主要國家和地區5G發展戰略舉措及對我國的啟示
當前,新一輪科技革命和產業變革方興未艾,數字化轉型席卷全球,以數字經濟為代表的新經濟快速發展,深刻改變人們的生產生活方式。5G作為新一代信息通信技術領域的引領性技術,加速開啟萬物互聯新時代,是支撐經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型的關鍵信息基礎設施。全球各國十分重視5G發展,紛紛出臺相關發展戰略,并將其上升到國家戰略高度予以推進。
全球5G發展如火如荼
2018年12月1日,韓國三大電信運營商宣布推出5G商用通信服務,拉開全球5G商用序幕,自此5G商用興起,全球加速邁向5G時代。根據GSA的統計,截至2020年第四季度,全球59個國家的140家運營商提供了5G商用服務。其中,中國建成目前為止全球最大規模的5G商用網絡,累計建設5G基站超70萬座。全球5G用戶超過2.3億戶,其中中國5G用戶超過2億戶,占據全球80%以上份額。
5G是構筑萬物互聯的信息基礎設施,支撐經濟社會數字化、網絡化、智能化轉型,成為賦能經濟增長的新動能,帶來顯著的經濟價值和社會效益。根據國際咨詢機構IHS的測算,2035年5G將在全球創造12.3萬億美元的經濟產出,5G價值鏈將創造3.5萬億美元產出,并創造2200萬個工作崗位。根據中國信息通信研究院的測算,至2030年,在直接貢獻方面,5G將帶動我國經濟總產出、經濟增加值、就業機會分別為6.3萬億元、2.9萬億元和800萬個。
5G以滿足多場景、多指標的強大能力成為新一代信息技術的連接中樞,是推動新一輪科技革命和產業變革的基礎信息技術。各國政府對于5G的基礎支撐作用也有著一致的認識,例如美國前任司法部長威廉·巴爾稱:“5G技術處于正在形成的未來技術和工業世界的中心……正在演變成下一代互聯網、工業互聯網,以及依賴于這一基礎設施的下一代工業系統的中樞神經系統。”《歐洲5G行動計劃》中也提到,“5G技術是產業變革的關鍵使能器……在交通、醫療、制造、物流、媒體和娛樂等諸多領域將掀起創新的商業模式浪潮”。日本將5G定位為“構成經濟社會與國民生活根基的信息通信基礎設施”。
既往的移動通信技術大多與固網一起包含在國家寬帶戰略中,未曾被單獨提出作為國家戰略,5G作為移動通信技術被多國作為專門的國家戰略加以推進比較罕見,這表明5G具有重要戰略意義且成為各國共識。多國將5G上升到國家戰略高度,從頂層的角度出發,對產業發展的重點領域和主要方向進行部署。例如韓國于2013年發布《5G移動通信先導戰略》,并于2019年推出《實現創新增長的“5G+”戰略》;日本2016年發布《2020年實現5G的戰略》,并于2020年發布《Beyond 5G推進戰略綱要》;歐盟發布《5G行動計劃》,并帶動歐洲24個國家發布各自5G戰略;美國分別于2018年和2020年發布《5G FAST Plan》和《美國5G安全國家戰略》等。
主要國家5G發展戰略分析
加大頻譜資源供給力度
中頻頻譜是全球運營商公認的5G網絡“黃金”頻段,也是各國5G商用中主要使用的頻譜。日本、韓國及部分歐洲國家是中頻頻譜部署的領先者,不斷追加頻譜資源供給。歐洲5G部署的主要中頻頻段是3.4GHz~3.8GHz,已經有10多個歐盟成員國進行了5G中頻頻譜分配,還有更多的成員國計劃在2020—2021年進行中頻頻譜拍賣。韓國于2018年向三大運營商拍賣了3.5GHz頻段的280MHz帶寬的中頻頻譜,從2020年下半年開始重耕當前用于衛星通信的3.7GHz~4.0GHz頻段,將其用于5G。日本于2019年為四大運營商在3.7GHz和4.5GHz頻段,共分配了600MHz帶寬的中頻頻譜。美國是唯一在5G發展初期以毫米波頻段為主部署5G的國家,目前正在加快中頻頻譜分配步伐。為擺脫中頻生態落后的局面,美國開始大力布局中頻頻譜,于2020年7月啟動首次5G中頻頻譜(3.55GHz~3.65GHz)優先訪問許可證拍賣,并于2020年12月8日拍賣C波段(3.7GHz~3.98GHz)的280MHz頻譜,并計劃將原本用于軍事用途的3.45GHz~3.55GHz頻段頻譜開放商用。這些舉措實施后,美國有望在3.45GHz~3.98GHz范圍內,為5G提供530MHz頻譜,可以用于更高容量的5G網絡建設。
毫米波具有高帶寬、頻譜資源豐富和時延小等優勢,可較好地滿足超大容量并發的業務需求,目前全球已有多個國家進行了5G毫米波頻譜分配。截至2020年9月,北美、亞太、歐洲等多個區域進行了毫米波頻段的頻譜分配,主要集中于26GHz和28GHz兩個頻段。美國領銜全球5G毫米波部署,是毫米波頻段分配最早、最全的國家。目前,美國已完成24GHz、28GHz、37GHz、39GHz和47GHz頻段的拍賣,共為5G新增了5GHz毫米波頻譜。歐盟協調使用26GHz頻段用于5G服務,成員國按計劃推進頻譜分配。目前部分國家已完成毫米波頻譜分配,另有部分國家(如意大利、芬蘭)雖然受到新冠肺炎疫情的影響,但仍在推進毫米波分配工作,計劃于2021年進行毫米波頻譜拍賣。日、韓借鑒美國頻譜策略,較早開展5G毫米波頻譜分配,集中于28GHz頻段。早在2018年6月,韓國就向三大運營商拍賣了28GHz頻段的2400MHz帶寬的5G頻譜;日本于2019年4月完成了28GHz頻段的頻譜分配工作,四家運營商每家各得400MHz頻譜。亞太其他地區(如澳大利亞以及東南亞部分國家)的運營商計劃于2021年開始5G毫米波部署。
除了分配頻譜資源外,多個國家還通過各種技術手段實現移動頻譜共享。一是通過專門的接入系統共享頻段,例如美國將3.5GHz指定為共享頻段,通過專門的接入系統防止其他用戶干擾現有軍事用戶。二是利用人工智能技術實現共享。例如美國國家標準技術研究院(NIST)計劃采用機器學習技術,幫助包括5G在內的無線網絡更有效地選擇和共享通信頻譜。三是利用區塊鏈技術實現共享。例如美國FCC提出6G將采用更智能、分布更強的基于區塊鏈的動態頻譜共享接入技術,而不再通過集中式的共享數據庫來支持共享頻譜接入,以提升頻譜效率,進一步增加接入等級、接入用戶數量等。
多措并舉減輕網絡建設壓力
小基站的大量、密集部署是5G網絡建設的重要環節,歐美等國家通過設置新法令簡化小基站部署流程,加快網絡密集化進程。美國管制機構FCC簡化了地方政府對于小基站部署許可和選址流程,并計劃在2025年之前,部署80萬座5G小基站;原有審批流程普遍需要1~2年,新法令將縮短至60~90天。美國多個州提出了簡化街邊設施上部署小基站設備的法案,對地方政府收費實施限制。歐盟于2018年11月通過了新的歐洲電子通信準則,提出簡化小型基站部署條件和相關規定,以降低部署超密集網絡的成本。北歐五國也在聯合發布的5G合作協議中提出,消除5G網絡部署過程中的障礙,尤其是基站和天線的建立。
光纖基礎設施擴容是實現網絡密集化發展的重要支撐,因其容量大、可靠性高,被視為連接小基站的最為理想的回傳網類型。因此,許多國家都統籌推進光纖網和5G移動網絡建設,將光纖網建設作為發展5G戰略的重要一環。例如英國政府認為推動光纖發展是發展5G的優先事項,對新型光纖網基礎設施建設的企業實行5年稅收優惠,倫敦市還開發了標準化通行權工具包,以便高效地部署光纖基礎設施。美國運營商Verizon連續3年(2018—2020年)每年部署約2000萬千米光纖,以增加無線網絡容量和降低延遲。
大量小基站建設、現有無線接入網和核心網改造、更多的與小基站連接的回傳網建設,將顯著提升5G的投資。管制機構通過限制費用、共建共享等方式減輕運營商投資壓力。例如美國FCC限定了市政府對于部署小基站收費標準,使用現有電線桿費用為500美元,安裝新電線桿的費用為1000美元。奧地利管制機構發布立場文件,鼓勵5G網絡共享。韓國通信部也要求其三大運營商合作部署5G技術,以在既定商用時間推出服務。法國管制機構Arcep也評估了共享小基站網絡可能性和機會,以指導5G網絡部署。
加快技術研發部署和創新
自2019年以來,美、日、韓及歐盟等密集發布6G戰略及技術研發計劃,積極布局,加快推進下一代移動通信發展。
美國同步推進技術研發與頻譜開放,積極布局6G。特朗普政府于2019年2月就曾表示,“要跨越5G,加快6G技術研發”。美標準化組織美國電信行業解決方案聯盟(ATIS)于2020年5月發布報告,號召美國“政、產、學”各方應協同推進6G標準化、商業化,確保美國在6G創新發展中的領導地位。在具體推進中,一方面,美國先行開展技術探索,資助高校進行研究攻關。美國DARPA于2018年啟動太赫茲通信及傳感融合技術研究,同時通過資助紐約大學等頂尖高校,開展太赫茲傳輸技術、微型芯片等研究攻關。另一方面,美國為太赫茲試驗開放專用頻段。2019年3月,FCC全球率先宣布開放太赫茲頻段(95GHz~3THz)用于技術實驗,隨后于6月發放為期10年的試驗頻譜許可,在頻譜緊缺的情況下為6G研發提供基礎資源保障。此外,美國成立產業聯盟,推動建立6G產業領導地位。2020年10月,美國電信行業解決方案聯盟宣布成立名為“Next G Alliance”的6G產業聯盟,成員包括多家運營商、芯片制造商、設備制造商和服務提供商等產業鏈企業,聚焦于研發、制造、標準化和市場等多個方面,將制定6G國家路線圖,確立6G技術核心優先事項,以影響政府政策和投資,并促進下一代移動通信技術商用化。
歐洲超前探索6G技術,擴大研發投資規模。作為全球最早關注6G發展的地區之一,歐洲一方面超前探索6G技術預研。歐盟早在2017年就曾發起6G技術研發項目征詢,隨后9月啟動了為期3年的6G基礎技術研究項目,包括下一代糾錯碼、先進信道編碼、調制技術、太赫茲技術等。芬蘭奧盧大學于2019年9月組織發布全球首份6G白皮書,指引未來6G發展方向。另一方面,加大項目投資力度,歐委會擬定于2021年啟動新一期“歐洲地平線”研究項目,計劃投資1000億歐元用于推動包括6G在內的關鍵技術及產業發展,預計其中將有超過25億歐元用于6G技術研發。
日本依托半導體、光器件等產業基礎優勢,支撐6G技術突破。日本吸取5G發展相對滯后的經驗教訓,積極謀求6G時代的創新引領。一方面,日本總務省于2020年6月發布《B5G推進戰略綱要》,作為全球首份國家級6G綜合發展戰略,提出“2025年逐步完成基礎技術研發并啟動3GPP國際標準化,2027年開始6G技術試驗,2030年實現6G商用服務”的時間規劃,同時明確各項研發工作,為系統推進6G給予清晰指引。另一方面,日本企業利用半導體、光器件、基礎材料等產業上游的領先優勢,加快突破6G關鍵技術研發。2019年10月,日本NTT聯合索尼公司,與美國英特爾簽署6G研發合作協議,致力于研制低功耗光驅芯片技術。2020年初,NTT利用磷化錮半導體化合物,率先研制出6G超高速芯片,可在太赫茲頻段實現短距離下100Gbit/s的超高速傳輸速率。
韓國“政、產、學、研”配合緊密、推進有序,搶抓6G發展主導權。2020年1月,韓國政府宣布“目標將于2028年全球率先商用6G”,決心引領全球6G發展。為此,韓國加強國內“政、產、學、研”各方協力合作,有序推進6G發展。一方面,韓國政府超前布局6G,發布6G研發戰略。早在2019年4月,韓國政府聯合學術界、產業界頂級專家舉辦6G論壇,正式宣布組建6G研究團隊。2020年8月,韓國政府發布《引領6G時代的未來移動通信研發戰略》,計劃從2021年開始的5年內投資約11.7億元研發6G技術,專注于6G國際標準并加強產業生態系統。另一方面,韓國科技巨頭企業聯合研究機構,開展6G技術預研及標準化。2019年1月,LG率先聯合韓國先進技術研究院組建“6G研究中心”,旨在引領6G全球標準化。三星于同年6月新設“新一代通信研究中心”,加強6G技術及標準化研究,并攜手SK電訊共同探索6G商業模式。2020年7月,三星發布6G白皮書,在系統總結其研究成果的同時,與韓國政府6G布局規劃形成呼應,凸顯其國內“政、產、學、研”配合之緊密。
5G融合應用政策
5G應用尤其是行業應用是5G成功發展的關鍵,也是下一階段5G部署領先國家發力的重點。因此,主要國家均為5G應用創新發展創造良好政策環境,推動重點行業借助5G技術升級,鼓勵垂直行業開展應用和商業模式創新探索,積極引導新應用和新生態發展。
目前德、英、日等傳統工業強國為5G專網分配專用頻段,以期通過5G專網鞏固傳統產業優勢。德國于2019年11月開放3.7GHz~3.8GHz頻段的5G專網許可證申請,鼓勵行業用戶開展5G專網在工業、農業、林業等行業中的應用探索,截至2020年6月,已有包括博世、寶馬、巴斯夫、西門子、漢莎航空等在內的50余家企業獲得5G專網許可。2019年7月,英國開放1800MHz、2300MHz、3.8GHz~4.2GHz、24.25GHz~26.5GHz四段專網頻段供行業用戶申請,同時為滿足行業用戶的個性化業務需求,英國允許行業用戶按區域(半徑50米的圓形區域)或單基站申請專網許可證。日本于2019年公布5G專網頻段為4.6GHz~4.8GHz和28.2GHz~29.1GHz,但由于目前部分頻段有其他業務占用,僅開放28.2GHz~28.3GHz供行業用戶或地方政府申請,富士通和三菱電機已通過5G專網打造自動化、智能化工廠,與此同時,東京都政府成為首個獲得5G專網許可的地方政府,未來將大力推動東京都范圍內5G網絡的獨立部署和商用場景的持續拓展。除已開放專網頻段申請的德、英、日三國外,荷蘭、瑞典、比利時、盧森堡和智利都已計劃為垂直行業分配5G專網頻段,且均位于中頻頻段。
部分國家出臺5G與相關行業融合發展戰略,利用5G的巨大賦能作用,帶動經濟短板行業升級,實現經濟的高質量發展目標。例如韓國通過5G帶動服務業發展,推動經濟結構轉型升級。服務業是韓國經濟發展的短板,韓國曾推出數個服務業先進化方案,但收效甚微。在韓國推出5G通信服務不久,韓國政府就發布了國家層面的《實現創新增長的“5G+戰略”》,著眼于建立基于5G的各種核心智能服務,如無人駕駛、人工智能、智慧工廠、智慧城市等,加速5G技術在新領域和新產業的應用,以5G引領產業結構的轉型升級。我國積極推動5G與工業互聯網融合,推動工業數字化、網絡化、智能化升級。我國政府對5G和工業互聯網融合發展高度重視,從中央到地方出臺了一系列政策和支持措施,引導5G和工業互聯網融合創新,加速新型工業化進程,支撐經濟社會數字化轉型。
5G將重構商業模式,各國通過多種方式加快探索,積極推動5G測試床和試驗項目以激發新的業務模型。例如英國發布“5G測試床和試驗項目”,目標是在工業、交通、旅游、醫療、農業等行業中測試5G技術以創造新的應用和服務;韓國2018年投資2740億韓元(約合2.54億美元)用于在公共部門開展緊急服務、救災、醫療、行政、國防等5G試驗項目。部分歐洲國家為了發展車聯網和自動駕駛,還簽署了一系列協議,加強協作探索。例如西班牙和葡萄牙建立的比戈和波爾圖以及埃武拉和梅里達聯合走廊,保加利亞、希臘、塞爾維亞建立的塞薩洛尼基-索菲亞-貝爾格萊德走廊等。此外,多國政府還通過加大政府投入方式加快5G應用產業化,例如韓國政府率先在公共服務領域應用5G技術、政府設立并主導應用項目、政府先行投資帶動私營部門加大投入等。
加快推進我國5G發展
適度超前推進網絡建設
覆蓋完善、技術先進、品質優良的5G網絡是5G發展的前提和基礎,主要國家和地區均綜合運用多種措施降低網絡部署門檻,加快網絡建設進度。我國應發揮5G“新基建”核心作用,使5G網絡建設與物聯網、數據中心等信息通信基礎設施協同布局,適度超前推進5G網絡建設,落實公共基礎設施開放共享、優惠電價等支持政策。加快推動端到端網絡切片、邊緣計算等技術解決方案成熟,突破網絡供給能力瓶頸。
加快推動應用落地推廣
應用是5G發展的關鍵環節,行業應用是5G應用的重點。當前,應用發展受到各國關注,工業、醫療、汽車等成為重點應用領域。下一步應聚焦應用關鍵環節,突破行業壁壘,加快推進應用發展。一是有序推動5G在醫療、能源、媒體、自動駕駛等領域深度應用,探索形成可復制、可推廣的商業模式。推動5G行業模組規模化發展,降低5G應用成本和門檻。二是加快5G虛擬專網研究,借助5G行業虛擬專網的部署模式,充分復用公網成熟的5G網絡資源和產業鏈,推動形成產業各方共同參與的5G行業虛擬專網標準。三是大力推廣5G行業應用,推動成熟5G行業應用率先在政府及公共機構中采用。
開展下一代技術研發布局
目前,主要國家和地區紛紛開展下一代技術研發布局,加緊搶占未來移動通信技術發展制高點。建議我國深入開展B5G演進技術和6G創新技術研究,發揮新型舉國體制優勢,推進“政、產、學、研”緊密配合,發揮重點平臺的組織協調作用,面向超高可靠、超低時延無線網絡演進技術方案等開展研究;培育面向6G的移動信息網絡創新技術,開展超高效能無線傳輸、太赫茲等技術研發布局。
深化國際交流合作
我國移動通信取得的長足發展,離不開與全球移動通信產業的密切合作。同時,我國為全球范圍內移動通信技術的發展和服務的普及貢獻了積極力量。下一步,我國應進一步加強國際合作交流,搭建多種形式的交流平臺,在技術創新、標準制定、產品研發中強化國際合作。同時擴大我國5G市場開放,鼓勵外資企業在我國5G發展中獲利。此外,推動建立5G國際安全共識,通過雙邊、多邊機制加強5G安全應對策略探討,強化安全信任機制建設。
當前,5G發展仍處于商用初期,賦能千行百業、全面支撐經濟社會數字化轉型潛力巨大、前景廣闊。未來,各國將持續推動5G安全、綠色、健康發展,借助5G技術應對社會、經濟和環境的發展問題,推動實現更美好和更可持續發展的藍圖。