盡管4G在國內(nèi)尚處起步階段，但5G的研發(fā)已經(jīng)如火如荼。在近期舉辦的多個5G技術(shù)標準研討會上，來自中移動、中電信、中聯(lián)通、華為和中興在內(nèi)多家企業(yè)技術(shù)人員均預(yù)測，根據(jù)歐洲電信標準化協(xié)會的布局以及目前行業(yè)發(fā)展趨勢來看，5G有望在2020年正式商用。5G商用后，將會在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，有望成為全新的信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。由于5G應(yīng)用前景廣泛，5G“戰(zhàn)略制高點”爭奪戰(zhàn)已風(fēng)起云涌。韓國、日本、美國、英國和德國等多個國家已紛紛著手研發(fā)5G技術(shù)。而中國企業(yè)也已投入巨資展開研發(fā)布局，并希望最終“拿下”5G標準，進而占據(jù)對整個產(chǎn)業(yè)鏈的主導(dǎo)地位。
開啟萬物互聯(lián)新時代
5G將掀起一次革命性的革新，將滿足人們對更高質(zhì)量生活的需求，解決人與物的通信，以及物與物之間的溝通問題。
所謂“5G”，是英文fifth-generation的縮寫，是指第五代移動通信技術(shù)，此前移動通信領(lǐng)域已經(jīng)歷了四代技術(shù)的發(fā)展，其特征是從模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)一直走到了現(xiàn)在的高速多媒體通信，可接入設(shè)備顯著增加，端到端時延減少，用戶速率提高，能夠為移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造條件等。
據(jù)介紹，從1G到4G，主要解決的是人與人之間的溝通，5G將解決人與人之外的人與物、物與物之間的溝通，即萬物互聯(lián)。例如，過去人跟人之間，是通過固定電話進行通訊，第一代移動通信網(wǎng)絡(luò)解決了通訊的問題；第二代是2G，解決了數(shù)據(jù)化的問題，大幅提升了通話質(zhì)量；3G解決了人跟網(wǎng)絡(luò)的通訊，過去2G基本是文字和語音，3G就可以進行一些圖片的交流；4G則主要解決了帶寬的問題，相比3G帶來了更好的用戶體驗。
歐盟數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前全球有12億移動寬帶用戶，這一數(shù)字每年還在快速增長。到2020年，全球移動互聯(lián)網(wǎng)流量與2010年相比將增加33倍。屆時，無線設(shè)備將成為接入互聯(lián)網(wǎng)的主要方式，因而要求承載數(shù)據(jù)流量的技術(shù)更高效更普遍。這里的無線設(shè)備，不僅僅指的是智能手機和平板電腦，還包括使用互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換的機器和傳感設(shè)備。
根據(jù)歐盟發(fā)展5G的路線圖，在5G網(wǎng)絡(luò)下，無線容量將比2010年高出1000倍，提供服務(wù)所需能源將節(jié)約90%，平均服務(wù)創(chuàng)建周期將從90小時縮小到90分鐘，擁有接入7萬億臺無線設(shè)備、為70億人服務(wù)的能力。
5G技術(shù)相比目前4G技術(shù)，其峰值速率增長數(shù)十倍，從4G的100Mb/s提高到幾十G/s。也就是說，1秒鐘可以下載30余部電影，可支持的用戶連接數(shù)增長到100萬用戶／平方公里，可以更好地滿足物聯(lián)網(wǎng)這樣的海量接入場景。同時，端到端延時將從4G的十幾毫秒減少到5G的幾毫秒。
此外，業(yè)內(nèi)還認為，5G是對移動通信技術(shù)的一次革命性的革新。它將解決人們對更高質(zhì)量生活的需求，解決人與物的通信，物與物的通信，并且在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)無處不在的網(wǎng)絡(luò)連接，是低能耗的、更安全的網(wǎng)絡(luò)。在此過程中，多樣化的業(yè)務(wù)形態(tài)將應(yīng)運而生，比如物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、工業(yè)化應(yīng)用、車輛網(wǎng)應(yīng)用和互動式多媒體應(yīng)用，實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)向智慧城市的蛻變。
歐盟的5G發(fā)展規(guī)劃中已經(jīng)列舉了一些5G技術(shù)可能帶來的變化：
電子醫(yī)療：有試驗表明，實施跨越國界遠程手術(shù)需要租用價格昂貴的大容量線路，但有時對手術(shù)設(shè)備發(fā)出的指令仍會出現(xiàn)些許延遲，而5G技術(shù)將可以使手術(shù)所需的“指令－響應(yīng)”時間接近為0，提高醫(yī)生操作的精確性。在不久的將來，病人如果需要緊急手術(shù)或特定手術(shù)，就可以由一名醫(yī)生來實施遠程操作。
交通安全：例如，下雨天在高速公路上緊緊尾隨一輛卡車的后車駕駛員視野會極其受限。這時，如果前車有一臺照相機，后車駕駛員就可以通過網(wǎng)絡(luò)即時傳輸?shù)拇罅繄D片，了解到前車的視野以及更多信息，有助于提升駕駛員的駕駛舒適度和安全性。
智能電網(wǎng)：部分智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施往往坐落在鄉(xiāng)間或偏遠地區(qū)，且越來越多地依賴無線通信技術(shù)來提供支持；在視頻監(jiān)控和寬帶移動數(shù)據(jù)等應(yīng)用程序方面，容量也非常關(guān)鍵；出現(xiàn)問題時，延遲時間（刺激和響應(yīng)的時間間隔）應(yīng)越短越好，以便快速應(yīng)對。5G技術(shù)就有望針對上述需求提供相應(yīng)的解決方案。
休閑娛樂：在大型集會場所，手機信號會變差，上網(wǎng)速度會變得很慢，這是很多人都有過的體驗，但5G技術(shù)將改變這個困境。例如，在一個正在舉行足球比賽的5萬人體育場，5G技術(shù)將可使用戶在手機或平板電腦上觀看或重播高清晰度的比賽畫面。
互聯(lián)家庭：未來的家庭里將充滿相互可進行通信的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。例如，智能的恒溫調(diào)節(jié)器可能與煙霧報警器“說說話”，能在房屋起火時更準確地發(fā)出警報；如果家中無人及時處置火情，這一信息就可以遠程傳送到移動設(shè)備上，提醒消防人員進行救援。這描述的就是當(dāng)下大熱的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一。這類業(yè)務(wù)需要占據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的大量帶寬和容量，因而5G技術(shù)的到來將為這樣的愿景提供支持，同時還有助于減少服務(wù)成本。
除了上述應(yīng)用外，物聯(lián)網(wǎng)也將成為5G大顯身手的領(lǐng)域。盡管物聯(lián)網(wǎng)尚未大規(guī)模應(yīng)用，但業(yè)界普遍認為，物聯(lián)網(wǎng)中接入的設(shè)備預(yù)計會超過千億個，對設(shè)備數(shù)量、數(shù)據(jù)規(guī)模、傳輸速率、時延和可靠性提出很高的要求。由于當(dāng)前的3G和4G技術(shù)不能提供有效支撐，所以物聯(lián)網(wǎng)的真正發(fā)展離不開5G技術(shù)的成熟，同時也將成為推動5G技術(shù)發(fā)展的動力之一。
爭奪制定5G標準的話語權(quán)
提早布局，率先研發(fā)出成熟的5G技術(shù)，在5G標準制定中掌握話語權(quán)，將有利于在新一代移動通信技術(shù)革命中占據(jù)先機。歐盟、美國、韓國和日本均已啟動相關(guān)研發(fā)工作。
目前，國際上普遍認為5G最早將于2020年實現(xiàn)商用。那么，5G的技術(shù)標準究竟誰說了算？這就是總部位于瑞士日內(nèi)瓦、主管信息通信技術(shù)事務(wù)的聯(lián)合國專門機構(gòu)——國際電信聯(lián)盟（ITU）的職責(zé)了。該機構(gòu)負責(zé)分配和管理全球無線電頻譜和制定全球電信標準，在全球信息通信領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
國際電信聯(lián)盟目前已經(jīng)啟動5G標準研究工作，并明確了“IMT（國際移動通信系統(tǒng)）－2020及展望”項目的工作計劃，其中包括2015年中將完成IMT－2020國際標準前期研究，2016年將開展5G技術(shù)性能需求和評估方法研究，2017年底啟動5G候選方案征集，2020底完成標準制定。在這個過程中，包括歐盟在內(nèi)的各方均可向國際電信聯(lián)盟遞交申請。
與此前4G時代的多標準不同，歐盟已旗幟鮮明地強調(diào)，希望能確立全球統(tǒng)一的5G技術(shù)標準，而不再是多種標準并存，以實現(xiàn)全球互通性和規(guī)模經(jīng)濟。事實上，由于5G技術(shù)與未來的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)，蘊含著巨大的經(jīng)濟和戰(zhàn)略利益，歐美日韓等國都希望能在技術(shù)標準上占據(jù)主導(dǎo)權(quán)。
早在2012年11月，歐盟就已啟動總投資達2700萬歐元的大型科研項目METIS，研發(fā)5G技術(shù)。該項目組研發(fā)陣容強大，現(xiàn)階段29個成員中包括美國阿爾卡特朗訊公司、愛立信、華為和諾基亞西門子等五家設(shè)備廠商，德國電信、DoCoMo、法國電信、意大利電信和西班牙電信五家運營商，以及歐洲眾多的學(xué)術(shù)機構(gòu)和寶馬集團，還有大約80名專家全職參與該項目的工作。
歐盟METIS項目總體協(xié)調(diào)人表示，該項目組的研究目標是為建立5G系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，在需求、特性和指標上達成共識，取得在概念、雛形和關(guān)鍵技術(shù)組成上的統(tǒng)一意見。據(jù)介紹，該項目組目前研究的5G速率將達到4G的10倍至100倍，屆時用手機下載電影是件非常輕松的事。
此外，2013年12月，歐盟委員會啟動一項5G公私合營合作關(guān)系（5GPPP），將在未來七年內(nèi)，從“地平線2020”科研規(guī)劃中劃撥7億歐元，支持5G技術(shù)研發(fā)，以確保歐盟在移動通信行業(yè)的領(lǐng)軍地位，并在智能城市、電子醫(yī)療和智能交通等新領(lǐng)域占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢。而歐洲私營行業(yè)相應(yīng)地將投資最高達5倍的資金，預(yù)計將超過30億歐元。5GPPP參與方既有硬件設(shè)備制造商、電信運營商和服務(wù)供應(yīng)商，也包括一些中小企業(yè)和研究人員，旨在為5G技術(shù)標準提供方案、架構(gòu)、技術(shù)和標準。
韓國一向走在移動通訊的前沿，在研發(fā)機構(gòu)設(shè)立、長遠規(guī)劃、促進戰(zhàn)略以及研發(fā)投入等方面表現(xiàn)得都更積極。2013年6月韓國啟動5GForum，并在2014年推出“5G 移動通信促進戰(zhàn)略”。5GForum組織包括韓國主要的通信營商、設(shè)備制造商、研究機構(gòu)和高校等，為韓國最重要的5G研發(fā)組織。5G移動通信促進戰(zhàn)略的目標則是，爭取韓國在2020年獲得全球移動通信設(shè)備市場20%的份額，國際標準專利競爭力全球第一。此外，2013年5月13日，韓國三星電子還宣布，已成功開發(fā)第5代移動通信的核心技術(shù)。
日本在2013年9月也設(shè)立了“2020andBeyondAdHoc”項目，用以支持5G技術(shù)在未來十年的發(fā)展，并希望在2020年東京奧運會上應(yīng)用5G技術(shù)。2014年5月8日，日本電信營運商NTT DoCoMo還正式宣布將與Ericsson、Nokia、Samsung 等六家廠商共同合作，開始測試凌駕現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)1000倍網(wǎng)絡(luò)承載能力的高速5G網(wǎng)絡(luò)。
中國轉(zhuǎn)變角色不再跟著跑
在世界移動通信的演進歷程中，中國依次經(jīng)歷了2G跟蹤、3G突破、4G同步的階段。中國目前正在穩(wěn)步推進5G研發(fā)工作，并已適當(dāng)?shù)仡I(lǐng)先于國際電信聯(lián)盟的工作時間表。
在這個不見硝煙的戰(zhàn)場上，中國當(dāng)然也不甘落后。工業(yè)和信息化部副部長懷進鵬近日就表示，在5G技術(shù)研發(fā)和有關(guān)需求等方面，中國已開始布局和準備。
2013年2月，工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合成立IMT-2020（5G）推進組，對中國5G愿景與需求、5G頻譜問題、5G關(guān)鍵技術(shù)、5G標準化等問題展開研究和布局。這一機構(gòu)的組織架構(gòu)基于原IMT-Advanced（4G）推進組，下設(shè)多個工作組，包括需求工作組、頻譜工作組、無線技術(shù)工作組、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作組、若干標準工作組以及知識產(chǎn)權(quán)工作組。
IMT-2020（5G）組長單位國家無線電監(jiān)測中心介紹，2013年開始，在IMT-2020（5G）推進組的部署下，中心深入開展了一系列5G研發(fā)工作，主要承擔(dān)了頻譜需求、候選頻段、電磁兼容分析、頻譜使用效率評估等研究任務(wù)，包括牽頭承擔(dān)“IMT-2020候選頻段分析與評估”，重點參與“后IMT-Advanced移動通信技術(shù)及發(fā)展策略研究”等國家科技重大專項、以及兩期國家863項目“第五代移動通信（5G）系統(tǒng)前期研究開發(fā)”。
在候選頻段方面，國家無線電監(jiān)測中心頻譜管理研究處處長趙栓來介紹，2014年9月，中心與GS協(xié)會聯(lián)合召開未來移動通信頻譜國際研討會，就中國450MHz-5GHz無線電頻譜監(jiān)測分析、下一代移動通信與頻譜等內(nèi)容發(fā)布了合作研究報告。報告對下一代移動網(wǎng)絡(luò)（NGMN）將要使用的450MHz-5GHz頻譜資源提出了優(yōu)化方案，并對中國NGMN可能使用的6GHz以上頻譜資源進行了研究，提出了中國NGMN頻譜布局的建議。
國家無線電監(jiān)測中心李偉博士介紹，5G從研發(fā)到商用是一個漫長的過程，一般情況下，一代移動通信走向商用需經(jīng)歷需求分析、頻譜戰(zhàn)略研究、關(guān)鍵技術(shù)研究、技術(shù)評估、標準化制定、試驗網(wǎng)建設(shè)、商業(yè)部署等一系列流程，而不是簡單的現(xiàn)網(wǎng)升級改造。
根據(jù)國際電信聯(lián)盟工作時間表，2015年世界無線電大會之前，5G愿景、5G技術(shù)趨勢和相關(guān)決議將確定下來，2016-2017年底是技術(shù)準備階段，業(yè)界將積極開展技術(shù)研究，做好向國際電信聯(lián)盟提交候選技術(shù)的準備。從2017年底開始，國際電信聯(lián)盟將開始對各個國家和國際組織提交的候選技術(shù)進行評估，開展技術(shù)討論，并力爭在世界范圍內(nèi)達成一致。2020年底，國際電信聯(lián)盟將正式發(fā)布5G標準。
“十年磨一劍。在中國的4G剛走向商用之際，談2020年實現(xiàn)5G商用符合移動通信‘十年商用一代，十年預(yù)研一代’的發(fā)展規(guī)律。況且，5G研發(fā)競賽中，多個國家都已積極部署5G全球標準化發(fā)展戰(zhàn)略。”國家無線電監(jiān)測中心王坦博士說。
王坦認為，在移動通信的演進歷程中，中國不斷轉(zhuǎn)變角色，依次經(jīng)歷了‘2G跟蹤，3G突破，4G同步’的各個階段。在5G時代，從國家率先在亞太地區(qū)成立IMT-2020（5G）推進組，整合產(chǎn)、學(xué)、研、用精銳力量，積極向國際電信聯(lián)盟等國際組織輸出觀點，以及中國運營商、設(shè)備制造商全面參與全球主流5G研發(fā)組織等方面可以看出，中國立志于占據(jù)5G技術(shù)制高點，引領(lǐng)世界產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“目前，中國正在穩(wěn)步推進5G研發(fā)工作，并已適當(dāng)?shù)仡I(lǐng)先于國際電信聯(lián)盟工作時間表。相信中國在5G標準化過程中發(fā)揮的作用將比4G時期進一步提高，將為全球5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出不可替代的貢獻。”國家無線電監(jiān)測中心副總工程師黃標這樣表示。
除了國家層面的研究外，包括中移動、華為、中興在內(nèi)的中國企業(yè)都已積極展開5G技術(shù)的研發(fā)和布局。2014年2月，中國移動副總裁李正茂就公開表示，中國移動將全力支持5G項目發(fā)展，并希望通過努力引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)界5G技術(shù)研發(fā)和技術(shù)標準的制定，在移動通信標準領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮引領(lǐng)性作用。而在今年的世界移動通信大會（MWC）期間，中國移動還與日本NTT DOCOMO和韓國KT共同發(fā)布5G合作聯(lián)合聲明，宣布三家運營商將共同針對亞洲市場研究和豐富5G的需求，探索5G的新業(yè)務(wù)、新垂直市場，開展5G關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)驗證，并與全球標準化組織（如國際電信聯(lián)盟、 3GPP、GMSA、NGMN和GTI等） 合作，以實現(xiàn)全球協(xié)調(diào)一致的頻譜規(guī)劃和統(tǒng)一的5G標準。
華為在5G方面的研發(fā)也早已啟動。目前，華為已投入300多位高級專家和工程師，建立9個覆蓋全球的5G研發(fā)中心。在歐盟的METIS項目、5G PPP計劃中均可見華為積極的身影。2014年11月，華為還攜手英國薩里大學(xué)5G創(chuàng)新中心5GIC，宣布啟動世界首個5G通信技術(shù)測試；同年3月2日，華為宣布與日本最大的移動服務(wù)供應(yīng)商NTT DOCOMO簽署協(xié)議，在中國和日本開展5G的外場聯(lián)合測試，共同驗證新空口基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)。近期，華為公司輪值首席執(zhí)行官胡厚崑還表示，2015年，公司將支出大約相當(dāng)于2014年研發(fā)預(yù)算的10%，即6000萬美元，開發(fā)5G技術(shù)；到2018年前，華為還將至少投資6億美元用于5G技術(shù)的研究與創(chuàng)新。
中興方面，5G技術(shù)的預(yù)研也取得實質(zhì)性進展，除了在業(yè)界提出Pre-5G概念，還進行了相應(yīng)的外場測試。2014年7月，在5G Summit上，中興通訊無線首席技術(shù)官（CTO）向際鷹首次提出了Pre 5G概念——可將5G中的部分技術(shù)直接應(yīng)用到4G中來，甚至可以不需要改變空中接口標準，直接采用4G終端就可以實現(xiàn)。據(jù)向際鷹介紹，根據(jù)Pre 5G的技術(shù)特征，可以較為清楚地定義Pre 5G和4G+、5G之間的區(qū)別。Pre 5G的性能明顯超出4G+標準的定義，但又明顯不需要依賴于5G的標準定義，僅基于標準的4G即可實現(xiàn)。因此，即使標準中不出現(xiàn)Pre 5G的階段，也會在實踐層面上出現(xiàn)一個介于4G+和5G之間的Pre 5G階段。近日，中興還被德國電信列入首批5G創(chuàng)新實驗室合作伙伴名單。
不過，也有業(yè)內(nèi)人士表示，在5G戰(zhàn)略制高點的爭奪中，中國企業(yè)仍任重道遠。北京鼎宏元正知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所高級合伙人李波對5G技術(shù)進行專利檢索發(fā)現(xiàn)，截至2015年4月1日，相關(guān)申請人在中國提交的關(guān)于5G技術(shù)的專利申請為211件，在美國提交的專利申請為179件。世界主要申請人中，提交5G專利申請數(shù)量最多的是日本電報電話公司（NTT），申請量為61件；三星排在第二位，提交的專利申請量為53件；阿爾卡特朗訊公司作為傳統(tǒng)的通信業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，也提交了41件專利申請。
“我國華為在5G技術(shù)方面提交的相關(guān)專利申請為30件，東南大學(xué)、中興通訊、電信科學(xué)技術(shù)研究院等對5G技術(shù)也有一定的專利積累。從專利數(shù)量分布看，相較于日、韓、歐、美等國家和地區(qū)而言，我國的研發(fā)力量不夠集中，研發(fā)水平仍有待進一步提升。”李波坦言，相比我國在2G時代技術(shù)全面落后的局面，以華為、中興通訊和大唐電信等為代表的中國企業(yè)在5G時代正迅速縮小與世界先進水平的差距。
