用模组、4 款Robot（机器人）、4 款电视（Television）、2 款Drone（无人机）。

1.4 应用创新成为5G政策重点

行业应用是5G 产业发展重点已经成为全球共识，各国发布多项政策以加速5G 融合应用的创新发展。2020 年，韩国政府推进新的“XR+α”项目，计划投资150 亿元，推进XR 内容在公共服务、工业和科学技术领域的应用；欧盟推出“地平线2020”科研计划，加速推进垂直行业应用；美国FCC 设立5G 基金，重点推动5G 在精准农业、远程医疗、智能交通等领域的融合应用；日本政府在“构建智能社会5.0”的愿景下，提出积极推动5G 与人工智能、物联网、机器人等相互促进、融合发展；中国在5G+工业互联网、智慧医疗、智能交通等融合领域发布多个政策，国家发改委、工信部、国资委等国家部委先后出台《智能汽车创新发展战略》《关于促进消费扩容提质加快形成强大国内市场的实施意见》《关于推动 5G 加快发展的通知》《关于推动工业互联网加快发展的通知》《有色金属行业智能矿山建设指南（试行）》等多个重要文件，明确了5G 在工业互联网、新型信息消费、车联网、建筑业等行业的融合创新应用发展目标和路径，加上运营商持续探索与推动5G 融合应用创新发展，构建了坚实的5G 应用产业环境。

2 国内外5G应用进展

基于良好的5G 商用基础，全球5G 应用取得初步成果，在AR/VR、工业互联网、智慧医疗、智慧交通等领域应用场景不断丰富，5G 融合应用进入加速导入期，部分领域已实现小规模应用落地。

2.1 全球加速推进5G应用

韩国以XR 带动5G 产业应用发展，以获得初步推进效果。首先，韩国投资150 亿韩元设立“XR+α”项目，韩国运营商优先布局XR 和游戏等内容产业应用，推出VR/AR、云游戏、4K 视频等大流量应用，带动了韩国5G用户规模发展。截至2020 年10 月，韩国5G 用户数超过998 万，移动用户占比14.2%。其次，韩国政府在2020 年投入6 700 亿韩元扶持5G 其他领域发展，包括智能工厂、智能城市、5G 医疗、5G V2X 和自动驾驶等。韩国运营商也积极探索5G 在工业互联网、医疗健康、智慧交通、文化产业、机器人、城市公共安全和应急等领域的应用创新，主要场景包括5G+AI 机器视觉质检服务、远程数字诊断、手术教学、应急救援服务、新冠肺炎防疫机器人以及基于5G 自动驾驶的场内配送等。

欧洲积极开展5G 行业融合应用，充分发挥工业领域优势，不断加快5G 垂直行业应用创新。截至2020 年9 月底，欧洲约26 个国家推出商用5G 服务，5G 用户数约140万，基于5G 开展固定无线接入业务成为运营商发展5G 的动力，5G 专网应用成为产业发展重点。欧盟通过“地平线2020”科研计划加速推进垂直行业应用，运营商积极开展工业互联网、医疗健康、智慧交通、娱乐媒体等多领域的5G 行业应用试验，取得显著成果。英国伍斯特郡工业5G应用项目在工业环境下开展基于5G 技术的预防性维护试验，参与工厂的生产率提升了1%～2%；德国电信在汉堡港试验5G 网络切片，验证了5G 网络可以满足多类复杂工业应用并行要求的目标；多家运营商利用5G 技术广泛开展新媒体融合应用，推进5G 直播在新闻、体育赛事和文艺演出中的应用。其中，德国在5G 专网探索中投入最大，政府和企业积极性最高。为突破5G 行业应用壁垒，德国开放5G 本地专网频率（3700—3800 MHz）申请，已颁发74 张许可证。德国联邦运输和数字基础设施部（BMVI）2020 年4 月底发布了面向中小型企业的5G 园区网络指南，资助建设欧洲5G 工业园区网络。德国车企在5G 专网应用方面表现积极，如奥迪计划在122 个工厂建设5G 专网，优化生产流程。

美国5G 应用以固定无线接入为主，行业融合应用处于企业自行探索和技术验证时期。一方面，运营商在工业互联网、医疗、车联网、智慧城市等领域开展应用实验，应用场景包括基于4K 视频进行工厂内安全测试，基于AR/VR 的员工培训及定位服务，以及利用5G+VR/AR 赋能远程诊断和紧急救助等；另一方面，美国国防部重视5G技术在军用领域的大规模试验和原型设计，两年来共在12个军事基地开展智能仓库、自动驾驶、VR/AR 等5G 技术和应用测试，在军事训练、智能后勤、军事专用网络、通信能力等领域加快5G 技术应用。但是，美国以5G 安全为由，联合盟友、伙伴国和联盟组织，通过举办会议、发布报告、发表纲领性提案等多种方式，封锁中国5G 网络设备国际市场化发展前景，一定程度上也影响了美国5G 产业和应用创新进程。

日本5G 商用起步较晚，5G 应用处于技术和试验追赶期，政府和运营商都在积极推进5G 应用发展进程。5G 个人应用方面，受限于高频段、高成本的5G 网络部署，美国5G 网络相比4G 速率提升有限，加上美国国内5G 手机终端数量较少且价格较高，导致5G 用户发展相对缓慢。在5G 行业应用方面，日本政府在“构建智能社会5.0”的愿景下，提出积极推动5G 与人工智能、物联网、机器人等相互促进、融合发展。运营商除了提供面向消费者的高清视频、云游戏等高速率、大带宽业务之外，也在积极探索5G 行业融合应用。如NTT DoCoMo 面向行业企业提供了面部识别、远程医疗、智慧农业等20 多种解决方案。KDDI 利用5G 无人机完成4K 视频传输测试，探索无人机在公共安全和监控、农业监测、灾难响应等领域应用效果。日本重视5G 专网布局与发展，一是开放专用频段促进利用5G 专网在农业、工厂等领域开展应用开发和试验；二是支持行业企业部署5G 专网，目前制造企业富士通和三菱电机相继部署专网，验证5G 专网系统和智慧安防、远程操作和维护支持等应用；三是鼓励和支持中小企业、旅游业、农业等多领域开展5G 专网应用试验。

综上所述，全球5G 应用优先在消费领域落地，主要方式以高清视频、XR 和云游戏为主。5G 行业融合应用处于初期发展阶段，仅工业、医疗等部分领域行业应用从技术试验示范进入到小规模应用阶段，但多数应用领域尚未出现可规模复制的成熟解决方案。5G 专用应用发展趋势开始显现，部分国家已将5G 专网作为5G 行业应用突破点，行业巨头对专网部署的积极性也在不断提升，但专网设备和行业终端仍然不够成熟，专网发展整体处于初期，未来发展存在不确定性。

2.2 我国5G融合应用发展迅速

在政府和产业界的共同推动下，5G 融合应用正在从试点示范逐渐向商业化发展，运营商和行业企业主导的5G应用方案已超过1 000 个，高清视频、医疗健康、智能制造、智慧交通等领域5G 应用已进入初步落地阶段。

在5G+智慧交通方面，协同发展环境加速形成，部分场景实现小规模应用。国家发布《智能汽车创新发展》《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》等多项政策支持5G+车联网融合发展，强化产业顶层规范协同。产业各方积极推进智能网联汽车技术示范与产业成熟。一是工信部、公安部、交通部等部门合作，支持智能网联汽车示范区、先导区建设，目前已批复支持无锡、天津、北京、长沙等地方的示范区网络建设和应用场景试验；二是IMT-2020推进组联合多方组织C-V2X“新四跨”先导应用示范活动，协同开展端到端、规模化测试验证，加速解决跨行业、跨领域互联互通问题；三是产业测试示范成果显著，从封闭到无人、从无人到载人、从城市到高速，部分场景实现小规模应用。截至2020 年10 月，我国26 个省市发布智能网联汽车道路测试实施细则，全国共计发放约460 张测试牌照，覆盖整车制造企业、ICT 企业和科研机构等。京东无人物流、无人公交等场景方案已实现小规模落地应用，全面提升用户服务和居民出行体验。

在5G+智慧医疗方面，目前国内已进入实际建设阶段，医疗行业与医疗单位在部署5G 网络设施的同时，已经开始探索和尝试5G 与具体医疗业务场景的融合应用。智慧医疗领域的5G 一般性建设方案包括开通若干5G 基站以备前期业务测试、基于5G 技术的原有远程医疗业务改造、基于5G 的各实体医疗机构网络互联和信息共享，重点解决原有无线局域网的覆盖能力弱、信息安全不足、信息传送时断时续等问题。在2019 年末至今的新冠疫情中，医疗管控需求加速了5G 智慧医疗的应用与落地，5G 远程会诊+AI 辅助诊疗、5G 实时影像上传+远程诊断评估等多种5G 融合医疗业务场景已得到初步应用和推广，为疫情防控发挥了重要作用，“5G+健康医疗”部分应用场景在全国范围加速落地。

在5G+工业互联网方面，融合应用在企业生产线和工厂内不断渗透，助力工厂数字化转型和智能制造落地。在“新基建”背景和“512 工程”等政策推动下，全国5G+工业互联网项目已超过1 100 个，3.2 万多个5G 基站应用于工业互联网场景，机器视觉检测、精准远程操控、现场辅助装配、智能理货物流、无人巡检安防等一系列示范性应用成果得到实践。如兖矿集团5G 智慧矿山项目，利用5G 地下无线宽带传输网络，实现远程开采等智慧矿业应用。未来的远程采煤，可通过5G 网络将矿井现场视频及各类其他传感器数据回传到地面集控中心，操作员通过5G 网络操控矿井内的开采设备，实现远程集中开采。

在5G+超高清视频方面，5G 视频应用已成为全球主流电信运营商5G 网络商用后的首批目标业务，国内5G 超高清行业应用也在不断加速规模化应用进程。随着5G 网络技术的不断成熟，5G+4K/8K 视频成为未来的广播电视、大型赛事、演唱会、远程医疗、安防监控等领域的视频直播标准，已产生部分标杆型案例，包括中央广播电视总台5G 新媒体平台、春晚5G 直播、全国青运会5G 直播、CBA 赛事直播、湖南5G 智慧博物馆等。2020 年8 月8 日，国家大剧院音乐会5G+8K 现场直播，通过8 个热点地区布置8K 机顶盒、8K 家用电视机等消费类终端向北京市民展示了5G+8K 新视觉、新技术、新产品。

在5G+金融方面，科技赋能金融服务实体成为政策关注新热点，移动化和线上化金融服务趋势日益明显，新冠疫情促使金融行业传统线下服务及业务方式发生转变，“零接触式”服务对通信技术与金融业务融合提出新需求，积极探索5G+金融应用场景，已成为行业共识。目前物联网在金融行业多领域的商用已初具规模，形成部分典型物联网金融产品，但多数主要通过4G 来实现，5G 可弥补4G场景应用短板，拓展应用范围，实现海量物联网连接。目前产业界正在研发新型5G 金融终端、5G 服务机器人等产品，积极布局5G+动产融资、5G+智能理赔、5G+智能客服、5G+动态风控等应用场景，促进金融行业全面创新升级。

3 5G应用创新存在的问题

虽然各国均在积极探索、推动5G 的应用发展，但目前5G 应用创新仍然面临全球产业标准不成熟、R16 版本产品仍在研发中、行业融合技术与标准不完善、行业数字化水平较低、用户对5G 认知不够、跨领域应用开发仍有差距等问题，产业发展任重道远。

3.1 5G网络成熟度不够，技术标准仍需完善

尽管全球主要国家正在积极推进基于R15 版本的5G网络向SA（独立组网）架构升级，但目前SA 终端的成熟度仍然不够，网络切片、边缘计算技术方案仍需进一步完善。尽管R16 标准已经冻结，但是移动通信技术从标准制定完成到设备研发、网络升级、终端生态普及以及广泛应用等过程需要经历一段时间，这是技术和产业发展的基本规律，5G 技术和产业的发展也需要一个长期的过程。与此同时，行业应用相关技术标准仍需进一步完善。一方面，5G 能力的开发与应用，需要与物联网、云计算、人工智能等技术紧密协同，软件定义、虚拟化、云化、开放化的5G新技术方向的引入或将带来新的安全风险。另一方面，垂直行业领域自身存在短板，高清视频、AR/VR 等支持5G融合应用发展的技术、生态成熟度有待提升，如8K 编解码技术、智能驾驶算法、工业场景应用模式等问题仍待解决，典型应用场景的标准也需加快制定。

3.2 5G应用产业基础仍需加强

网络方面，5G 网络覆盖率有待提升。5G 融合应用的快速发展需要5G 网络更大范围部署，目前SA 模式基站覆盖效果有限，基于NSA 模式的5G 网络对部分海量连接和低时延场景应用支撑不足。随着行业用户对5G 网络需求的不断提升，现有网络已明显无法满足各类行业的需求，亟需持续探索网络切片、网络专网、智简网络等5G 建设新模式，夯实5G 应用发展基础；产业方面，5G 产业链仍然存在薄弱环节，射频芯片、中高频器件等通信核心环节以及工业基础存在技术短板，需要政府和产业界共同努力和突破；终端方面，个人和行业终端市场都存在发展瓶颈，在促进新型信息消费和国家内循环经济发展背景下，市场上缺乏类似于4G 时代的抖音短视频、微信等典型应用，个人消费类终端款型虽然多，但尚未出现现象级终端。行业模组和行业终端成本过高、款型匮乏等问题，已经制约了行业融合应用的发展进程，亟需支持和鼓励初创企业投入行业模组和行业终端的研发。

3.3 5G融合应用生态有待培育

用户对5G 认知不够，行业数字化能力不足，适应5G特点的业务仍待开发。目前，国内多数工业企业数字化水平较低，企业缺乏5G 应用的积极性，现有业务提供商和行业用户对5G 技术特性和应用价值理解也不够透彻，导致产业还未能开发出可规模化使用的典型产品与解决方案。5G 的应用创新需要电信运营商、设备商、业务开发商、行业客户、第三方开发等产业生态圈的多个主体同时参与，在深入理解5G 技术、大带宽业务和行业痛点的基础上，共同探索解决方案，同时也需打破传统产业固有的利益分配模式，形成新的商业模式。同时，远程医疗、自动驾驶、工业控制等场景存在责任划分不明、监管政策空白等问题，导致全球5G 相关融合应用进展缓慢，行业融合应用差距较大。

4 策略与建议

当前中国在全球5G 技术发展上虽然已经处于领跑位置，但面对日益复杂的国际局势，中国除了需要进一步加快突破关键技术、巩固产业优势，更需要以产业和应用创新为抓手，加快应用融合创新，助力产业规模发展。为进一步激发5G 公众用户市场和行业用户市场活力，探索出具备商业价值、市场空间及社会意义的5G 应用，建议产业界适度推进网络部署，充分发挥5G 低延时、高可靠、大连接及边缘云的技术特性，加强跨行业跨领域的协作力度，超前布局新技术、新模式、新应用，打造出可规模化复制的典型场景解决方案。

4.1 完善布局，加速技术研发与标准制定

积极跟进5G 国际标准进程，加强国际合作，加速技术研发与标准制定，解决产业成熟度不够的问题，以满足市场需求。加快工业互联网、人工智能、物联网、云计算、大数据等相关技术研发与应用，重点围绕个人应用和行业应用领域，推动形成5G 融合应用技术标准体系。加强基础研究与产业协作，突破技术难点，解决垂直行业自身技术瓶颈，实现融合应用产品快速低成本研发和上市。

4.2 以建促用，不断夯实融合应用基础

顺应移动通信产业发展规律，适度超前，循序渐进推进5G 网络建设进程。加强关键技术攻关，推动产学研用合作建立5G 创新平台，形成上下游协作的技术研发新模式。发挥5G 商用价值，加快边缘云、千兆光纤、数据中心、物联网、工业互联网发展，尽快形成5G 网络切片、5G 智简网络模式的5G 专网方案，探索网络切片、5G 虚拟专网、5G 智简网络等建设运维新模式，加快研发以传感器、显示器为主要构成的低成本、高性能新型终端，推动5G 智简应用落地。

现阶段，网络切片在技术、标准及产品成熟度等方面仍然无法提供较为完善的端到端可商用方案，专门服务于垂直行业的5G 智简网络将成为产业发展首选。5G 智简网络是与通信大网一体，面向行业局部应用的智能化5G 网络解决方案，基于灵活、开放、智能和安全的理念，可以按照场景业务需求灵活部署，融合5G 轻量化核心网、5G边缘云等技术和产品，构建以用户需求为中心的智能化网络。在智简的网络架构下，在本地部署基于业务的一个或多个边缘云，本地业务数据仅需要传送至近处边缘云计算与处理，避免本地业务数据迂回传输，有效降低网络时延，缓解资源调度压力。同时，可为5G 智简终端的规模化发展奠定基础。5G 智简网络具有广泛的应用场景，拥有更充沛的边缘计算能力，更低的网络时延，可实现无线网络资源灵活调整、支持无线网络切片的快捷创建，满足以用户需求为中心网络的MEC 业务边缘部署需求，实现资源的高效利用和低成本5G 专网的快速部署。

5G 智简终端不仅包括面向消费者的5G 手机，也包括面向行业用户的5G 新型模组和行业终端，是一种只保留基本的传感器、音视频输入输出功能及简单处理与行业功能的终端设计方案，其主要的存储、处理器、操作、应用等大量功能均可以在云端实现。目前产业内的智能终端，不仅要集成大量传感器，还需要集成存储、处理器、操作系统等大量功能，重量与体积越来越大，成本也越来越高。在5G 网络边缘云的支持下，智简的5G 终端，多样化功能的实现将不再局限于终端设备的计算与存储能力，既实现了终端的轻量化发展，又提升了终端的整体能力，可以用更低的成本，实现更丰富的功能，具有广阔的发展空间。

5G 应用创新的实现是一个多方协作过程，无论是面向公众用户还是面向行业用户的5G 应用，都需要运营商提供网络、终端设备厂商提供智能化设备、应用与内容提供商或系统集成商提供业务支持。在现有网络架构下，各类厂商各自为营，很难做出真正满足用户需求的5G 应用。在智简网络架构下，运营商、设备商、终端厂商、内容与应用提供商、系统集成商需要超前布局，深度了解彼此需求与能力，以更好地实现资源与能力互补，提供智能的、简化的解决方案，真正做到跨领域协作，做出满足公众用户和行业用户需求的5G 应用，以及5G 融合应用的新产品、新模式，推动5G 产业及数字社会发展。

4.3 加强协作，构建5G融合应用创新新生态

鼓励支持行业企业以及地方政府等多方协同发力，加强移动通信与垂直行业企业合作，积极构建应用生态，推动5G 融合应用规模化发展，助推产业数字化转型，发挥信息通信业赋能作用，深挖行业需求，加强应用模式创新，带动形成可规模复制的应用方案，着力培育新增长点、形成新动能，持续壮大数字经济规模。提升行业数字化能力，加速产业转型升级，通过融合应用创新实现企业跨部门、跨业务环节的全面集成，从而提升企业生产管理效能。目前行业企业数字化水平普遍比较低，5G 融合应用创新能力弱，亟需从国家战略层面展开，给予行业或者重点企业专项支持，解决数据产生、数据互联、数据处理、数据应用和业务集成互联。成立跨领域跨行业的沟通与合作平台，呼吁移动通信与垂直行业企业的共同参与，明确行业需求与规划设计，加快5G 技术与模组、行业终端融合创新研发进程，打造5G 应用标杆。充分发挥政府引导作用，优化良好市场环境，完善行业应用监管体系与配套政策，明确典型应用场景责任划分，切实解决行业应用发展瓶颈。积极培育5G 行业应用集成商和平台商，依靠市场驱动孵化出一批可对接产业供给和需求的5G 行业应用解决方案集成商，和推动共性、通用性5G 应用推广赋能中小企业的平台商，各方协同联动，真正实现5G 赋能“千行百业”的战略目标。

5 结束语

当前，全球新一轮科技革命和产业变革深入推进，5G 融合应用将加速数字中国、数字社会建设，为国家构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局注入新动能，为疫情防控常态下的世界经济带来新的发展机遇。未来，移动通信领域将充分发挥产业优势，找准行业应用需求，加快5G 在“智能车联”“智慧医疗”“智慧工厂”等领域的融合应用，提升融合技术研发实力，推动移动通信产业应用创新，夯实产业优势基础。