5G基础梳理及应用前景分析研究报告

5G基础梳理及应用前景分析研究报告2前言随着4G网络的成熟发展，5G网络已悄悄地来到了我们身边。5G是第五代移动通信网络技术(The5thGenerationofMobileNetworkCommunicationTechnology)，是4G之后的延伸。为了解决移动通信系统彼此不兼容的问题，更好地增加用户体验，5G将会使用一个融合的全球统一的标准。截止目前（2018年9月），5G标准的制定工作还未全部完成。行业内有个重要的说法，4G改变的是生活，5G改变的将是社会，由此包括中国在内的各个国家都在大力发展5G网络技术。相比于前四代（1G、2G、3G、4G）移动通信网络技术，5G不只包括移动通信，也涉及了更多的物联网应用场景。亿欧智库是一家关注新科技、新理念、新政策如何服务于实体经济的专业咨询机构，而5G作为新技术正是亿欧智库关注的重点。此份报告以外部整体视角来观察5G的具体变化，利用商业分析性思维梳理总结了5G的基础知识，同时根据ITU定义的5G三大使用情景探讨了5G的未来发展前景。该报告总共分成三大部分，第一部分讲述了移动通信的历史及发展现状，包括移动通信传输过程、前四代移动通信特征对比和移动通信技术的演进路线以及5G的重要发展节点；第二部分讲述了5G网络的变化、产业链构成及相关企业布局，变化包括5G网络架构、使用模块或设备的的改变；第三部分通过5G的三大使用情景讲述了5G的未来应用潜力，三大使用情景分别为增强移动带宽（eMBB）、低时延高可靠通信（uRLLC）和大规模机器通信（mMTC）。目录CONTENTSPart1.移动通信技术的发展及概念解析移动通信传输过程移动通信发展史及技术演进路线5G发展的重要节点Part2.5G的产业变化及相关企业布局三大运营商第一批5G试点城市5G网络的变化5G产业链构成及相关企业布局Part3.5G的三大使用情景及未来发展ITU定义的5G三大使用情景5G的具体应用场景Part4.附录4移动通信技术的发展及概念解析移动通信传输过程移动通信发展史技术演进路线5G发展重要节点移动通信网络的传输过程是将手机信号传输到基站(长距离传输会到核心网)，再将信号从基站传输到手机的过程5声音、图像、文字等信号低频信号（基带信号)信号转换，基带芯片处理载波信号（调制后的信号)基站1信号调制：低频信号与高频信号混频（射频模块）将载波信号（射频信号）通过终端天线传输到基站天线手机终端1机房1通过基站天线来接收射频信号，而内设备机房根据实际情况，可能会控制一个基站或者多个基站核心网1信号经过机房层层传输，到达核心网短距离信号传输可直接通过基站间，而后到手机终端省市间等长距离信号传输（光纤传输）机房2基站2载波信号（未解调的信号）低频信号（已解调的信号)信号转换，基带芯片处理声音、图像、文字等信号手机终端2信号解调：低频信号与高频信号分开（射频模块）将信号经过基站天线传输到手机终端天线核心网2核心网经过信号处理通过光纤传输至机房设备通过机房设备进行信号处理后，将射频信号转换成光信号传输到基站后通过光模块将射频信号进行光信光纤传输号的转换,最后通过光纤传输给机房光纤传输移动通信网络的传输过程就是信号的调制（将低频信号变成可发送的高频信号）和解调（将高频信号变成可接受的低频信号）过程，声音、图像等信号经过基带芯片以及射频模块处理后，通过手机天线发射到基站天线上，基站（本文特指信号塔）将信号处理（射频信号转换成光信号后进行调制解调）后，传输到机房或核心网上，而后经过其他的机房或核心网、到另一个基站、最后信号到另一个手机终端。若通信距离较短，则只通过基站间通信（基站和基站传输），后到手机终端。移动通信网络信号传输过程移动通信传输过程移动通信发展史技术演进路线5G发展重要节点伴随着移动通信技术的发展，频段使用越来越高、传输速率越来越快、用户容量越来越大、通话质量越来越好6第一代移动通信（1G）第二代移动通信（2G）第三代移动通信（3G）第四代移动通信（4G）起始时间1980s1990s21世纪初2010s世界商用时间1978年，美国贝尔实验室第一次开发出高级移动电话系统(AMPS)1989年，欧洲以GSM(全球移动通信系统)为标准进入商业化应用2001年10月，日本的NTTDoCoMo运营商第一个在世界上开通了WCDMA服务2010年世界移动通信大会将下一代演进技术(LTE)作为业界关注焦点中国商用时间1987年，开始部署1G网络1993年，嘉兴GSM网正式成为我国第一个数字移动通信网2009年正式给三大运营商颁发3G牌照，我国进入了3G时代2013年12月，工信部正式为三大运营商颁发4G牌照，我国进入4G时代标准网络协议AMPSGSM、CDMA(码分多址)电信CDMA2000(美国主导)、联通WCDMA(欧洲主导)、移动TD-SCDMA（中国主导）TD-LTE(时分双工)、FDD-LTE(频分双工)使用频段300Hz-3400Hz900MHz-1800MHz1880MHz-2145MHz1880MHz-2665MHz代表性企业摩托罗拉(大哥大）诺基亚苹果、三星等苹果、三星、华为等主要特点模拟信号传输、语音通话数字信号传输、语音通话、短信服务、简单的低速数据服务可同时传声音和数据信息、提供高质量的多媒体业务可快速传输数据、音频、视频和图像缺点语音品质低、信号不稳定、抗干扰性差数据传输容量有限、通信加密程度较弱用户容量有限、传输速率较低、传输标准不统一全球使用频段过多，不支持物联网传输移动通信技术的起源可追溯至100多年前，1897年，意大利人马可尼首次完成了英吉利海峡内行驶船只的无线电通信实验，标志着移动通信技术的诞生。而现代意义上的移动通信技术起源于20世纪80年代的美国，移动通信技术几乎每十年进行一次更新换代。移动通信发展历史（前四代）移动通信传输过程移动通信发展史技术演进路线5G发展重要节点考虑到传输速率以及成本等多方面的因素，每一代数字移动通信技术都经历了过渡阶段，且标准不统一7由于数字通信(2G时代开始)具有抗干扰性以及传输速率高等优势，2G被认为才是现在移动通信的开端。从2G到5G，考虑到传输速率以及成本等多方面因素，每一代数字移动通信技术都经历了过渡阶段(2.5G、3.5G等)，都是对前一代技术的演进，且标准不统一（如4G时代分为TD-LTE和FDD-LTE）。数字移动通信技术的两条演进路线2G2.5/2.75G3G3.5/3.75G3.9/4/4.5GGSMCDMAIS-95GPRSCDMA20001xEV-DOR0EDGECDMAEV-DORev.BTD-SCDMAWCDMACDMA2000Rev.0HSUPAHSDPACDMA20001xEV-DORev.ACDMA2000Rev.A、BCDMA20001xEV-DVRev.C、DHSUPAR6HSDPAR5CDMA2000的不同版本标准一标准二统称HSPA版本HSPA+FDD-LTETD-LTELTE-ALTE-APro移动通信传输过程移动通信发展史技术演进路线5G发展重要节点数字移动通信技术的相关名词解析8第一个标准数字移动通信系统，起初为了实现全欧洲的统一、实现跨国界的漫游而开发的，而后成为了全球性的移动通信标准。2015年，全球诸多GSM网络运营商预计在2017年关闭该网络。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication,全球移动通信系统)GPRS(GeneralPacketRadioService,通用分组无线业务)EDGE(EnhancedDataRateforGSMEvolution,增强型数据功率演进技术)CDMA2000(Code-DivisionMultipleAccess2000，2000年发布的码分多址技术)WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess,宽带码分多址技术)HSPA(High-SpeedPacketAccess，高速分组接入技术)由高通发起的第一个基于CDMA（码分多址，即将需要传输的信号用一个远大于该信号带宽的伪随机码进行调制后传输）的移动通信标准系统，其第一个品牌也叫CDMAOne。为了提高数据业务的需求，在原来的GSM网络上加入了支持高速分组数据的网络，推动了移动数据业务的发展，也被称为2.5G，简称G。在GSM系统中加入了一种新的调制技术，提高了GSM网络的性能和效率，也是一种GSM到3G的过渡阶段，被称为2.75G，简称E。由高通公司主导，是国际电信联盟ITU制定的IMT-2000标准认可的一个3G移动通信标准，是2G时代CDMAOne标准的扩展，其与3G时代的另一个标准WCDMA不兼容。使用的部分协议与GSM一致，同时也使用了部分高通主导的CDMA技术，3G时代，WCDMA占据全球80%的无线市场。2009年，中国联通开始提供WCDMA服务。由中国提出的，被ITU批准的三个3G标准之一，后工信部将TD-SCDMA这张3G牌照发给了中国移动。随着4G的到来，中国移动不再继续进行TD-SCDMA的新建投资，而转向4G网络的建设。LTE-A(LongTermEvolution-Advanced，增强型长期演进技术)HSPA+(High-SpeedPacketAccess，增强型高速分组接入技术)LTE(LongTermEvolution，长期演进技术)分为HSDPA(HighSpeedDownlinkPacketAccess，高速下行分组接入技术)和HSUPA(highspeeduplinkpacketaccess,高速上行链路分组接入技术)，为了提高WCDMA的上下行速率而对技术的一种演进，被称为3.5G，简称H。LTE-APro(LongTermEvolution-AdvancedPro，高级增强型长期演进技术)是HSPA的强化版，速度更快，性能更好，被列为4G网络的一个标准。此项技术使用新的调制方式，提高了数据传输能力和数据传输速度，由于未达到4G的标准，俗称3.9G。这是一种真正的4G网络，完全兼容LTE技术，是LTE网络的一种演进。是对LTE和LTE-A的技术的演进，是5G技术的一种过渡阶段。CDMAIS-95(CodeDivisionMultipleAccessInterimStandard95,暂时性码分多址技术标准)TD-SCDMA(TimeDivision-SynchronousCDMA,时分同步码分多址技术)移动通信传输过程移动通信发展史技术演进路线5G发展重要节点经历了4.5G(LTE-APro)之后，5G现已完成部分标准的制定工作，预计2020年实现商用92016年10月，高通发布了全球首个5G调制解调器——骁龙X50调制解调器同时，在2015年10月份，中欧美日韩5G推进组织签署协议，为全球统一的5G标准奠定了基础华为2016年4月率先完成中国IMT-2020（5G）推进组第一阶段的空口关键技术验证测试2019年底，3GPP完成5G的完整版本标准制定，包括其余两项uRLLC和mMTC标准，以满足ITU的需求，并完成IMT-2020标准的提交2018年2月，沃达丰和华为宣布，两公司在西班牙合作采用非独立的3GPP5G新无线标准和Sub-6GHz（低频频段）完成了全球首个5G通话测试2018年2月，华为在世界移动通信大会上发布了首款3GPP标准下的5G商用芯片巴龙5G01和5G商用终端，支持全球主流5G频段2018年6月，5GNR标准SA（Standalone，独立组网）方案正式完成并发布，这标志着首个真正具有完整意义的国际5G标准正式出炉2018年6月，中国联通公布了5G部署：将以SA为目标架构，前期聚焦eMBB，5G网络计划2020年正式商用2013年2月，欧2013年5月，2014年5月，日本电信营2015年10月，ITU5000万欧元，加布，已成功将与爱立信、诺基亚、三式将5G技术命名为快5G移动技术的开发出5G星等厂商共同合作，研发IMT-2020，并预计在研发的核心芯片5G技术2020年完成标准制定