5G行业及产业链专题分析报告Word格式.docx

1、IMT-2020（5G）与IMT-advanced（4G）比较 图2：不同场景下各项关键能力的重要性情况图3：ITU定义的5G三类应用场景5G支持的三种基本场景又可以细分为不同的子类，具有不同的指标要求。根据3GPP文件（TS 22.261），为实现全网覆盖，城区和郊区均将部署宏基站，在宏基站覆盖范围内，下载速率/上传速率目标为50Mbps/25Mbps；办公区或居民区可部署室内热点，下载速率/上传速率目标为1Gbps/ 500Mbps；在特定人口密度大的区域，可通过网络部署支持最多每平方千米50000用户接入，下载速率/上传速率目标为25Mbps/ 50Mbps；在高速列车场景，通过在铁路边

2、设立基站，支持500km/h的高速运行下目标为50Mbps/ 25Mbps的用户体验速率。在低时延、高可靠应用中，也存在多个场景，对应有不同的速率、时延和可靠性等要求。表2：5G高速率传输以及高速移动场景主要功能目标（eMBB场景）表3：5G低时延高可靠场景主要功能目标（uRLLC场景）2. 标准制定和频谱规划顺利推进2.1标准制定工作有序进行在通信标准制定的过程中，一个非常重要的机构是ITU（国际电信联盟）。ITU的前身可追溯到1865年成立的国际电报联盟（International Telegraph Union），1934 年正式更名为国际电信联盟（InternationalTeleco

3、mmunication Union），1947年，ITU成为联合国专门机构，现有193个国家成员和近800个企业和学术机构成员。ITU的主要职能包括管理国际无线电频谱和卫星轨道资源，以及发展通信技术标准等。其他国际组织制定的通信标准需提交给ITU，才能确定为国际标准。ITU制定的IMT-2020工作时间表中，2017年的工作已经完成，在2017年10月（ITU-R WP5D第28次会议）到2019年9月（ITU-R WP5D第32次会议）期间，ITU将接收各成员国/单位的5G提案（ProposalsIMT-2020），提案需包括：无线接口技术方案、完整的自评估结果；2018年10月（第31次会

4、议）到2020年2月（第34次会议）期间，ITU将对5G提案进行评估；评估结果将于2020年6月（第35次会议）形成报告；在2020年9月（第36次会议），IMT-2020标准（初稿）将完成，对IMT-2020各项技术进行具体说明。图4：ITU关于IMT-2020（5G）工作时间表在5G标准制定方面，3GPP具有较强的话语权。3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）成立于1998年12月，该机构汇集了全球七大标准制定组织（日本ARIB、美国ATIS、中国CCSA、欧洲 ETSI、印度TSDSI、韩国TTA、日本TTC为3GPP

5、机构伙伴）以及TD产业联盟、GSM协会、5G PPP等非官方组织（为3GPP市场代表合作伙伴），同时七大机构伙伴的会员均可成为3GPP的个体会员。3GPP制定的标准规范以Release进行管理，平均一到两年就会完成一个版本的制定。2016年6月，3GPP启动了Release 15（5G第一阶段），Rel-15标准预计在2018年9月冻结。5G第二阶段Release 16标准制定已经于2017年3月启动，计划在2019年12月之前（3GPP第87次会议）完成。3GPP将在ITU-R WP5D第29次（2018.1.31-2018.2.7）、第31次（2018.10.9-2018.10.16）、第

6、32次会议（2019.7.9-2019.7.17）上向ITU递交提案，在第32次会议递交的最终稿将综合Rel-15和Rel-16的成果。图5：3GPP关于5G标准制定时间表图6：3GPP关于IMT2020（5G）标准递交时间表2017年12月18日-21日，在里斯本举行的3GPP第78次会议上，5G NR（New Radio，新空口）的NSA标准（Non-standalone，非独立组网）制定完成，预计在2018年3月冻结，该标准已于2018年1月递交ITU；5G NR SA（Standalone，独立组网）标准计划于2018年6月完成。非独立组网和独立组网是5G网络部署的两种形式，非独立组网

7、将借助于现有4G基础设施，5G基站部署在高业务密集区域；而独立组网将形成新的网络，包括新基站、回程链路和核心网。为了尽早部署5G系统，美国、日本和韩国早期曾制定5G私有标准（5G OTSA），随着3GPP 5G NR标准的完成，这一私有标准将成为历史，全球产业分裂的风险也得以消除。图7：5G非独立组网（NSA）主要候选架构 图8：5G独立组网（SA）主要候选架构表4：非独立组网和独立组网优缺点比较2.2频谱资源分配逐步落地世界无线电通信大会（WRC）是国际电信联盟涉及无线电频率、卫星轨道资源的划分、分配、指配、规划及管理的全球盛会，每3-4年召开一次。2015年世界无线电通信大会（WRC-15

8、）上，各国对6GHz以下新增IMT（International Mobile Telecom System）新增全球统一频率进行了讨论，最终将1427MHz-1452MHz、1492MHz-1518MHz确定为IMT新增的全球统一频率；3400MHz-3600MHz被升级为国际电联1区（非洲、欧洲、西亚部分国家、中亚）及2区（美洲）IMT统一频率，3区（亚太）将此频段确定为IMT频率的国家进一步增多；3300MHz-3400MHz频段被全球45个国家确定为IMT频率；4800MHz-4990MHz频段在部分国家被确定为IMT频率；在不对邻国广播业务产生任何影响的前提下，国际电联2区和3区的部分

9、国家确定把470MHz-698MHz或其中的部分频段用于IMT。这些频段将在未来用于5G中。除了6G以下的中低频段外，WRC-15还确认了11个6G以上高频段候选频段，这些频段分布在24GHz-86GHz之间，根据ITU计划，这些频段将在2019年举办的WRC-19中得到确认。图9：ITU关于5G频段划分的工作情况图10：国际电联（ITU）三大区域划分各国先后对5G频段进行规划。美国最早确认5G频段，2016年7月14日，美国联邦通信委员会（FCC）同意将24GHz以上约11GHz高频段频谱资源用于5G部署，成为世界上第一个为5G通信技术规划频率的国家。继美国之后，2016年11月，欧洲的无线

10、电频谱政策小组（RSPG）公布5G频谱战略。工信部于2017年11月发布通知，规划3300-3600MHz和4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段，自发文之日起，不再受理和审批以下新申请的频率使用许可；另外，工信部还就24.75-27.5GHz、37-42.5GHz或其他毫米波频段5G系统频率规划公开向社会征求意见。2018年1月，IMT-2020（5G）推进组发布5G技术研发试验第三阶段规范，第三阶段测试将在上述频段下进行，同时推进组正在申请2.1GHz 1965-1980MHz、2155-2170MHz）用于5G测试。表5：主要国家5G频段规划情况随着LTE 业务进一步发展，G

11、SM 业务可能逐渐减少，频率使用率降低。GSM频率使用情况在不同省市会各不相同，同一个城市的不同区域也会各不相同。另外，同一地区在不同时段的频谱资源使用情况也不同，表现为上班时间居民区话务量低，商务区话务量高，下班时间则相反。因而，可以根据不同区域频率使用特点，对GSM部分频谱进行重用和灵活调整，在满足现网需求的基础上获得最大的频谱利用率和收益。2.3各国5G时间表陆续出炉从移动通信的发展史来看，IMT-2000（3G）早在1985年就开始进行研究，2000年ITU确立IMT-2000（3G）标准，耗时15年；ITU在2003年开始IMT-Advanced（4G）的标准制定，在2012年最终确

12、立4G标准，耗时9年；IMT-2020标准在2015年开始制定，根据ITU计划，预计2020年完成，然后逐步商用。图11：IMT-2000（3G）、IMT-Advanced（4G）和IMT-2020（5G）时间表全球主要国家和地区陆续出台了5G商用时间表，资料显示，各国计划实现5G商用的时间相似，基本在2020年左右实现商业部署。目前，全球主要电信运营商基本已开展5G试验。韩国运营商的计划相对靠前，韩国电信（KT）已在2018年2月平昌冬奥会期间提供5G服务，计划于2019年进行商业部署。平昌冬奥会于2018年2月9日开幕，能为用户提供沉浸式5G体验服务，包括：同步观赛、互动时间切片、360度

13、VR直播等。这是全球第一张28GHz频段的大范围5G无线网络，也是全球首个准商用5G服务。韩国电信（KT）、爱立信、思科、三星和英特尔等联合为此次5G应用提供基站、网络设备和终端支持。表6：全球主要国家和地区5G发展时间表我国在3G和4G的网络建设中均较为滞后。3G标准在2000年得到确认后，日本运营商NTT DoCoMo于2001年5月在全球率先推出3G服务，而我国在2009年1月才正式发放3G牌照；在4G方面，瑞典于2009年12月推出全球首张4G网络，实现4G商用，而我国在2012年ITU发布4G标准最终版后，于2013年12月发布4G牌照。在5G时代，我国将与全球其他国家或地区基本同步

14、。中国5G试验是全球首个由政府主导和规划的5G试验，也是全球最大的区域性5G试验，分两个阶段进行：第一阶段的技术研发试验（2016-2018）和第二阶段的产品研发试验（2018-2020）。其中5G技术研发试验开始于2016年1月，分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段，前两个阶段试验分别于2016年9月和2017年9月完成。2017年11月23日，工信部发布关于启动5G技术研发试验第三阶段工作的通知，5G技术研发试验第三阶段工作正式启动。2018年1月16年，5G技术研发试验第三阶段规范发布，预计第三阶段工作将于2018年底前完成。通过5G技术研发试验第三阶段的测试，预

15、计在2018年底5G产业链主要环节基本能达到预商用水平，推动5G更好更快地发展，为5G规模试验及商用奠定基础。图12：5G技术和产品研发试验时间安排图13：5G技术研发试验第三阶段试验主要工作和计划安排国内三大运营商的5G规划大体相似，基本为2018年开始规模试验，2019年实现预商用，2020年实现规模商用。2017年，三大运营商均进行了5G测试工作，中国移动在北京、上海、广州、苏州、宁波启动5G外场测试，中国电信在深圳、雄安、苏州、上海、成都、兰州先后开通5G试点基站，中国联通也在深圳、上海开展了5G测试。表7：三大运营商5G进展及计划3. 网络架构继续演进3.1移动通信网络架构回顾第二代

16、移动通信系统（2G）不具有数据业务功能（以GSM网络为例），GSM网络是基于电路交换技术（CS，circuit switching），其核心网只有电路域。由2G演进到2.5G之后，最主要的变化就是增加了分组交换业务（PS，packet switching），这使得通过移动网络可以访问互联网。3G网络（包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000网络）的核心网与2.5G基本相同，可以分为电路域（负责语音和短信业务）和分组域（负责数据传输业务），3G和2.5G的差异主要在接入网，其调制技术和编码技术等均与2G/2.5G存在差异，从而具有更高的频谱效率。图14：GPRS叠加网络（2.5G）结构

17、示意图相对于2G和3G，4G网络的接入网和核心网均具有自身的特点。接入网方面，4G接入网（E-UTRAN）中仅有基站（eNodeB）单元和移动终端（UE），RNC（基站控制器）的功能被eNodeB和MME（MobilityManagement Entity）承继；在骨干网方面，4G的核心网（EPC，Evolved Packet Core）由MME、SGW（ServingGateway）、PGW（PDN Gateway）等网络单元构成，该系统仅有分组域（PS）而无电路域（CS）。由于没有电路域，早期4G只有数据业务，进行语音业务需要回落到2G/3G；在后期，随着VoLTE网络（包括SRVCC和e

18、SRVCC等类型）的部署，4G也能提供语音业务。在VoLTE下，运营商需要建设IMS（IP多媒体子系统）网络，完成类似于2G/3G中的电路域功能，使得用户端不需要切换2G/3G了，等待时间降低。图16：LTE网络结构示意图图17：LTE语音解决方案（eSRVCC）网络架构3.2灵活的5G接入网架构4G基站eNodeB采用分布式架构，由BBU（Baseband Unit，基带处理单元）、RRU（Remote Radio Unit，远端射频单元）和天线构成，其中，BBU主要完成信道编解码、基带信号的调制解调、协议处理等功能，同时与核心网相连接；RRU主要功能为基带信号变频、射频信号调制解调、功率放

19、大等功能。BBU集中放置在机房，RRU可安装至楼层（也可放置在机房，和BBU集中部署），BBU和RRU之间使用光纤连接，RRU再通过同轴电缆及功分器等连接至天线。图18：4G基站eNodeB结构示意图为了适应5G不同场景要求，5G接入网结构需要在4G基础上进行演进，BBU中的非实时部分将独立为CU（Centralized/Central Unit，集中单元）；BBU中部分物理层处理功能将与RRU进行整合；而剩余功能将独立为DU（Distribute Unit，分布单元），负责处理物理层协议和实时服务。CU又可进一步分割为用户面CU-U（Central Unit Userplane，负责用户面数

20、据处理）和控制面CU-C（Central Unit Controlplane，负责信令控制功能）。eMBB、mMTC和URLLC是ITU定义的5G三大业务，业务需要差异大。根据每种业务的特征和需求，无线网络接入功能可以进行按需灵活部署，以满足业务的时延、带宽、大连接等多种特定需求，并达到最大的资源使用效率。在不同网络架构中，CU-C/CU-U与DU集中部署，能够减少数据传输的时延；CU与DU分离部署，不仅有助于提升资源利用效率，而且有利于保证网络的信令处理能力和内存可扩展性。对于URLLC业务和eMBB时延敏感业务，CU-U可以和DU集中部署，减少数据传输的时延；对于eMBB时延不敏感的业务，

21、CU和DU可以完全分离部署，以实现资源利用率的提升；对于mMTC业务，要求支持海量连接，建议CU-C和DU完全分离部署，确保网络的信令处理能力和内存可扩展性好。图19：5G DU堆叠场景的功能灵活部署3.3核心网网元继续分离和下沉相对于4G而言，5G的核心网出现了新的变化，突出的一点就是控制面和用户面的进一步分离。在控制面方面，MME的功能被AMF、SMF等功能模块取代，同时新增NSSF（网络切片选择功能）模块，用于5G下网络切片的管理；在用户面，4G网络中的SGW和PGW被UPF（用户面功能）模块取代。从2G到4G，再到5G，核心网一直沿着分离和软件化方向演进。图20：5G网络架构示意图（非

22、漫游情形）4G 时代，核心网部署位置较高，一般在网络骨干核心层。为了满足5G下对低时延的要求，核心网下移以及云化成为5G发展的趋势。在部署位置方面，核心网从省网下沉到城域网，4G时代的 EPC拆分成 NewCore 和 MEC（Mobile Edge Computing，移动边缘计算，UPF为其组成部分），New Core将云化部署在城域核心的大型数据中心，MEC 将部署在城域汇聚或更低的位置中小型数据中心。New Core之间、New Core和MEC之间、MEC之间均云化互联，这些连接通过IP承载网实现。图21：5G核心网架构演进对承载网架构影响示意图图22：5G时代下的云数据中心网络架构

23、图3.4网络切片是5G下新需求不同业务场景对网络要求差异明显，如时延、峰值速率、QoS（Quality of Service）等要求都不相同。要在同一张网络中实现不同的场景功能，需要使用网络切片技术，将不同的网络服务放在不同的网络切片（一组逻辑网络功能的集合）中。为了实现网络切片，NFV（网络功能虚拟化）是一个先决条件。网络切片除了可以实现不同业务场景外，还可以满足按不同租户（如虚拟运营商）需求，形成多个并行的虚拟网络。前传网络（AAU/RRU与DU之间的传输）不需感知传送的具体内容，因此对不同的5G网络切片不需要进行特殊处理；中传（DU和CU之间）、回传承载网（CU和核心网之间）则需要考虑如

24、何满足不同 5G 网络切片在带宽、时延和组网灵活性方面的不同需求。光传送网具有天然的网络切片承载能力，每种 5G 网络切片可以由独立的光波长/ODU 通道来承载，提供严格的业务隔离和服务质量保障。图23：5G网络切片示意图4. 下游需求逐步显现我国IMT-2020推进组定义的5G应用场景包括四类：连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接、低时延高可靠，该定义与ITU基本相同，只是将eMBB场景进一步细分为连续广域覆盖和热点高容量两类。华为从5G技术相关性和市场潜力的角度对5G应用场景进行了比较，其研究显示云VR/AR、车联网（远控驾驶、编队驾驶、自动驾驶等场景）、智能制造（机器人云端控制）、智慧

25、能源（馈线自动化）、无线医疗（远程诊断）等十个场景与5G的相关性最大，同时具有较大的市场前景。图24：5G主要应用场景4.1移动流量不断增长Cisco VNI报告显示，2016年全球移动数据流量约为7,201PB/月，预计到2021年将达到48,270PB/月，2016-2021年复合增长率约为46%。在移动数据流量中，消费性视频类流量占比最大，2016年全球消费性视频移动流量约为3,660PB/月，占总移动流量的50.76%，预计到2021年达到33,173PB/月，占移动流量比重达到68.72%，2016-2021年复合增长率约为55%。图25：2015-2021年全球移动数据流量预测 图

26、26：2015-2021年全球消费性视频移动数据流量预测就我国情况而言，工信部数据显示，截至2017年11月末，我国移动互联网用户总数达到12.5亿户,同比增长16.6%。使用手机上网的用户11.6亿户，同比增长13.73%，手机上网用户对移动电话用户的渗透率为82.1%。2017年11月，我国移动互联网接入流量达到29.84亿GB（约为2,346PB），同比增长191.2%，当月户均移动互联网为2.39GB，同比增长150.9%。图27：2016年1月-2017年11月我国手机上网用户及对移动电话用户的渗透率图28：2016年1月-2017年11月我国当月移动互联网接入流量和户均流量比较4.

27、2增强现实/虚拟现实推广需要5G支撑Digi-Capital数据显示，2016年VR/AR市场收入约为39亿美元，其中VR收入为27亿美元，AR收入为12亿美元。根据Digi-Capital最新预测，2022年AR（包括mobile AR，smartglasses）用户基数有望达到35亿左右，市场规模约为850-900亿美元；2022年VR（包括mobile, standalone, console, PC等）用户基数预计约为5000-6000万，市场规模约为100-150亿美元。图29：全球AR/VR市场规模预测图30：AR/VR用户基数预测（包含Mobile AR） 图31：AR/VR用户

28、基数预测（不包含Mobile AR）从VR方面来看，早期的VR头显设备需要通过数据线与PC进行连接，不利于用户体验的提升，2016年11月，HTC推出了由传动科技开发的TPCAST VIVE无线套件，率先将头盔和PC之间的多根数据线升级为无线方式连接。无线化是VR发展的一个趋势，而采用移动蜂窝网络进行连接是一种较为理想的方式。根据华为白皮书，在VR极致体验阶段，时延在10ms以下，同时要达到正常流畅播放，带宽需要接近1Gbps，而在即时交互情况（如快速转动头部时），带宽需求将超过2Gbps。在带宽方面，4G的下行带宽在100Mbps以下；在时延方面，4G的空口时延（从终端到基站）约为10ms，网络时延在20ms以上。可见，4G网络在带宽和时延方面都难以满足VR需求。5G下，空口时延能达到1ms，使得端到端时延在ms级别，能满足VR对时延的高要求，同时在室内热点，5G的用户体验速率可达到1Gbps，峰值速率达数十Gbps，在带宽上也能支持用户VR体验。图32：VR不同发展阶段对网络条件的要求4.3车联网发展值得期待根据埃森哲（Accenture），2015年全球新车销售约为8800万量，其中35%的汽车通过嵌入式移动通信系统、内置tethered系统、智能手机等方式实现联网，预计到2020年，全球联网汽车销售将占新车销售的98%，预计到2025年全球销售的新