GSMA：5G毫米波在中國的機遇（24頁）.pdf

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1、 5G 毫米波在中國的機遇 2020年3月 Copyright 2020 GSMA GSMA代表全球移動運營商的共同權益。 GSMA在更廣泛 的全球移動生態系統中連結著750多家移動運營商， 超 過400家企業， 其中包括手機與終端制造商、 軟件公司、 設備供應商、 互聯網企業、 以及相關行業組織。 GSMA每 年在巴塞羅那、 洛杉磯和上海舉辦業界領先的MWC大 會， 以及Mobile 360系列區域會議。 更多有關GSMA的信息， 請閱覽。 在Twitter上關注GSMA： GSMA或在微信上搜 索 “GSMA集伺盟” 關注我們。 TMG是一家專業的信息與通信技術產業咨詢公司。 在過去 的2

2、5年多里， TMG在ICT政策和監管議題上協助了全球很多 的政府和私營機構。 我們的團隊關注為客戶提供關于技術 與市場趨勢， 移動服務， 頻譜政策與管理， 寬帶和ICT戰略， 經濟分析與評估等的專業分析和發展策略， 更多信息請閱覽。 5G 毫米波在中國的機遇 1. 引言 2 2. 毫米波在中國的潛在優勢 4 3. 5G 毫米波在中國的技術考量因素 6 3.1. 5G 頻譜要求 7 3.2. 5G 生態系統的發展 8 3.3. 解決垂直行業的頻譜需求 8 3.3.1. 頻率共享協議 8 3.3.2. 預留頻譜 9 4. 案例研究 10 4.1. 工業 4.0 制造業 12 4.2. 互聯交通 1

3、5 5. 結語 18 1 5G 毫米波在中國的機遇 目錄 1.引言 2 5G 具備更高的速度和更低的時延， 能為以往移動技術難以支持的新型應用提供前所 未有的支持。 這些 5G 網絡需要結合使用 3 個不同頻段的頻率 （低于 1 GHz、 1-6 GHz 和高于 6 GHz） 以便最大程度發揮其功能。 每個頻段都能提供不同的性能特征， 以幫助 中國實現其 5G 愿景。 而后一段 （24 GHz - 86 GHz） 5G毫米波頻譜的分配將為大量5G 應用需求提供所需的擴展帶寬和性能。 這一頻譜范圍預期將發揮重要作用， 以滿足增 強移動數據服務和新型應用的需求。 5G 毫米波在中國的機遇 中國正在

4、迅速成為 5G 技術的領導者之一， 并在 2019 年成 為第一批宣布開展商業部署的國家之一。 1 在此基礎上， 中 國目前還在更加深入地了解 5G 毫米波的潛在影響， 并積 極探索有利于發展和促進 5G 生態系統的最佳監管方案。 在這一階段， 中國應考慮近期的國際動向， 例如， 2019 年國 際電信聯盟 (ITU) 的世界無線電通信大會 (WRC-19) 確定了 24 GHz 至 86 GHz 之間的毫米波頻段將用于國際移動通信 (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

5、- 71 GHz 頻段。 這其中大約 85% 為國際協同頻譜， 意味著全球產業朝 5G 毫米波的最佳性能 和規模經濟影響最大化邁出了堅實的一步。 2 為了最大限度地發揮 5G 毫米波的優勢， 某些監管措施至關 重要。 移動網絡運營商 (MNO) 需要對授權式頻譜擁有可靠 且可預測的長期使用權， 以證明部署網絡所需的大量投資 是合理的。 對于毫米波頻譜， 中國監管機構應考慮為每個運 營商分配約 1 GHz 帶寬的連續頻譜， 以此為數據密集型應 用的額外需求提供支持。 此外， 在考慮頻譜預留和強制性共享制度等潛在替代方案 時， 中國政策制定機構應仔細考慮這些方案將如何影響 5G 服務的成功。 更重

6、要是確保不會出現頻譜未被充分利用的 風險， 并保證頻譜的分配不會妨礙運營商提供5G全部性能 的能力， 包括對工業應用的支持。 與此同時， 在使能5G在各 垂直行業的應用的同時應相應平衡保障運營商具有可預見 的頻譜使用權， 這對提供更大帶寬和和更高質量的5G服務 來說至關重要。 新的用例將推動 5G 毫米波的發展并助力該技術帶來巨大 的社會經濟效益。 鑒于制造業在中國經濟中的主導地位， 利 用 5G 毫米波的工業應用將為中國提供推動經濟增長的絕 佳機會。 在有關工業 4.0 和交通運輸的案例研究中， 本報告 進一步詳細介紹了未來的機遇。 3 1. BBC于2019年報道 “中國推出了世界最大規模

7、的5G網絡之一” ， 詳情參閱 2. ITU于2019年報道 “WRC-19確定其他5G頻段” ， 詳情參閱https:/news.itu.int/wrc-19-agrees-to-identify-new-frequency-bands-for-5g/。 關鍵要點： * 監管機構應分配較大且連續的毫米波頻段， 以支持數據密集型 5G 應用。 * 移動網絡運營商必須針對授權式頻譜具有可預測的長期使用權， 以保護網絡投資并實現速度 和容量目標。 * 應仔細考慮頻譜預留方案和強制性共享制度， 以避免頻譜利用率不足、 破壞公平頻譜發放， 以 及降低 5G 服務質量。 5G 毫米波在中國的機遇 4 2

8、.毫米波在中國的潛在優勢 考慮到 5G 毫米波對中國 GDP 的預期貢獻， 垂直行業領域 中的制造業和水電等公用事業是目前可見貢獻最大的行 業， 占貢獻總數的 62； 其次是專業服務和金融服務， 占 12 ； 信息通信和貿易， 占 10； 然后是農業和礦業， 最后是 公共服務 （請參閱 圖2） 。 考慮到中國在全球制造業中的重 要性， 制造業在中國 GDP 中的主導地位是可以預期的。 隨 著 5G 毫米波的使用不斷增長， 這種經濟優勢加上 5G 毫米 波的眾多潛在工業應用， 將為垂直行業對 GDP 的重大影響 做出貢獻。 圖1。 截至2034年的亞太地區5G毫米波GDP貢獻結構 中國是 5G

9、的先行者， 于 2019 年宣布了商用 5G 服務的初步部署。 作為 5G 的領跑者， 預計中國也將在其 5G 網絡中使用毫米波頻段。 預計到 2034 年， 在中國使用毫米波頻 段所帶來的經濟受益將產生約 1040 億美元的效應。 這大約占亞太地區毫米波頻段預 估貢獻值 （預計將達 2120 億美元） 的一半。 亞太地區其他有可能的先行國家包括澳 大利亞、 印度、 日本和韓國， 這些國家加上中國將大約占該地區5G 毫米波產生總GDP 貢獻的 90 （請參閱圖1） 。 3. 這些數字基于2018年GSMA報告 “毫米波頻段提供的5G服務的社會經濟效益研究” ， 該報告研究了15年內 （2020

10、-2034年） 毫米波頻譜的社會經濟影響。 有關詳細信息， 請訪問以下鏈接參閱完 整報告： 所報告的數字是15年間的累積數字， 到2034年為止。 來源： TMG， 基于 GSMA 和 TMG (2018)，“毫米波頻段提供的 5G 服務的社會經濟效益研究” ， 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 40 50 70 60 城市人口占總人口的百分比 Urban Population, % of

11、 total population 人口， 總數人口， 百分比 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 其他亞太地區國家 澳大利亞 韓國 印度 日本 中國 19.7 11.2 16.1 25.5 36.0 103.8 5G 毫米波在中國的機遇 5 圖2。 2034年中國垂直行業5G毫米波GDP貢獻結構 來源： TMG， 基于 GSMA 和 TMG (2018)，“毫米波頻段提供的 5G 服務的社會經濟效益研究” ， 來源： TMG， 基

12、于 GSMA 和 TMG (2018)，“毫米波頻段提供的 5G 服務社會經濟效益研究” ， 與預期在全球引領 5G 部署的其他國家 （例如， 德國、 日本、 韓國、 英國和美國） 相比， 中國 5G 毫米波對國內 GDP 的預 期貢獻將僅次于美國， 這兩個國家的貢獻值分別為 1040 億 美元和 1560 億美元 （請參閱圖3） 。 在中國、 德國、 韓國和日 本， 由于 5G 毫米波， 制造業和公用事業領域對國內生產總 值的貢獻所占比例最大， 而專業服務和金融服務領域則是 美國和英國的最大貢獻領域。 圖3： 中國與其他5G引領國家的5G毫米波GDP貢獻對比 農業和礦業 9% 62% 104

13、0億 美元 制造業和公用事業 公共服務 專業服務和金融服務 信息通信技術和貿易 8% 12% 10% 農業和礦業 制造業和公用事業 專業服務和金融服務 公共服務 信息通信技術和貿易 62% 1040億 美元 中國美國英國 日本德國韓國 8% 12% 10% 1560億 美元 180億 美元 360億 美元 260億 美元 160億 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 毫米波在中國的機遇 6 3.5G毫米波在中國的技術考 量因素

14、 5G 毫米波在中國的機遇 3.1. 5G 頻譜要求 5G 不僅僅是更快的 4G 技術。 5G 豐富了使用， 令其更加多 樣化， 包括超可靠的低時延應用， 并支持各種物聯網 (IoT) 服務。 這就需要多樣化的頻譜 - 低、 中、 高頻段的組合， 以便 將頻譜用于提供最大價值的服務或應用。 借助 5G， 每個頻 段范圍都在整個 5G 生態系統中扮演著不同的角色， 從而讓 移動網絡運營商以最佳的組合形式提供覆蓋范圍和容量。 此外， 5G 將啟用新服務和設備、 連接新領域， 并創造新的用 戶體驗。 認識到不同頻譜頻段組合的重要性， 中國已經在推動 5G 部 署的初始階段方面取得了長足的進步， 特別

15、是在 6 GHz 以 下的頻段。 2018 年 12 月， 中國工業和信息化部 (MIIT) 向 中國電信、 中國移動和中國聯通發放了頻段為2.6 GHz、 3.5 GHz 和 4.8 GHz 的5G網絡試驗頻率使用許可。 2019 年 6 月， 工信部向三大運營商以及一家新的運營商 中國廣電 頒發了 5G 商業牌照， 以允許在全國范圍內開始商用 5G 服 務。 4 在 WRC-19 期間， 兩個 5G 毫米波頻段獲得了成員國的最大 支持 24.25-27.5 GHz 和 37-43.5 GHz 頻段。 在 WRC-19 上 達成的協議還包括了為 24.25-27.5 GHz 頻段設置的帶外發

16、 射限值， 而該協議正在推動該頻段的標準化和生態系統發 展。 在此基礎上， 中國的下一步將要考慮如何將毫米波頻段 納入國家 5G 頻譜政策框架， 包括頻譜的發放工作。 在行政 分配 2.6 GHz、 3.5 GHz 和 4.8 GHz 頻段的工作中， 中國采取 了有利于投資的方案， 即在最初幾年免去頻譜費用。 其他市 場也采取了類似的方法。 在香港， 運營商獲得了 26 GHz 和 28 GHz 頻段的直接許可， 并且在兩個頻段的使用率達到 75 之前都不支付頻譜費用。 5 同樣， 在日本， 總務省 (MIC) 為 運營商分配了 3.7 GHz、 4.5 GHz 和 28 GHz 頻譜， 以換

17、取網 絡投資和部署承諾。 6 參考這些示例， 中國應該通過免頻占 費的行政方式來分配毫米波頻譜， 或者至少像之前對其他 頻譜頻段那樣免除前幾年的頻占費。 另一種可參考的辦法 是通過措施激勵 （例如， 部署承諾） 以換取更多的頻占費的 減免。 這三種分配方法中的任意一種都將在幫助在最大程 度上鼓勵投資和網絡部署。 頻譜的協同對于 5G 網絡仍然很重要， 正如每個運營商在每 個頻率范圍內都有足夠的頻譜可供使用。 例如， ITU IMT 愿 景對于 5G 網絡功能的展望表明， 5G賦能的移動寬帶系統 應實現 10 Gbps 的數據傳輸容量。 這類場景很可能是因其 作為熱點而不需要廣泛的覆蓋范圍， 所

18、以最好由 24 GHz 以 上的頻段提供。 在廣闊的城市和郊區覆蓋范圍內， 5G被期 許能為客戶帶去至少100 Mbps 的速度體驗， 此速度最適合 6 GHz 以下的頻段。 7 請注意， 需要使用不同的 5G 頻段來滿 足特定要求， 并充分利用 5G 網絡的全部能力， 每個中國運 營商都應至少具有以下的頻譜資源： 80-100 MHz 的中頻段連續頻譜 （例如， 3.5 GHz 頻段） ， 以及 在毫米波頻段內至少為 1 GHz 的頻譜。 因此， 中國的國家法規能符合這些國際建議非常重要。 7 4. 以上對象和工信部(2019)，“中國5G的發展和戰略” ， 5. OFCA(2019)， h

19、ttps:/www.ofca.gov.hk/filemanager/ofca/en/content_1127/26_28_GHz_Successful_Applicant_Notice.pdf。 6. MIC(2019)，“審批計劃以打開特定的基站， 用于引進第五代移動通信系統” ， https:/www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban14_02000378.html。 MIC(2019)，“審批特定基站的建設計 劃， 以引入5G移動通信系統(5G) （概覽） ” ， https:/www.soumu.go.jp/main_content/000613

20、734.pdf。 7. ITU-RM.2083-0建議(2015)，“IMT愿景-2020年及未來IMT發展的框架和總體目標” ， 第14頁https:/www.itu.int/rec/R-REC-M.2083-0-201509-I/en. 5G 毫米波在中國的機遇 8 3.2. 5G 生態系統的發展 中國認識到 5G 設備生態系統發展的重要性， 并注意到 5G 芯片和模塊尚未實現全行業標準化。 8 WRC-19 確定了在國 際范圍使用每個毫米波頻段的技術條件， 從而為繼續標準 化以支持設備生態系統的發展鋪平了道路。 多項與 5G 相關的標準化工作正在進行中。 除了國際電聯在 超越2020的國

21、際移動通信 (IMT-2020) 方面的工作外， 第三 代合作伙伴計劃 (3GPP) 也正在更新 5G 新空口 (5G NR) 的 使用規范。 該規范最初在第 15 版中引入， 并創建了一個全 球標準以允許從 2019 年開始實施商用 5G。 9 國際電聯正 在開展將 3GPP 標準考慮在內的相關工作。 定義 IMT-2020 規范的過程應在 2020 年底之前完成。 10 工業和信息化部于 2019 年 12 月發布的 “5G +工業互聯網” 計劃強調了政府對實現工業 5G 應用承諾的信心。 12 5G 毫 米波確實有潛力通過關鍵行業垂直領域中的工業應用為中 國帶來巨大利益。 考慮到這些工業

22、應用， 已提出某些替代頻 譜管理方法作為參考， 例如， 頻譜共享和預留。 13 中國決策 者在做出任何決定之前都應認真思考這些潛在的替代方案 可能會對 5G 服務和應用的成功產生什么影響 。 3.3.1. 頻率共享協議 監管機構可以選擇支持產業自愿的頻率共享協議， 也可以 選擇強制共享以實現特定的政策目標。 在自愿頻譜共享協 議中， 運營商可以選擇與傳統或非典型的電信服務提供商 亞洲、 歐洲和北美的一些國家和地區已經授予運營商 5G 毫米波牌照。 根據全球移動供應商協會 (GSA) 的數據， 在 2019 年， 所發布的 5G 設備數量迅速增長， 跟上了世界各地 運營商推出首批商業 5G 服務

23、的步伐。 到 2020 年 1 月， 已 經發布了 200 多種 5G 設備， 其中三分之一已經支持部分 毫米波頻段 （26.5-29.5 GHz、 27.5-28.35 GHz、 37-40 GHz 和 66-71 GHz） 。 11 這表明日益發展的 5G 毫米波設備生態系統 已經可以支撐在中國的商用。 共享頻譜。 此選項可以促進一些超快速 5G 服務并提升頻 譜的使用效率。 通過這種方式， 運營商就可以保持對授權式 頻譜使用的確定性， 并且可以有效地使用頻譜， 以更好地促 進提供廣泛、 高質量的 5G 服務和應用， 包括針對垂直行業 等非傳統頻譜用戶的服務和應用。 在強制性頻譜共享協議

24、中， 根據定義的標準， 移動網絡運營商有義務與特定用戶共 享頻譜。 與自愿協議不同的是， 由于運營商有義務與其他用 戶共享頻譜， 因此減少了運營商可使用的授權式頻譜的數 量。 此種頻譜的減少可能會限制移動網絡運營商提供優質 服務， 從而降低頻譜對運營商的價值。 因此， 鑒于這些潛在 的弊端， 中國決策者應謹慎考慮強制與例如垂直行業用戶 的頻譜共享。 3.3. 解決垂直行業的頻譜需求 8. 中國政府(2019)， 正在逐步實現 “5G+工業互聯網” 目標。 9. 3GPP(2019)，“第15版” ， https:/www.3gpp.org/release-15。 10.ITU(2012)，“國

25、際電信聯盟將在2020年及未來實現國際移動通信目標” ， https:/www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/imt-2020/Pages/default.aspx。 11.GSA(2020)，“5G設備生態系統” ， 12.中國政府(2019)， 正在逐步實現 “5G+工業互聯網” ， 最初由 經濟日報 發布， translate_c?depth=1&rurl=&sl=zh-CN&sp=nmt4&tl=en&u= htm&xid=17259,15700023,15700043,15700186,15700190,15700256,15700

26、259,15700262,15700265,15700271&usg=ALkJrhiXjGTda8p7G44cnlpOFD7QqDexxg （2019年12月12日， 網址 為： ） 。 13.工信部(2019)，“中國5G的發展和戰略” ， 另請參 閱， 例如， 工信部的最新新聞稿， 工信部(2020), “信息技術開發部參加了2020年中關村工業互聯網創新解決方案峰會” ， content.html。 5G 毫米波在中國的機遇 9 3.3.2. 預留頻譜 用于特定行業案例或垂直行業領域的預留頻譜也有被討論 過。 值得注意的是， 一些垂直行業可能主張使用專用頻譜， 以支持其專用網絡中的高級寬

27、帶功能， 包括直接訪問對 4G 和 5G 網絡至關重要的頻段。 政府的 “5G +工業互聯網計劃” 表明， 爭取適當的平衡以支持 5G 工業應用是政府的首要任 務。 14 至關重要的是， 中國必須找到適當的平衡點， 以確保 移動網絡運營商能夠可靠地訪問毫米波頻譜， 同時提供連 接以支持行業垂直領域的一系列廣泛的 5G 工業應用。 在中國， 在毫米波頻譜中專門為非傳統運營商預留頻譜存 在一些風險。 其中包括： - 頻譜未被充分利用的風險； - 毫米波頻譜的公平分配和使用可能會受到損害， 因為在 明顯不同的條件和義務下， 更多用戶需要進一步協調， 并可能與移動網絡運營商競爭； 而且 - 由于可用的

28、毫米波頻譜較少， 可能會限制國家移動網絡 運營商實現全部 5G 功能和用例。 5G 網絡的一個主要組成部分是通信運營商支持中國眾多 垂直行業需求的能力， 包括為特定的 5G 應用類別設置特定 的網絡參數。 這樣， 不給垂直行業在毫米波頻段內預留頻譜 也能滿足他們的需求。 為了實現政府的 “5G +工業互聯網” 計劃目標， 應為中國移動運營商提供足夠的毫米波頻譜， 以 便他們更好的部署 5G 網絡。 除了 5G 技術的技術能力外， 移動網絡運營商還具有專業知識， 不僅能夠支持工業應用， 還能最好的維護網絡以持續提供服務， 從而滿足不同垂直 行業的質量和部署要求。 15 5G 支持針對特定用途 （

29、例如， 網絡切片） 的流量管理新方 法， 以為不同的用戶或群體提供適當的服務質量 （關鍵任 務、 公共安全、 無源傳感器、 消費者寬帶） ， 使通信運營商為 特定的垂直行業用戶提供最佳支持。 因此， 鑒于 5G 對中國 的重要性， 關鍵問題在于決策者確保移動運營商獲得毫米 波頻譜以促進使用。 14.毫米波可以大大提高5G網絡的容量和時延能力。 首先， 基于毫米波頻譜里更大的帶寬， 工業自動化的廣泛實施將受益于額外的容量， 特別是要求高度精確的流程。 5G毫米波還將支持每個自動機 器人將產生或接收的大量數據， 以及這些機器人在密閉區域中的密度。 其次， 鑒于連接丟失或時延可能帶來的負面安全隱患，

30、 所以在運輸環境中， 維持高速連接的穩定性至關重要。 由于預計網聯汽 車的數量會出現增長， 尤其是在人口稠密的城市地區， 所以帶來的傳輸數據量將是巨大的， 這使得毫米波變得更加重要。 與平均移動數據使用量相比， 網聯汽車的數據量預測預計會大幅增加： 英特 爾預測， 無人駕駛汽車每天將傳輸4TB的數據， 而ITS汽車公司預測， 普通汽車每天將傳輸多達30TB的數據。 15.此外， 移動數據量有望繼續增長， 并且對移動網絡提出更多要求。 隨著傳輸數據量的不斷增加， 額外的毫米波頻段容量對于網絡來說將變得更加必要。 因此， 在5G中添加毫米波頻段有助于使網絡 變得更加 “面向未來” ， 以應對未來幾

31、年不斷增長的移動數據流量。 5G 毫米波在中國的機遇 4.案例分析 10 5G 毫米波在中國的機遇 如上所述， 低、 中、 高頻段頻譜將各自在 5G 網絡中發揮關鍵作用。 中低頻段頻譜 （6 GHz 以下） 具有廣泛的覆蓋能力， 但是其中已有很多的頻譜用戶， 無法提供較大且連 續的帶寬， 這也降低了它們的總容量。 高頻段 （例如， 毫米波頻段） 針對每個蜂窩基站 具有較小的覆蓋區域， 但其中現有其他頻譜用戶比較少， 可以提供更多連續的帶寬和 相應額外的容量。 16 因此， 低頻段對于提供廣泛的覆蓋范圍和連續服務而言至關重要， 而毫米波頻譜將是為 5G 網絡帶來更多容量和更高吞吐量的關鍵。 這些

32、增加的容量和 高吞吐量功能將支持 5G 預計的數據密集型和低時延應用的使用需求。 應該注意的 是， 盡管在某些情況下較低頻段也可以為這些應用可以提供支持， 但是在考慮到應在 特定區域內支持的大規模連接設備時， 毫米波的潛力才真正發揮作用， 例如， 下面這 兩個用例所描述的內容。 毫米波可以大大提高 5G 網絡的容量和時延能力。 首先， 基 于毫米波頻譜里更大的帶寬， 工業自動化的廣泛實施將受 益于額外的容量， 特別是要求高度精確的流程。 17 5G 毫米 波還將支持每個自動機器人將產生或接收的大量數據， 以 及這些機器人在密閉區域中的密度。 其次， 鑒于連接丟失或 時延可能帶來的負面安全隱患，

33、 所以在運輸環境中， 維持高 速連接的穩定性至關重要。 由于預計網聯汽車的數量會出 現增長， 尤其是在人口稠密的城市地區， 所以帶來的傳輸數 據量將是巨大的， 這使得毫米波變得更加重要。 與平均移動 數據使用量相比， 網聯汽車的數據量預測預計會大幅增加： 英特爾預測， 無人駕駛汽車每天將傳輸 4 TB 的數據， 而 ITS 汽車公司預測， 普通汽車每天將傳輸多達 30 TB 的數據。 18 此外， 移動數據量有望繼續增長， 并且對移動網絡提出更多 要求。 隨著傳輸數據量的不斷增加， 額外的毫米波頻段容量 對于網絡來說將變得更加必要。 因此， 在 5G 中添加毫米波 頻段有助于使網絡變得更加 “

34、面向未來” ， 以應對未來幾年 不斷增長的移動數據流量。 11 16.另請參閱Rangan,S.等。 (2014) “毫米波蜂窩無線網絡： 潛能與挑戰” ， https:/ieeexplore.ieee.org/document/6732923。 17.Semiari,O.等。 (2018)，“集成毫米波和6GHz以下的無線網絡： 超可靠的低延遲通信路線圖” ， Millimeter_Wave_and_Sub-6_GHz_Wireless_Networks_A_Roadmap_for_Ultra-Reliable_Low-Latency_Communications/links/5a8d25e

35、5a6fdcc786eb06393/Integrated-Millimeter- Wave-and-Sub-6-GHz-Wireless-Networks-A-Roadmap-for-Ultra-Reliable-Low-Latency-Communications.pdf。 18.因特爾(2016)，“數據是自動駕駛未來的新 石油 ” ， SAS(2015)中提到的HISAutomotive公 司預測，“互聯車輛： 大數據， 大商機” ， 5G 毫米波在中國的機遇 12 如本節 2 所述， 中國的制造業是毫米波頻譜對 GDP 預計影 響的最大貢獻領域， 占總數的 62。 5G 毫米波技術的潛

36、力 為促進工業 4.0 發展以及提高效率和生產力提供了大量機 會。 政府同樣看到了 5G 工業應用的潛力， 旨在通過其 “5G + 工業互聯網” 計劃來促進工業 5G 應用創新， 并開拓至少 20 種典型的工業應用場景。 19 中國已經是智能制造部署方面的全球領先者， 通過在制造 過程中使用互聯設備， 其中越來越多的公司已經創造了更 4.1. 工業 4.0 制造業 高的利潤。 20 此外， 在工業機器人的需求方面， 中國也處于 領先地位， 在 2017 年就已占全球市場的 20。 21 中國處于 利用智能制造的有利地位， 因為相對于歐洲和美洲的制造 中心而言， 中國相對較新的工廠更容易部署和改

37、造工業機 器人流程。 22 毫米波頻譜可通過提供高容量、 低時延的無線 連接， 為制造商提供必要的網絡條件， 以實現互連設備和自 動流程的全部潛力。 多種 5G 毫米波應用可以幫助實現工業 4.0 的 5G 潛力， 包括遠程控制系統、 工業機器人、 遠程監控 和質量控制以及自主工廠運輸 （請參閱 表 1） 19.中國政府(2019)， 正在逐步實現 “5G+工業互聯網” ， 最初由 經濟日報 發布， translate_c?depth=1&rurl=&sl=zh-CN&sp=nmt4&tl=en&u= htm&xid=17259,15700023,15700043,15700186,15700

38、190,15700256,15700259,15700262,15700265,15700271&usg=ALkJrhiXjGTda8p7G44cnlpOFD7QqDexxg （2019年12月 12日， 網址為： ） 。 20.德勤(2018)，“中國智能制造： 長期穩步推進” ， manufacturing-report-en-190403.pdf。 21.德勤(2018)，“中國智能制造： 長期穩步推進” ， manufacturing-report-en-190403.pdf。 22.德勤(2018)。 5G 毫米波在中國的機遇 13 綜上所述， 上表中概述的潛在應用將通過工業 4.0

39、 環境中 預期的大量互聯設備傳輸大量數據。 龐大的數據量、 伴隨著 某些應用程序的關鍵特性 （例如， 遠程控制系統和自主工廠 運輸） ， 以及支持高級增強現實 (AR)/ 虛擬現實 (VR) 應用和 高速成像的數據量， 將需要可靠、 高容量、 低時延的毫米波 頻譜連接。 與更廣泛的環境相比， 相對較小的工廠車間覆蓋 區域也非常適合毫米波頻譜的自然傳播特性。 表1.5G毫米波工業應用 可以實施遠程對象監控和操縱，以提高效率并改善智能工廠的安全性。通過遠程操作工廠設備，可以使涉及揮 發性化學物質或溫度敏感材料的工業流程更安全。通過允許遠程操作員基于對中央控制站的實時反饋停止、減 速或加速任何互聯機

40、器，也可以提高效率。 遠程控制系統 通過工業機器人技術，智能工廠中的每臺機械幾乎都能立即響應請求和指令，從而在生產中快速做出響應，以 滿足需求的實時變化。這也使得制造產品的定制有可能達到前所未有的規模。這些互聯設備之間的通信也可以 提高效率。 工業機器人 實時數據收集和分析，特別是諸如高速成像以及虛擬和增強現實應用之類的數據密集型流程，可以通過以下方 式提高產量并提供在職培訓： 員工可以在工廠車間查看實時數據，并將有缺陷的機器圖像與工作訂單中的圖像進行比較； 通過虛擬模擬對新員工進行培訓； 顧問/專家不在現場時可以提供遠程協助，或者為工人提供自動化的流程，使他們可以獨立于專家進行故障 排除。

41、遠程監控和質量控制 與更廣泛的運輸環境類似，工廠環境中的無人駕駛汽車（例如，手推車、起重機等）可以與中央控制或監控中 心以及工廠內的其他機器、設備、對象，以及其他更廣泛的基礎設施進行通信。 自主工廠運輸 另外， 這些應用可以共同協作于同一個工廠環境， 如 圖 4 中 所述： 例如， 可以將互聯機器人集成到現有工廠生產線中， 以實時收集和分析數據， 并監控和標記維護問題。 通過與周 圍基礎設施和中央指揮部進行通信， 使用自動導向機械的 自主工廠運輸可以在工廠車間高效地移動組件。 遠程分析 以及遠程設備操作支持遠程操作員根據工廠情況進行故障 排除并做出實時決策。 5G 毫米波在中國的機遇 14 對

42、于提供高容量和低時延以支持這些工業用例而言， 5G 毫 米波是必不可少的。 中國將從實施遠程控制系統、 工業機器 人、 遠程分析和監控， 以及自主工廠運輸等工業應用以提高 工廠車間的安全性和效率中受益匪淺。 圖4.可用于工業4.0場景中的5G毫米波應用 遠程工具 設備溫度： 55 風扇速度： 120RPM 生產速度： 12 輛車/小時 維修： 1|狀態：24% 5G 毫米波在中國的機遇 來源： TMG 4.2. 互聯交通 15 鑒于交通基礎設施每天都需要轉移龐大的人口數量， 交通 運輸對于中國特別重要。 隨著中國城市人口的增長， 交通系 統負擔也隨之增加。 自 1980 年以來， 城市人口一直

43、穩定增 長， 現已接近中國 14 億總人口的 60 （請參閱 圖 5） 。 23 這 圖5.1980-2018年中國城市人口的增長、 總數和百分比 種快速的城市化進程促使城市發展迅速， 并且經常因此而 發生城市擴張。 隨著這些城市的擴張， 由于在農村人口涌入 城市之前制定的城市規劃和基礎設施建設都已過時， 所以 帶來了許多挑戰。 23.世界銀行集團(2018)，“城市人口 （占總人口的百分比） ： 中國” 和 “人口， 總計： 中國” ， 2018年報告的最新數據， https:/data.worldbank.org/indicator/SP.URB.TOTL.IN.ZS?locations=

44、CN和https:/data.worldbank.org/indicator/SP.POP.TOTL?locations=CN。 24.世界銀行集團(2018)，“城市人口 （占總人口的百分比） ： 中國” 和 “城市人口： 中國” ， 2018年報告的最新數據， https:/data.worldbank.org/indicator/SP.URB.TOTL.IN.ZS?locations=CN和https:/data.worldbank.org/indicator/SP.URB.TOTL?locations=CN。 25.Du,L.等。 (2018)，“中國新興城市的可持續交通發展戰略： 模

45、擬方法” https:/doi.org/10.3390/su10030844。 26.BBC(2017)，“在京工作者要忍受六個小時的通勤路” ， 私家車擁有量的增加伴隨著城市人口的增長。 中國國家統 計局的報告顯示， 2006 年至 2015 年間， 中國的私家車數量 平均每年增長 20， 但城市道路的數量每年僅以 3.5 的 速度增長。 25 這種失衡表明， 目前的道路基礎設施不足以應 對越來越多的城市出行者對道路的需求。 鑒于城市居民人 數眾多， 所以這不僅適用于私家車駕駛員對道路基礎設施 的需求， 還適用于其他公共交通方式。 交通運輸系統負擔過 重還伴隨著其他影響， 例如， 日益上漲的

46、市中心住房成本。 反之， 這種現象迫使許多員工去城市遠郊購買其能夠負擔 得起的住房， 導致通勤時間更長， 并且也更依賴可靠的交通 基礎設施。 26 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 40 50 70 60 城市人口占總人口的百分比 Urban Population, % of total population 人口， 總數人口， 百分比 1980 1982 1984 1986 1988 1

47、990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 5G 毫米波在中國的機遇 來源： TMG， 基于世界銀行統計數據 24 16 這些情況使交通運輸的有效管理成為中國需要解決的的一 個重要課題。 5G 毫米波解決方案可以幫助解決由城市化和 交通負擔過重帶來的一些挑戰， 并且政府已指定 5G 毫米波 解決方案作為一項潛在的 5G 應用。 27 毫米波頻譜可通過 增加的容量和低時延寬帶來支持互聯交通環境， 這在運輸 應用中尤為重要， 因為延遲或連接斷開會導致嚴重后果。 全面的車聯網 (V2X) 生態系統

48、可以在安全和交通運輸管理 方面實現各種改進， 包括： 車對車 (V2V) - 汽車隊列行駛安全； 車對基礎設施 (V2I) 或車對路 (V2R) - 碰撞或障礙預警； 車輛對行人 (V2P) - 提醒過人行橫道的行人或騎自行車 者， 及其與車輛的距離； 和 車輛對網絡 (V2N) 通信 - 在自動駕駛或輔助駕駛的情況 下， 更好地遵守交通規則和自適應駕駛。 V2X 環境還可以更好地促進交通管理。 通過 V2V 通信實現 的隊列行駛， 不僅可以通過針對附近的其他車輛進行速度 和方向的自適應重新校準來提高安全性， 而且還可以在比 正常情況下真人駕駛更快的速度行駛來改善交通流量 （請 參閱 圖 6）

49、 。 這在很大程度上可通過隊列行駛中各個車輛之 間的連續數據共享來實現。 此外， V2X 應用的另一種可能用途是實施智能交通系統 (ITS)來以減少城市地區的交通擁堵。 基礎設施和車輛中連 接的傳感器和攝像頭可以向交通管理中心發送有關交通 流量、 事故和交通擁堵的高質量、 詳細的實時信息。 同樣的， 這些中心可以分析數據， 以重新安排路線或對交通基礎設 施重新發送信號， 并將這些信息立即傳遞給已連接的車輛 （ 請參閱 圖 6） 。 隨著時間的推移， 可以對數據進行分析和評 估， 以做出有效且有影響力的城市交通規劃決策， 進而更有 效的管理交通變化， 并為駕駛員提供詳細且最新的導航地 圖。 智能交通系統還可以幫助實現公共政策， 例如， 在符合 政府目標的情況下， 于其他運輸方式相比選擇優先發展公 共交通。 27.中國政府(2019)，“中國大力推動智慧城市的5G及其他信息技術服務建設” ， 最初由新華社在2019年11月29日發布于， https:/tran