服務驅動的5G產業鏈

王玉峰 武慧

在過去40年的時間里，移動通信經歷了飛躍式發展，且不斷滲透到人們生活的方方面面，給人們的生活方式、工作模式以及政治、經濟等方面帶來了深刻影響，用戶一直在追求更高性能的移動通信網絡。想必每個人都有切身的感受，我們溝通的載體早已從文字短信、圖片傳送，變成了語音通話、視頻連接、各類直播，與此同時，我們對刷微博、看視頻、錄直播的傳輸速率和加載速度要求越來越高。

未來的網絡將會面臨：1000倍的數據容量添加，10到100倍的無線設備銜接，10到100倍的用戶速率需求，10倍長的電池續航時間需求等。坦白地講，將來五六年4G網絡將無法滿足這些互聯網生態新需求，為了應對未來爆炸性的移動數據流量增長、海量的設備連接、不斷涌現的各類新業務和應用場景，第五代移動通信（5G）系統將應運而生。

與4G相比，5G在用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延等性能指標上都有了質的飛躍。與傳統移動通信以人為核心不同的是，5G在設計之初就考慮了人與物、物與物的互連，等到5G發展到足夠成熟的階段，能夠真正幫助整個社會構建“萬物互聯”。3GPP為5G定義了eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量大連接）和URLLC（低延時高可靠）三大場景：

面向增強的移動互聯網應用場景（eMBB）：5G可以提供更高體驗速率和更大帶寬的接入能力，支持解析度更高、體驗更鮮活的多媒體內容；面向物聯網設備互聯場景（mMTC）：主要針對手機等移動端應用，5G提供更高連接密度時優化的信令控制能力，支持大規模、低成本、低能耗IoT（物聯網）設備的高效接入和管理；面向車聯網、應急通信、工業互聯網等垂直行業應用場景（URLLC）：主要針對工業物聯網等專用網絡，低時延和高可靠的信息交互能力，支持互聯實體間高度實時、高度精密和高度安全的業務協作，主要針對車聯網等對實時、高精度要求較高的應用。

5G不再以單一的多址技術作為主要技術特征，而是一組關鍵技術來共同定義，即大規模天線陣列，超密集組網，全頻譜接入，新型多址技術，以及新型網絡架構將成為5G的最核心技術。大規模天線陣列是在現有多天線的基礎上通過增加天線數來支持數十個獨立的空間數據流，從而將數倍提升多用戶系統的頻譜效率，對滿足5G系統容量與速率需求起到重要的支撐作用。超密集組網是通過增加基站部署密度，從而實現頻率復用效率的巨大提升。

新型多址技術是通過發送信號在空/時/頻/碼域的疊加傳輸來實現多種場景下系統頻譜效率和接入能力的顯著提升。全頻譜接入指通過有效利用各類移動通信頻譜（包含高低頻段、授權與非授權頻譜、對稱與非對稱頻譜、連續與非連續頻譜等）資源來提升數據傳輸速率和系統容量。新型網絡架構是基于SDN（軟件定義網絡）、NFV（網絡功能虛擬化）和云計算技術的更加靈活、智能、高效和開放的網絡系統，包括接入云、控制云和轉發云三個域，可實現海量業務數據流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。

產業鏈業務模型

中國5G技術研發試驗的推進，將帶動包括通信、電子元器件、芯片、終端應用等全產業鏈的升級。5G產業鏈由上游基站升級（含基站射頻、基帶芯片等）、中游網絡建設（網絡規劃設計公司、網絡優化/維護公司）、下游產品應用及終端產品應用場景構成（云計算、車聯網、物聯網、VR/AR），上中下游里又包括器件原材料、基站天線、小微基站、通信網絡設備、光纖光纜、光模塊、運營商等各細分產業鏈。

在5G生態系統中包括多種利益相關者 （stakeholders）：基礎網絡設備商、無線網絡提供商、移動虛擬網絡提供商（MVNO）、網絡規劃/維護公司、應用服務提供商、終端用戶、廣告商等。（如圖1所示）為了滿足5G大規模網絡部署及升級，通信服務提供商需要加大在網絡基礎設施方面的投資，為基礎網絡設備商帶來了較大收益?；A網絡服務提供商、網絡規劃設計公司、網絡優化/維護公司為設備商提供基本的網絡技術服務以及通信網絡工程建設、維護、優化等技術服務。

用戶通過5G網絡平臺（由基礎網絡提供商，若干MVNO和網絡規劃/維護公司組成）接入并使用各種網絡服務。大量的用戶群體吸引廣告商前來投放廣告，廣告商通過平臺將自己的廣告傳達給用戶，推銷自己的產品。另外，5G網絡提供商為了滿足不同的垂直領域的用戶需求，引入虛擬網絡服務提供商或應用服務開發商，使用5G平臺的虛擬化技術和開放API，構造特色的應用，為特定用戶群體提供聯網服務，并收取一定的費用。

簡而言之， 除了可編程的硬件基礎設施外，5G網絡提供商為了滿足不同的垂直領域的用戶需求，引入虛擬網絡服務提供商或應用服務開發商，使用5G平臺的虛擬化技術和開放API，構造特色的應用，為特定用戶群體提供聯網服務，并收取一定的費用，這樣5G網絡又是一個開放的軟件平臺。最后，用戶通過5G網絡平臺（由基礎網絡提供商和若干MVNO組成）接入并使用各種網絡服務。

而用戶群體可細分為基礎用戶和增值用戶?；A用戶群體的網絡訂購費通常很低（甚至為0），從而使得5G開放網絡平臺獲得大量的用戶群體。增值用戶群體指為了更高質量、更有特色的網絡服務而愿意付出額外訂購費的用戶。大量的用戶群體（user base）吸引廣告商前來投放廣告，廣告商通過平臺將自己的廣告傳達給用戶，推銷自己的產品，因此5G網絡又是一個媒體平臺。圖2表示的是5G產業主要參與方在未來幾年預計收入的份額比例，包括網絡運營商、網絡基礎設備制造商和應用服務提供商?？梢钥闯?，在 5G 商用初期，運營商大規模開展網絡建設，5G 網絡設備投資帶來的設備制造商收入預計占有最高份額。隨著網絡部署持續完善，運營商網絡設備支出預計將開始回落。同時，隨著 5G 向垂直行業應用的滲透融合，各行業在 5G 設備上的支出將穩步增長，成為帶動相關設備制造企業收入增長的主要力量。在 5G 商用中后期，互聯網企業與 5G 相關的信息服務收入增長顯著。運營商從5G商用開始，其收入所占份額比例預計將一直保持穩步上升趨勢。

5G細分產業鏈

5G產業鏈涉及技術范圍廣，市場容量超級大，接下來我們將從“上游”到“下游”對5G產業鏈條中涉及的各個細分產業鏈進行詳細分析。

上游受益領域

芯片商：目前，國際芯片商高通和英特爾分別搶了“端”和“云”兩大市場，國內廠商受益空間有限。各大芯片商在2017年MWC上發布了多種產品：一、高通掌握了智能終端通用的ARM架構關鍵技術，從基帶到結構，中高端產品全面覆蓋。近期，高通新發布驍龍835芯片，并展示芯片上首個基于5G NR標準的網絡連接；二、英特爾在云端應用場景優勢明顯，其x86架構的英特爾芯片壟斷了云端服務器市場及數據中心，市場份額高達約99%。未來，5G規模商用化將帶動海量物聯網等應用場景加速推進，借助云端處理大數據 、實現信息交換將是重要發展趨勢。

基站天線：基站側天線是基站設備與終端用戶之間的信息能量轉換器。大規模天線陣列（Massive MIMO）是5G的核心技術，目前主流MIMO基站的天線配置為“2根基站天線 + 2根移動端天線”，而隨著5G對于通信速率提升需求，大規模天線陣列將普及，容量配置提升為“64根基站天線 + 8根移動端天線”，基站天線數量及市場規模將成指數級增長，市場容量每年可望達到200億元左右?；咎炀€生產企業非常多、行業競爭激烈，國外凱仕琳集團、康普長期保持全球領先位置，我國本土廠商通宇通訊基站天線數量位于世界前十，京信通信基站天線數量世界前三，摩比發展出貨量位居全球前十，華為自身也進入全球天線供應商前十。

基站射頻：射頻器件是移動通信基站的核心部件之一，其中，基站濾波器負責對發送和接收信號進行濾波，是射頻端的關鍵組成部分。5G在頻譜效率、能源效率和成本效率的提升需求在十倍甚至百倍以上，5G關鍵技術的發展推動著基站天線和濾波器產業變革和發展。5G頻段數量將從目前的6個增加至16個平均頻段，射頻模塊需處理的頻段數量大幅增長使單個射頻器件價值提升，預計將為4G的2.5倍。此外，隨著高頻段信號處理難度增加和載波聚合技術普及，射頻開關以及濾波器的性能要求及數量快速上升。預計至2020年，濾波器市場規模將達160億美元，CAGR（年復合增長率）約達21%。

通信基站：現有4G宏基站約300萬（中國移動143萬，中國電信84萬，中國聯通70萬）。5G要布更多的基站，且單個基站更貴。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具有高頻、低頻兩種頻譜資源，宏基站作為低頻載體覆蓋成本過高且不利于資源獲取，因此超密集組網小基站的深度覆蓋將成為宏基站的重要補充。小基站覆蓋率提升，基站生產商將大大受益。

中游受益領域

光通信：網絡升級擴容拉動光通信行業需求增長，光通信產業中大體可以分為兩條分支產業鏈：光模塊產業鏈和光纖光纜產業鏈。

光模塊：電信市場升級擴容和大型數據中心建設，將雙面刺激光器件、光模塊市場發展。傳統電信領域是光通信模塊較為重要的應用領域，目前面臨著接入網、傳輸網全面升級的增量需求，以及5G時代的到來對光模塊需求進一步增加，光模塊廠商有望進一步受益。而隨著數據中心內部數據的持續增長，超大規模數據中心會更傾向于選擇葉脊架構來緩解核心層的流量負載問題。在這種架構下網絡設備數量和網絡連接數將增加，相應的光模塊的采購集中度和需求速率也將不斷提高。

光纖光纜：三大運營商持續采購，光纖光纜仍持續景氣。我們認為中國移動要加快提速進程，打造高品質有線寬帶網絡，新建寬帶全部采用光纖到戶，2017年在集采數量方面或仍保持較高的增長。而中國聯通在中國移動和中國電信的圍追堵截之下，或會在集采方面有新的動作。三大運營商持續不斷的集采需求，將助力光纖光纜企業保持高景氣度。

網絡規劃設計和網絡優化/維護公司：基于SDN、NFV和云計算技術的5G網絡是移動網絡未來的發展方向，包括接入云、控制云和轉發云三個域。接入云支持多種無線制式的接入，適應各種類型的回傳鏈路，實現更靈活的組網部署和更高效的無線資源管理?？刂圃茖崿F局部和全局的會話控制、移動性管理與服務質量保證，并構建面向業務的網絡能力開放接口，從而滿足業務的差異化需求并提升業務的部署效率。轉發云基于通用的硬件平臺，在控制云高效的網絡控制和資源調度下，實現海量業務數據流的高可靠、低時延、均負載的高效傳輸。隨著5G網絡技術的推進，必然會促進對現有網絡結構的改進和升級，網絡規劃設計和網絡優化/維護公司可以提供相關的網絡技術支持，包括核心網、無線網、傳輸網等全網絡層次的通信網絡工程建設、維護、優化等技術服務，并在此基礎上提供一體化、全方位的業務支撐與IT應用的系統解決方案，加快5G網絡建設進程。

運營商：對于運營商而言，5G時代基于通信技術革新，以及移動互聯生態帶來的流量爆發式增長需求是最直接的受益邏輯。從國內來看，物聯網應用場景下三大運營商正在嘗試“去管道化”以尋求新商業模式下的利潤增長。中國移動目標是物聯網平臺OneNET接入客戶數達到2500萬；中國聯通計劃在超過5個城市啟動NB-IoT（窄帶物聯網）外場規模組網試驗，年內建成上海全市覆蓋的物聯專網；中國電信目標是構建智能連接、智慧家庭、互聯網金融 、新興ICT、物聯網的五大生態圈。

下游受益領域

電子終端：5G對消費電子終端產品的影響主要來自兩個方面：一是對消費電子智能終端中信號處理系統的影響，例如射頻前端模組，包括天線、濾波器、雙工器等器件；二是影響信號處理系統的配套原材料或器件的變化，例如手機機殼、信號屏蔽處理器件等產品的變化。

不同的應用場景：商業應用需求推動 5G 技術快速成熟，5G 技術突破又能促進商業應用突破當前瓶頸。

大帶寬需求：近幾年來，隨著光纖寬帶的快速發展、4G網絡的開通、智能終端的普及，播放視頻的需求也在飛速地發展，視頻播放已經成為人們的一種生活方式。據行業預測，到2020年視頻流量在網絡數據消費占比將超過95%。加之目前4K的硬件已經成熟，8K技術將成為未來視頻技術發展的代表方向。4K/8K視頻在發展過程中必然會對運營商乃至全產業鏈提出更高的要求。4K超清業務需要50Mbit/s的穩定帶寬，平均40Mbit/s的4G網絡已無法滿足。而8K（3D）視頻經過百倍壓縮之后傳輸速率仍需要大約1Gbps，這些服務的普及都需要性能更好的新一代無線網絡作為支撐。

大連接需求：中國移動提出：5G是為萬物互聯設計的。物聯網首先是滿足對物品的識別及信息讀取的需求，其次是通過網絡將這些信息傳輸和共享，再次是物聯網隨著量級增長帶來的系統管理和信息數據分析，最后改變企業的商業模式及人們的生活模式，實現萬物互聯。未來十年，物聯網領域的服務對象將擴展至各行業用戶，M2M終端數量將大幅激增，應用無所不在。為解決物聯網海量無線通信需求，更高的數據傳輸速率，更低的端到端時延，更大的數據帶寬是必須的，而現在的4G網絡無法滿足這些要求。

低時延需求：VR（虛擬現實）要實現完美的虛擬現實體驗，時延要低于20ms才能有效緩解眩暈感，這對網絡的性能提出了極高的要求。除時延外，由于VR設備需要對畫面進行精細繪制，所以需要高傳輸速率來支持頭盔與主機之間大量數據的傳輸。而現有的VR設備受限于目前無線網絡傳輸速度和傳輸時延，通常采用HDMI線纜連接，極大地限制了用戶的使用范圍，影響用戶體驗。與VR相比，AR（增強現實）的優勢在于可以被運用于任何場合，其能夠在工業、醫療、教育、廣告、互聯網、游戲、商務溝通、社交媒體等諸多領域發揮重要作用，而AR的實現必然需要更高性能的5G網絡作為支撐。

高移動性需求：高鐵、地鐵的快速發展，大大便利了人們的出行，很多時候我們會處于像高鐵、地鐵等高移動性的場合，我們希望在這樣的環境中也能有相同的業務體驗。比如，我們可以隨心所欲地瀏覽網頁，與好友實時互動來分享當下的心情，或者處理工作上的業務，然而現有的網絡技術并不能滿足這樣的需求，這就對新一代網絡的性能提出了更高的要求，希望即使在高移動性的環境下也能提供較高的數據傳輸速率，使用戶有更好的業務體驗。

總之，從1G到4G的移動通信系統大體上遵循相同的基于“測量（metering）”商業模型，即運營商對頻譜等資產投資、構建網絡、維護運營能力等，并基于用戶的使用量來構建商業模型，獲取效益。通信和IT技術的融合（即：電信網IT化）使得原有封閉的無線網絡，正逐漸地成為開放的信息服務平臺，從而需要新的業務模型，并啟發了新的應用。因此，除了研究高效的無線傳輸技術外（如大規模天線陣列、超密集組網、新型多址、全頻譜接入等），5G更需要關注新的業務模型以及應用和服務。