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5G 毫米波在中国的机遇2020年3月Copyright 2020 GSMAGSMA代表全球移动运营商的共同权益。GSMA在更广泛的全球移动生态系统中连结着750多家移动运营商，超过400家企业，其中包括手机与终端制造商、软件公司、设备供应商、互联网企业、以及相关行业组织。GSMA每年在巴塞罗那、洛杉矶和上海举办业界领先的MWC大会，以及Mobile 360系列区域会议。更多有关GSMA的信息，请阅览 gsma。在Twitter上关注GSMA： GSMA或在微信上搜索“GSMA集伺盟”关注我们。TMG是一家专业的信息与通信技术产业咨询公司。在过去的25年多里，TMG在ICT政策和监管议题上协助了全球很多的政府和私营机构。我们的团队关注为客户提供关于技术与市场趋势，移动服务，频谱政策与管理，宽带和ICT战略，经济分析与评估等的专业分析和发展策略，更多信息请阅览 tmgtelecom。5G 毫米波在中国的机遇1. 引言 22. 毫米波在中国的潜在优势 43. 5G 毫米波在中国的技术考量因素 6 3.1. 5G 频谱要求 7 3.2. 5G 生态系统的发展 8 3.3. 解决垂直行业的频谱需求 8 3.3.1. 频率共享协议 8 3.3.2. 预留频谱 94. 案例研究 10 4.1. 工业 4.0 制造业 12 4.2. 互联交通 155. 结语 1815G 毫米波在中国的机遇目录1. 引言25G 具备更高的速度和更低的时延，能为以往移动技术难以支持的新型应用提供前所未有的支持。这些 5G 网络需要结合使用 3 个不同频段的频率（低于 1 GHz、1-6 GHz 和高于 6 GHz）以便最大程度发挥其功能。每个频段都能提供不同的性能特征，以帮助中国实现其 5G 愿景。而后一段（24 GHz - 86 GHz）5G毫米波频谱的分配将为大量5G应用需求提供所需的扩展带宽和性能。这一频谱范围预期将发挥重要作用，以满足增强移动数据服务和新型应用的需求。5G 毫米波在中国的机遇中国正在迅速成为 5G 技术的领导者之一，并在 2019 年成为第一批宣布开展商业部署的国家之一。1在此基础上，中国目前还在更加深入地了解 5G 毫米波的潜在影响，并积极探索有利于发展和促进 5G 生态系统的最佳监管方案。在这一阶段，中国应考虑近期的国际动向，例如，2019 年国际电信联盟 (ITU) 的世界无线电通信大会 (WRC-19) 确定了 24 GHz 至 86 GHz 之间的毫米波频段将用于国际移动通信 (IMT)。其中包括 24.25 - 27.5 GHz、37 - 43.5 GHz、45.5 - 47 GHz、47.2 - 48.3 GHz 和 66 - 71 GHz 频段。这其中大约 85% 为国际协同频谱，意味着全球产业朝 5G 毫米波的最佳性能和规模经济影响最大化迈出了坚实的一步。2为了最大限度地发挥 5G 毫米波的优势，某些监管措施至关重要。移动网络运营商 (MNO) 需要对授权式频谱拥有可靠且可预测的长期使用权，以证明部署网络所需的大量投资是合理的。对于毫米波频谱，中国监管机构应考虑为每个运营商分配约 1 GHz 带宽的连续频谱，以此为数据密集型应用的额外需求提供支持。 此外，在考虑频谱预留和强制性共享制度等潜在替代方案时，中国政策制定机构应仔细考虑这些方案将如何影响 5G 服务的成功。更重要是确保不会出现频谱未被充分利用的风险，并保证频谱的分配不会妨碍运营商提供5G全部性能的能力，包括对工业应用的支持。与此同时，在使能5G在各垂直行业的应用的同时应相应平衡保障运营商具有可预见的频谱使用权，这对提供更大带宽和和更高质量的5G服务来说至关重要。新的用例将推动 5G 毫米波的发展并助力该技术带来巨大的社会经济效益。鉴于制造业在中国经济中的主导地位，利用 5G 毫米波的工业应用将为中国提供推动经济增长的绝佳机会。在有关工业 4.0 和交通运输的案例研究中，本报告进一步详细介绍了未来的机遇。31. BBC 于 2019 年报道“中国推出了世界最大规模的 5G 网络之一”，详情参阅 bbc/news/business-50258287。 2. ITU 于 2019 年报道“WRC-19 确定其他 5G 频段”，详情参阅 news.itu.int/wrc-19-agrees-to-identify-new-frequency-bands-for-5g/。关键要点：* 监管机构应分配较大且连续的毫米波频段，以支持数据密集型 5G 应用。* 移动网络运营商必须针对授权式频谱具有可预测的长期使用权，以保护网络投资并实现速度和容量目标。* 应仔细考虑频谱预留方案和强制性共享制度，以避免频谱利用率不足、破坏公平频谱发放，以及降低 5G 服务质量。 5G 毫米波在中国的机遇42. 毫米波在中国的潜在优势考虑到 5G 毫米波对中国 GDP 的预期贡献，垂直行业领域中的制造业和水电等公用事业是目前可见贡献最大的行业，占贡献总数的 62；其次是专业服务和金融服务，占 12；信息通信和贸易，占 10；然后是农业和矿业，最后是公共服务（请参阅 图2）。考虑到中国在全球制造业中的重要性，制造业在中国 GDP 中的主导地位是可以预期的。随着 5G 毫米波的使用不断增长，这种经济优势加上 5G 毫米波的众多潜在工业应用，将为垂直行业对 GDP 的重大影响做出贡献。 图1。截至 2034 年的亚太地区 5G 毫米波 GDP 贡献结构中国是 5G 的先行者，于 2019 年宣布了商用 5G 服务的初步部署。作为 5G 的领跑者，预计中国也将在其 5G 网络中使用毫米波频段。预计到 2034 年，在中国使用毫米波频段所带来的经济受益将产生约 1040 亿美元的效应。这大约占亚太地区毫米波频段预估贡献值（预计将达 2120 亿美元）的一半。 亚太地区其他有可能的先行国家包括澳大利亚、印度、日本和韩国，这些国家加上中国将大约占该地区5G 毫米波产生总GDP 贡献的 90（请参阅图1）。 3. 这些数字基于 2018 年 GSMA 报告“毫米波频段提供的 5G 服务的社会经济效益研究”，该报告研究了 15 年内（2020-2034 年）毫米波频谱的社会经济影响。有关详细信息，请访问以下链接参阅完整报告：gsma/spectrum/wp-content/uploads/2019/01/5G-mmWave-benefits.pdf。所报告的数字是 15 年间的累积数字，到 2034 年为止。 来源：TMG，基于 GSMA 和 TMG (2018)，“毫米波频段提供的 5G 服务的社会经济效益研究”， gsma/spectrum/wp-content/uploads/2019/01/5G-mmWave-benefits.pdf。0 100,000,000 200,000,000 300,000,000 400,000,000 500,000,000 600,000,000 700,000,000 800,000,000 900,000,000 0 10 20 30 4050 7060城市人口占总人口的百分比Urban Population, % of total population人口，总数 人口，百分比1980 1982 1984 1986 1988 1990 19921994 1996 19982000 20022004 2006 200820102012201420162018其他亚太地区国家澳大利亚韩国印度日本中国19.711.216.125.536.0103.85G 毫米波在中国的机遇5图2。2034 年中国垂直行业 5G 毫米波 GDP 贡献结构来源：TMG，基于 GSMA 和 TMG (2018)，“毫米波频段提供的 5G 服务的社会经济效益研究”， gsma/spectrum/wp-content/uploads/2019/01/5G-mmWave-benefits.pdf。来源：TMG，基于 GSMA 和 TMG (2018)，“毫米波频段提供的 5G 服务社会经济效益研究”， gsma/spectrum/wp-content/uploads/2019/01/5G-mmWave-benefits.pdf。与预期在全球引领 5G 部署的其他国家（例如，德国、日本、韩国、英国和美国）相比，中国 5G 毫米波对国内 GDP 的预期贡献将仅次于美国，这两个国家的贡献值分别为 1040 亿美元和 1560 亿美元（请参阅图3）。在中国、德国、韩国和日本，由于 5G 毫米波，制造业和公用事业领域对国内生产总值的贡献所占比例最大，而专业服务和金融服务领域则是美国和英国的最大贡献领域。 图3：中国与其他 5G 引领国家的 5G 毫米波 GDP 贡献对比可以实施远程对象监控和操纵，以提高效率并改善智能工厂的安全性。通过远程操作工厂设备，可以使涉及挥发性化学物质或温度敏感材料的工业流程更安全。通过允许远程操作员基于对中央控制站的实时反馈停止、减速或加速任何互联机器，也可以提高效率。 远程控制系统通过工业机器人技术，智能工厂中的每台机械几乎都能立即响应请求和指令，从而在生产中快速做出响应，以满足需求的实时变化。这也使得制造产品的定制有可能达到前所未有的规模。这些互联设备之间的通信也可以提高效率。工业机器人实时数据收集和分析，特别是诸如高速成像以及虚拟和增强现实应用之类的数据密集型流程，可以通过以下方式提高产量并提供在职培训： 员工可以在工厂车间查看实时数据，并将有缺陷的机器图像与工作订单中的图像进行比较； 通过虚拟模拟对新员工进行培训； 顾问/专家不在现场时可以提供远程协助，或者为工人提供自动化的流程，使他们可以独立于专家进行故障排除。远程监控和质量控制与更广泛的运输环境类似，工厂环境中的无人驾驶汽车（例如，手推车、起重机等）可以与中央控制或监控中心以及工厂内的其他机器、设备、对象，以及其他更广泛的基础设施进行通信。自主工厂运输农业和矿业9% 62% 1040亿美元制造业和公用事业公共服务专业服务和金融服务信息通信技术和贸易8% 12% 10%农业和矿业制造业和公用事业专业服务和金融服务公共服务信息通信技术和贸易62% 1040亿美元中国 美国 英国日本 德国 韩国8% 12% 10%1560亿美元180亿美元360亿美元260亿美元160亿美元5% 3% 4% 41% 22% 17% 16% 41% 4% 59% 16% 11% 9% 27% 14% 15% 4% 24% 36% 18% 18% 15% 24% 23% 32% 9% 5G 毫米波在中国的机遇63. 5G 毫米波在中国的技术考 量因素5G 毫米波在中国的机遇3.1. 5G 频谱要求5G 不仅仅是更快的 4G 技术。5G 丰富了使用，令其更加多样化，包括超可靠的低时延应用，并支持各种物联网 (IoT) 服务。这就需要多样化的频谱 - 低、中、高频段的组合，以便将频谱用于提供最大价值的服务或应用。借助 5G，每个频段范围都在整个 5G 生态系统中扮演着不同的角色，从而让移动网络运营商以最佳的组合形式提供覆盖范围和容量。此外，5G 将启用新服务和设备、连接新领域，并创造新的用户体验。 认识到不同频谱频段组合的重要性，中国已经在推动 5G 部署的初始阶段方面取得了长足的进步，特别是在 6 GHz 以下的频段。2018 年 12 月，中国工业和信息化部 (MIIT) 向中国电信、中国移动和中国联通发放了频段为2.6 GHz、3.5 GHz 和 4.8 GHz 的5G网络试验频率使用许可。2019 年 6 月，工信部向三大运营商以及一家新的运营商 中国广电颁发了 5G 商业牌照，以允许在全国范围内开始商用 5G 服务。4在 WRC-19 期间，两个 5G 毫米波频段获得了成员国的最大支持 24.25-27.5 GHz 和 37-43.5 GHz 频段。在 WRC-19 上达成的协议还包括了为 24.25-27.5 GHz 频段设置的带外发射限值，而该协议正在推动该频段的标准化和生态系统发展。在此基础上，中国的下一步将要考虑如何将毫米波频段纳入国家 5G 频谱政策框架，包括频谱的发放工作。在行政分配 2.6 GHz、3.5 GHz 和 4.8 GHz 频段的工作中，中国采取了有利于投资的方案，即在最初几年免去频谱费用。其他市场也采取了类似的方法。在香港，运营商获得了 26 GHz 和 28 GHz 频段的直接许可，并且在两个频段的使用率达到 75 之前都不支付频谱费用。5同样，在日本，总务省 (MIC) 为运营商分配了 3.7 GHz、4.5 GHz 和 28 GHz 频谱，以换取网络投资和部署承诺。6参考这些示例，中国应该通过免频占费的行政方式来分配毫米波频谱，或者至少像之前对其他频谱频段那样免除前几年的频占费。另一种可参考的办法是通过措施激励（例如，部署承诺）以换取更多的频占费的减免。这三种分配方法中的任意一种都将在帮助在最大程度上鼓励投资和网络部署。频谱的协同对于 5G 网络仍然很重要，正如每个运营商在每个频率范围内都有足够的频谱可供使用。例如，ITU IMT 愿景对于 5G 网络功能的展望表明， 5G赋能的移动宽带系统应实现 10 Gbps 的数据传输容量。这类场景很可能是因其作为热点而不需要广泛的覆盖范围，所以最好由 24 GHz 以上的频段提供。在广阔的城市和郊区覆盖范围内，5G被期许能为客户带去至少100 Mbps 的速度体验，此速度最适合 6 GHz 以下的频段。7请注意，需要使用不同的 5G 频段来满足特定要求，并充分利用 5G 网络的全部能力，每个中国运营商都应至少具有以下的频谱资源： 80-100 MHz 的中频段连续频谱（例如，3.5 GHz 频段），以及 在毫米波频段内至少为 1 GHz 的频谱。因此，中国的国家法规能符合这些国际建议非常重要。74. 以上对象和工信部 (2019)，“中国 5G 的发展和战略”， static1.squarespace/static/5bf2b77d75f9eefcd937cb5c/t/5d1a20eb11a9570001f95d65/1561993455970/5.+Julin+LIU.pdf。 5. OFCA (2019)，ofca.gov.hk/filemanager/ofca/en/content_1127/26_28_GHz_Successful_Applicant_Notice.pdf。6. MIC (2019)，“审批计划以打开特定的基站，用于引进第五代移动通信系统”，soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban14_02000378.html。MIC (2019)，“审批特定基站的建设计划，以引入 5G 移动通信系统 (5G)（概览）”， soumu.go.jp/main_content/000613734.pdf。7. ITU-R M.2083-0 建议 (2015)，“IMT 愿景 - 2020 年及未来 IMT 发展的框架和总体目标”，第 14 页itu.int/rec/R-REC-M.2083-0-201509-I/en.5G 毫米波在中国的机遇83.2. 5G 生态系统的发展中国认识到 5G 设备生态系统发展的重要性，并注意到 5G 芯片和模块尚未实现全行业标准化。8WRC-19 确定了在国际范围使用每个毫米波频段的技术条件，从而为继续标准化以支持设备生态系统的发展铺平了道路。多项与 5G 相关的标准化工作正在进行中。除了国际电联在超越2020的国际移动通信 (IMT-2020) 方面的工作外，第三代合作伙伴计划 (3GPP) 也正在更新 5G 新空口 (5G NR) 的使用规范。该规范最初在第 15 版中引入，并创建了一个全球标准以允许从 2019 年开始实施商用 5G。9国际电联正在开展将 3GPP 标准考虑在内的相关工作。定义 IMT-2020 规范的过程应在 2020 年底之前完成。10工业和信息化部于 2019 年 12 月发布的“5G +工业互联网”计划强调了政府对实现工业 5G 应用承诺的信心。125G 毫米波确实有潜力通过关键行业垂直领域中的工业应用为中国带来巨大利益。考虑到这些工业应用，已提出某些替代频谱管理方法作为参考，例如，频谱共享和预留。13中国决策者在做出任何决定之前都应认真思考这些潜在的替代方案可能会对 5G 服务和应用的成功产生什么影响 。3.3.1. 频率共享协议监管机构可以选择支持产业自愿的频率共享协议，也可以选择强制共享以实现特定的政策目标。在自愿频谱共享协议中，运营商可以选择与传统或非典型的电信服务提供商亚洲、欧洲和北美的一些国家和地区已经授予运营商 5G 毫米波牌照。根据全球移动供应商协会 (GSA) 的数据，在 2019 年，所发布的 5G 设备数量迅速增长，跟上了世界各地运营商推出首批商业 5G 服务的步伐。到 2020 年 1 月，已经发布了 200 多种 5G 设备，其中三分之一已经支持部分毫米波频段（26.5-29.5 GHz、27.5-28.35 GHz、37-40 GHz 和 66-71 GHz）。11这表明日益发展的 5G 毫米波设备生态系统已经可以支撑在中国的商用。共享频谱。此选项可以促进一些超快速 5G 服务并提升频谱的使用效率。通过这种方式，运营商就可以保持对授权式频谱使用的确定性，并且可以有效地使用频谱，以更好地促进提供广泛、高质量的 5G 服务和应用，包括针对垂直行业等非传统频谱用户的服务和应用。在强制性频谱共享协议中，根据定义的标准，移动网络运营商有义务与特定用户共享频谱。与自愿协议不同的是，由于运营商有义务与其他用户共享频谱，因此减少了运营商可使用的授权式频谱的数量。此种频谱的减少可能会限制移动网络运营商提供优质服务，从而降低频谱对运营商的价值。因此，鉴于这些潜在的弊端，中国决策者应谨慎考虑强制与例如垂直行业用户的频谱 共享。3.3. 解决垂直行业的频谱需求8. 中国政府 (2019)，正在逐步实现“5G +工业互联网”目标。 9. 3GPP (2019)，“第 15 版”，3gpp/release-15。10. ITU (2012)，“国际电信联盟将在 2020 年及未来实现国际移动通信目标”，itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/imt-2020/Pages/default.aspx。11. GSA (2020)，“5G 设备生态系统”，gsacom/paper/5g-device-ecosystem-report-february-2020/。12. 中国政府 (2019)，正在逐步实现“5G + 工业互联网”，最初由经济日报发布，translate.googleusercontent/translate_c?depth=1&rurl=translate.google&sl=zh-CN&sp=nmt4&tl=en&u=gov/xinwen/2019-12/02/content_5457468.htm&xid=17259,15700023,15700043,15700186,15700190,15700256,15700259,15700262,15700265,15700271&usg=ALkJrhiXjGTda8p7G44cnlpOFD7QqDexxg（2019 年 12 月 12日，网址为：gov）。13. 工信部 (2019)，“中国 5G 的发展和战略”，static1.squarespace/static/5bf2b77d75f9eefcd937cb5c/t/5d1a20eb11a9570001f95d65/1561993455970/5.+Julin+LIU.pdf。另请参阅，例如，工信部的最新新闻稿，工信部 (2020),“信息技术开发部参加了 2020 年中关村工业互联网创新解决方案峰会”，miit.gov/n1146290/n1146402/n1146440/c7622172/content.html。5G 毫米波在中国的机遇