◎中国科学院成都文献情报中心徐婧唐川

　　5G是第五代无线网络和技术。相比4G网络，5G在数据传输速度、容量和延迟方面都有较大的飞跃。作为新一代通信技术发展的主要方向，5G是全球技术和产业竞争的战略高地，也是引领科技创新、重塑传统产业发展模式、发展新经济的关键动力之一。

　　一、5G在全球蓬勃发展

　　目前，全球各国都在积极布局5G网络。2018年下半年至2019年上半年，各国相继开启5G商用或者相关进程。截至2019年8月，已经有100个国家的296家运营商正在启动或进行相关的5G试验，32个国家的56家运营商宣布部署5G网络，其中39家运营商宣布推出5G服务。GSA（全球移动设备供应商协会）报告显示，截至2019年7月，全球有71个国家正在积极考虑合适的5G频谱，包括中、英、美、日、韩在内的30多个国家已经完成5G频谱牌照的发放。IT咨询公司Gartner预测，至2022年，各机构将主要使用5G支持的物联网（IoT）实现通信、高清视频和固定无线访问。

　　（一）各国5G网络建设仍处于早期阶段

　　虽然全球5G网络建设已经开展，但5G实际网络建设规模和发展仍处在早期阶段，商用网络数量依然较少。全球运营商已经部署5G网络的占比只有19%，大部分运营商还处于评估、测试、申请牌照、网络规划进程中，已经部署5G网络的规模也比较小，全球运营商5G网络建设仍在不断向前推进。总的来说，中、韩、日、美在该领域暂时处于领先地位，引领推动全球5G商用。英国、德国和法国是5G发展的“第二梯队”国家，新加坡、俄罗斯和加拿大是5G发展的“第三梯队”国家。

　　（二）我国5G发展处于“第一梯队”

　　我国移动通信技术起步虽晚，但5G网络的建设进度目前居于世界前列，在5G标准研发上正逐渐成为全球的领跑者。我国是较早开始5G网络商用的国家之一。相较于3G/4G时代的落后状态，中国通过一系列积极的投资和频谱分配举措，在5G发展中占据了领先地位，处于全球“第一梯队”。目前我国5G建设进度和美国、日本、韩国等发达国家基本同步，整体渗透率相较3G/4G时期有望加速提升。

　　在政府层面，我国从国家宏观层面明确了未来5G的发展目标和方向，有序推进5G发展。从提出实现制造强国的战略目标开始到“十三五”规划纲要都提出全面突破5G技术、积极推进5G发展。2013年，我国多部委联合成立IMT-2020（5G）推进组，聚合产学研用力量，推动5G研究和国际交流合作。与此同时，我国频谱资源工作受到公认，我国主推的3.5GHz中频率已经成为全球产业界公认的5G商用主要频率。2018年12月，工业和信息化部发放了5G系统中低频段试验频率使用许可，每家基础电信企业获得100MHz以上连续试验频率，保障了5G商业应用必需的频率资源。在研发方面，我国积极组织推动5G核心技术的突破。早在2011年，我国就依托国家重大专项等方式布局5G技术，在“973”计划（国家重点基础研究发展计划）布局下一代移动通信系统，此后先后启动了“863”计划（国家高技术研究发展计划）、“实施5G移动通信系统先期研究”重大项目和国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信”项目。在标准制定方面，我国5G国际标准话语权大幅提升，ETSI（欧洲电信标准协会）数据显示，截至2020年1月，中国企业的5G标准必要专利声明数量位居全球首位，专利族数量占比达32.97%。

　　在企业层面，国内领军企业已赢得先发优势。华为、中兴等国内通信设备企业在标准制定和产业应用等方面已获得业界认可。在海外，中国企业也一直与一些国家和国际公司保持合作，力图扩大5G影响力。虽然美国竭尽全力阻止其盟友与中国公司合作，但考虑到我国5G产品的价格和质量，其他国家对这一阻挠并不一致配合，华为和中兴仍然与这些国家签署了多项5G合同。此外，“一带一路”建设也为中国企业5G产品入驻“一带一路”国家奠定了基础。目前，我国相关企业正在努力推广5G网络标准和规范，有望在未来主导全球5G产品市场。

　　二、5G为社会和经济发展注入新活力

　　5G作为数字经济的重要引擎，在稳投资、促消费、助升级方面具有重要的作用。加快推进5G网络建设，将为社会和经济发展注入新活力。

　　（一）5G场景持续带动经济转型升级

　　5G技术具有高速度、泛在网、低功耗、低时延、万物互联、重构安全六大特征，将催化三类场景，加速传统行业数字化转型。相对于4G单一的人与人通信场景，5G将支持三大场景：增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器通信（mMTC）及高可靠低延时通信（uRLLC），主要垂直应用领域包括工业、汽车、能源、医疗、金融、公用事业等。三大技术场景与垂直行业交叉，将形成人与物、物与物的多种应用生态，推动传统行业数字化转型升级。

　　从全球信息产业的发展路径看，万物互联要经历人与人、人与机器、机器与机器三个发展阶段。从5G三大技术场景的发展顺序来看，第一阶段（2019—2021年）将是以人为先，eMBB应用场景为主；第二阶段（2021—2023年）将是人机互动，mMTC物联网应用全面崛起；第三阶段（2023年至长期）将是万物互联，uRLLC工业控制类应用陆续成熟。

　　eMBB大流量移动宽带场景，可提升网络容量以满足大带宽的需求，网络峰值速率可达1～10G。基于eMBB场景，5G终端呈现多样化趋势，手机、平板、4K/8K电视、AR/VR终端、安防终端、车载终端品类越来越丰富；应用场景更加细分多样化，云AR/VR、云游戏、云视频、云教育等提供大带宽场景下的生活娱乐服务。

　　mMTC大规模物联网场景，可有效支持海量的物联网设备接入，连接数密度可达100万个/平方公里。基于mMTC5G场景，5G终端在智能穿戴、智能家居、智能交通、智能物流等多领域爆发；云端应用配合终端需求，出现云物流、云交通、云工业等物联网细分领域平台，配合统一对物的联网、管理和运营。

　　uRLLC高可靠低时延场景，属于控制类应用场景，传输时延可达毫秒量级，将是5G重要的增长领域。基于uRLLC场景，5G终端主要是自动驾驶车辆、工业机器人、自动控制设备、服务机器人等智慧设备；云端应用配合智慧设备需求，可以提供云自动驾驶、云工业控制、云服务等满足工业互联网严苛要求的控制类应用。

　　（二）5G为下一轮经济增长带来新动能

　　回顾1G到4G的发展历程，每一代移动通信技术领先的国家都会引领全球移动通信市场。4G时代，移动通信行业对美国GDP的贡献达到了4450亿美元。2011—2014年，与移动通信相关的工作数量增加了84％。2016年，4G带给美国公司的国际收入达到1255亿美元。其中，设备制造和销售收入649亿美元，应用商店国际收入250亿美元，设备组件国际收入356亿美元。应用商店的内容收入也快速增长，从2011年的82亿美元增长至2016年的541亿美元。

　　由此可以推断，5G将对所有产业部门产生积极影响。根据英国市场研究公司IHSMarkit预测，到2035年，5G在全球创造的产出将达12.3万亿美元。其中，制造业将实现约3.4万亿美元产出（占总产出的28%），信息通信行业将实现约1.4万亿美元产出，紧随其后的是批发和零售业、公共服务业、建筑业、金融和保险业、运输和储藏业、专业服务、酒店业、农林渔业、房地产、教育、公用事业、采矿业、健康与社会工作、艺术与娱乐业。

　　（三）5G将对我国经济社会发展作出巨大贡献

　　5G将创造巨大经济产出。根据中国信息通信研究院的模型测算，从产出规模看，2030年，5G带动我国经济直接产出和间接产出将分别达到6.3万亿元和10.6万亿元。在直接产出方面，10年间的年均复合增长率为29%。在间接产出方面，年均复合增长率为24%。从对经济增加值的贡献看，2030年，预计5G直接创造的GDP和间接拉动的GDP分别为3万亿元和3.6万亿元。5G直接创造GDP的年均复合增长率约为41%，间接拉动GDP的年均复合增长率将达到24%。5G对经济发展具有传导效应。5G可以激发各产业部门加大数字化投资，加速传统行业数字化转型，促进业务的应用创新，拓展信息化产品的国际市场空间，提升我国综合优势。5G将创造大量新型就业机会。根据《中国5G经济报告2020》中的测算，从直接贡献来看，5G带动移动通信产业就业的同时，还将催生工业数据分析、智能算法开发、5G行业应用解决方案等新型信息服务岗位，并培养基于在线平台的灵活就业模式。5G设备制造和信息服务的就业带动作用凸显。2020年5G建设初期，预计设备制造商将直接带动约51万人就业，占5G带动总就业人数的94%。2025年随着5G的广泛应用，移动终端逐渐普及，带动相关信息服务快速发展，预计设备制造商将直接带动约180万人就业，占带动总就业人数的52%        ；同时信息服务商的就业带动作用逐渐显现，预计将直接带动约90万人就业，占总带动就业人数的27%。到2030年，5G的经济社会带动效应将充分显现，信息服务的就业带动效应超过设备制造，预计信息服务商将创造约320万个就业岗位，占总带动就业人数的41%；设备制造商将带动约310万人就业，占总带动就业人数的38%。

　　5G将促进信息消费增长，扩大内需，拓宽出口。5G与相关行业不断深度融合，催生工业、交通、医疗、教育等领域的新应用、新业态、新模式，给消费者带来前所未有的信息产品和消费体验，拉动新消费。2018年，中国移动手机用户数量超过14亿，在应用场景上不可避免地成为世界第一。凭借庞大的市场需求，5G将具备巨大的“威力”与潜力。此外，在5G时代，中国企业高效可靠的5G方案将推动全球5G发展并惠及全球经济增长，打开新的出口市场空间。

　　5G还将拉动投资增长并带来高回报。5G既可以直接拉动产业链上下游巨额投资，还可带动各行业扩大信息通信技术应用投资，增强投资带动递增效应。5G产业链上下游包括设备制造商、终端制造商、芯片厂商、元器件厂商以及应用场景相关厂商等。根据中国信息通信研究院估算，在同等覆盖情况下，5G中频段基站数量将不高于4G的1.5倍，由于5G设备成本较高，5G网络投资规模将是4G的2～3倍。预计2020—2025年，5G网络总投资额在0.9万亿元至1.5万亿元。随着网络部署持续完善，5G向相关行业应用的渗透融合，各行业在5G设备上的支出将稳步增长，成为带动相关设备制造企业收入增长的主要力量，来自用户和其他行业的终端设备支出和电信服务支出持续增长，预计到2025年，上述两项支出分别为1.4万亿元和0.7万亿元。5G与产业的深度融合，将进一步催生5G发展的潜在动力，不仅能拉动5G产业链上下游加速发展，还将带动各行业转型升级，形成新的生产方式、业务模式等，激活新的经济增长点。

　　（四）“5G+工业互联网”实现制造强国

　　工业互联网是第四次工业革命的关键支撑，5G与工业互联网的融合创新发展，将推动制造业从单点、局部的信息技术应用向数字化、网络化和智能化转变，从而有力支撑制造强国建设。全球制造业大国纷纷发布计划推进智能制造，如2013年德国推出“工业4.0”，英国推出“英国工业2050战略”。2017年国务院出台《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，为智能制造转型升级指明方向。工业互联网需要强覆盖能力、低时延、高可靠、大通量、高并发的网络连接，5G正是满足这些要求的通信技术，“5G+工业互联网”将实现制造强国。2019年工业和信息化部推出《“5G+工业互联网”512工程推进方案》，计划到2022年打造5个产业公共服务平台，遴选10个重点行业，形成至少20大电信工业应用场景。目前，我国工业互联网已经初具规模，具有一定区域和行业影响力的平台有70多个，国家每年专项投入100亿元以上。

　　三、5G发展面临多方面挑战

　　5G网络领先是实现国家5G战略的基石，只有网络快速发展，5G应用才能更好更全面地发展。虽然我国在5G建设中走在前列，但要清醒地认识到，我国5G发展仍面临产业基础短板突出、融合应用程度不深、国际竞争日趋激烈等诸多挑战，需要产学研用各方协同努力、共同应对。

　　（一）5G建设面临挑战

　　一方面，运营商的5G商用进程面临挑战。5G网络建设资金是关键问题。受用户规模见顶和行业价格竞争等因素影响，我国电信运营商业务收入增长趋势持续放缓，致使运营商5G投资面临压力。与此同时，虽然5G服务好处良多，但客户可能不愿意为更优质的服务接受溢价，运营商的5G盈利面临着根本挑战，运营商需要推出5G的高附加值服务。

　　另一方面，运营商的5G工程进程面临挑战。一是5G与4G互操作组网模式的选择，应综合考虑建网时间、业务体验、业务能力、终端产业链支持情况、组网复杂度以及网络演进来选择。二是5G云化部署的解耦模式，需要根据运营商的目标进行选择。三是网络切片的端到端关联。目前，要实现端到端的网络切片难度非常大，运营商需要根据客户需求提供一定限定条件下的网络切片服务，联合行业客户共同探索商业模式的创新。

　　（二）5G技术面临挑战

　　5G将彻底改变无人驾驶、数字医疗、VR、智能家居等众多行业，引领全新的应用场景和商业模式。但实现5G稳定、大范围应用仍需要攻克许多挑战。

　　一是软件定义网络（SDN）带来的挑战。虽然现在期待通过SDN对所有业务流和所有节点都实时优化，但大规模网络、低时延响应的多目标优化是个难题。二是网络功能虚拟化（NFV）的挑战。NFV虽然提高了网络利用效率，但时延低了。NFV使用的前提是对全局的业务流和网络资源数据都要精准地获得，SDN跟NFV同时操作，很难避免网络资源没有冲突。三是网络切片的挑战。通过网络切片管理为每一个业务组织形成一个虚拟专用网络（VPN）是一个非常好的想法，但实际上有难度。四是基于服务体系（SBA）的挑战。SBA可以使5G业务开放，但对5G的安全性是一大挑战。五是边缘计算的挑战。5G应用边缘计算是希望把计算能力下沉到网络边缘，适应低时延、快速处理，但是还需要解决边缘云颗粒度多大、下沉到什么程度等问题。六是精准同步的挑战。5G需要进行大量的数据同步工作，而按照目前的方法，时间的同步并不精准。七是运营支撑的挑战。5G的运营相较于4G有了更多的困难。八是车联网的挑战。5G虽然比4G更适合车联网，但这些技术在车联网并没有真正发挥出作用。九是5G大连接的挑战。5G带来物联网的发展，但还需要设计出简单又安全的终端安全算法和协议。十是5G企业专网的挑战。

　　（三）5G生态建设面临挑战

　　5G不仅是一次通信技术的演进，更将受益于计算及垂直行业相互融合带来的爆炸效应，但5G生态建设仍面临相当多的问题。首先，缺乏行业规范标准。5G的行业应用缺乏规范标准和评价体系，需要研究5G应用行业发展及趋势，分析5G应用产业需求与典型应用场景，探讨5G应用的新生态与新模式，健全5G相关行业标准和评价体系。其次，缺乏生态对接平台。需要促进“政产学研金介用”的通力合作，建立产业生态对接平台，促进相关主体间的交流和深度合作，从而全面促进5G应用创新，推动5G产业发展。再次，5G网络安全和数据安全需要提前思考。5G网络主动防御机制较4G得到增强，然而NFV、边缘计算和网络切片等新技术的引入给5G网络带来多种风险。同时，5G开放网络架构也会增加个人信息或者关键数据泄露的风险

　　四、5G发展面临的新形势、新要求

　　（一）“新基建”促进5G快速发展

　　2020年3月，中共中央政治局常务委员会会议强调，要加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设，其中要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。“新基建”主要指以5G、人工智能、工业互联网、物联网为代表的新型基础设施。5G作为移动通信领域的重大变革点，是当前“新基建”的领衔领域。根据中金公司预测，随着5G标准的完善和独立组网技术的成熟，5G建设将逐步提速，2020年全年建设基站数量或突破70万个，并且在2021年和2022年继续明显增长。同时，政府层面有望继续出台一系列支持5G建设的优惠政策，包括资金支持、建设支持和用电支持。

　　（二）新冠肺炎疫情催化基础设施建设发展机遇

　　新冠肺炎疫情防控期间，线上办公、线上教学导致短时间数据信息流量激增，造成网络出现一定程度的拥堵，有平台企业软硬件准备不足的问题，但同时也反映了我国5G等新一代信息技术具有较高的市场需求，新型通信网络基础设施将不断加速，相关基础设施建设所需硬件产品市场也将迎来更大的发展机遇。与此同时，产地直销、直播带货等新业态在中国各地持续涌现。电子商务从消费端加速向生产端拓展，对基础设施建设提出了更高要求。

　　（三）我国5G发展面临国际竞争压力

　　美国自2018年开始对华为进行“围追堵截”，2019年，美国开始了全球的“反华为”大巡游。2019年4月，美国国防创新委员会发布报告《5G生态系统：对美国国防部的风险与机遇》强调，如果中国在5G基础设施和系统领域处于领先地位，中国制造的网络设备将会嵌入到国防部网络中，给美国带来严重的潜在风险。由此可见，5G的竞争已经超出了技术竞争的范畴，逐渐演变成了一场受到地缘政治压力的大国博弈。2020年3月23日，美国出台《保护5G国家战略》，目标明确表述为“在全世界范围，美国与最紧密的合作伙伴和盟友一起，引领安全、可靠的5G通信基础设施的开发、部署与管理”。华为被美国认为是5G技术最大的供应链威胁。可以预见，我国虽然在5G发展方面处于领先地位，但面临的国际竞争压力会越来越大。

　　五、我国5G发展的重点工作和任务

　　5G正处于技术标准形成和产业化培育的关键时期，全球各国在国家数字化战略中均把5G作为优先发展领域，强化产业布局，塑造竞争新优势。2020年3月，工业和信息化部发布《关于推动5G加快发展的通知》，提出要加快5G网络建设部署、丰富5G技术应用场景、持续加大5G技术研发力度、着力构建5G安全保障体系四大任务。随着5G网络的全面铺开，我国5G发展还需要“政产学研金介用”的通力合作，投入更大的力量，全面开创5G发展新局面，为全球5G应用落地作出新的更大贡献。

　　（一）加快5G网络建设部署

　　当前，5G网络正处于集中建设初期，面临着投资成本、建设协调等多方面问题，需统筹布局，建设高质量5G网络，由重点地区逐步扩大规模。按照统筹规划、分步实施，先中频后高频的原则，统筹室内外协同组网建设，优先部署重点区域5G网络，逐步扩大网络规模，打造规模大、覆盖优、速率快、质量好的5G精品网络。此外，运营商要积极探索新型商业模式，形成资金运转良性发展。政策层面研究设立5G产业发展专项基金，对5G网络建设给予必要的资金补贴，并规范引导社会资本参与5G网络建设，缓解运营商资金压力，共享5G发展红利。

　　（二）深化融合应用

　　我国5G融合应用仍处于探索期，要尽快从单点应用向规模应用转变。加快5G融合应用发展，需要从丰富应用场景着手，打造重点应用领域，建设应用产业生态系统。具体来看，要把握重点产业领域，推动实施“5G+工业互联网”“5G+车联网”“5G+医疗健康”等重点工程，推动5G融合工业互联网、边缘计算等新一代信息技术，加快在制造业、医疗健康、车联网等垂直行业领域的应用，探索形成互利共赢的各种新业态、新模式。要打通5G应用资金链、产业链、创新链，以创新中心、联合研发基地、孵化器、示范园区等为载体，搭建“政产学研金介用”的合作平台，开展5G应用联合孵化和推广。

　　（三）加强技术研发，健全产业创新体系

　　针对我国5G产业链的不足，加快5G技术创新，是带动通信产业转型升级、推动传统产业数字化转型的根本保障。具体来说，一方面需要加强5G技术和标准研发，加大知识产权保护力度，激励企业增加5G研发投入，促进5G相关产业技术创新和研发能力提升。另一方面，加强复合型人才培养和引进，培育5G通信行业专家、数据科学家、AI工程师、5G相关行业咨询师等。

　　（四）强化能力建设，建立安全保障体系

　　5G网络带来了更多的网络安全问题，需要加强5G基础设施安全保障，强化数据安全保护，培育5G网络安全产业生态，推动建设多主体参与、多部门联动、多行业协同的安全治理机制。

　　（五）应对5G引发的社会问题

　　随着5G技术在相关行业的广泛应用，这些行业的人才在5G技术环境下的管理能力、操作技能、思维方式也需要更新换代。我国需要在教育层面不断与时俱进，建立健全人才教育和培训机制，填补可能产生的人才缺口。与此同时，机器代替人力可能会改变未来就业趋势，政府需要对结构性失业提前采取措施。此外，5G还可能为高科技犯罪带来更多可能性，特别是5G与工业互联网的融合可能会带来更大的基础设施风险。

　　【注：本文研究参考了国内外专家和机构的相关研究成果，包括邬贺铨院士《邬贺铨：5G带来十大技术挑战》、中国信息通信研究院《5G核心网前沿报告》和《5G经济社会影响白皮书》、高通中国《5G经济社会影响白皮书》等】