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主要国家和地区5G发展战略举措及对我国的启示

发布时间:2021-04-21 20:29:54 所属栏目:5G网络 来源:通信世界
导读:当前,新一轮科技革命和产业变革方兴未艾,数字化转型席卷全球,以数字经济为代表的新经济快速发展,深刻改变人们的生产生活方式。5G作为新一代信息通信技术领域的引领性技术,加速开启万物互联新时代,是支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键信

当前,新一轮科技革命和产业变革方兴未艾,数字化转型席卷全球,以数字经济为代表的新经济快速发展,深刻改变人们的生产生活方式。5G作为新一代信息通信技术领域的引领性技术,加速开启万物互联新时代,是支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键信息基础设施。全球各国十分重视5G发展,纷纷出台相关发展战略,并将其上升到国家战略高度予以推进。

全球5G发展如火如荼

2018年12月1日,韩国三大电信运营商宣布推出5G商用通信服务,拉开全球5G商用序幕,自此5G商用兴起,全球加速迈向5G时代。根据GSA的统计,截至2020年第四季度,全球59个国家的140家运营商提供了5G商用服务。其中,中国建成目前为止全球最大规模的5G商用网络,累计建设5G基站超70万座。全球5G用户超过2.3亿户,其中中国5G用户超过2亿户,占据全球80%以上份额。

5G是构筑万物互联的信息基础设施,支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型,成为赋能经济增长的新动能,带来显著的经济价值和社会效益。根据国际咨询机构IHS的测算,2035年5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出,5G价值链将创造3.5万亿美元产出,并创造2200万个工作岗位。根据中国信息通信研究院的测算,至2030年,在直接贡献方面,5G将带动我国经济总产出、经济增加值、就业机会分别为6.3万亿元、2.9万亿元和800万个。

5G以满足多场景、多指标的强大能力成为新一代信息技术的连接中枢,是推动新一轮科技革命和产业变革的基础信息技术。各国政府对于5G的基础支撑作用也有着一致的认识,例如美国前任司法部长威廉·巴尔称:“5G技术处于正在形成的未来技术和工业世界的中心……正在演变成下一代互联网、工业互联网,以及依赖于这一基础设施的下一代工业系统的中枢神经系统。”《欧洲5G行动计划》中也提到,“5G技术是产业变革的关键使能器……在交通、医疗、制造、物流、媒体和娱乐等诸多领域将掀起创新的商业模式浪潮”。日本将5G定位为“构成经济社会与国民生活根基的信息通信基础设施”。

既往的移动通信技术大多与固网一起包含在国家宽带战略中,未曾被单独提出作为国家战略,5G作为移动通信技术被多国作为专门的国家战略加以推进比较罕见,这表明5G具有重要战略意义且成为各国共识。多国将5G上升到国家战略高度,从顶层的角度出发,对产业发展的重点领域和主要方向进行部署。例如韩国于2013年发布《5G移动通信先导战略》,并于2019年推出《实现创新增长的“5G+”战略》;日本2016年发布《2020年实现5G的战略》,并于2020年发布《Beyond 5G推进战略纲要》;欧盟发布《5G行动计划》,并带动欧洲24个国家发布各自5G战略;美国分别于2018年和2020年发布《5G FAST Plan》和《美国5G安全国家战略》等。

主要国家5G发展战略分析

加大频谱资源供给力度 

中频频谱是全球运营商公认的5G网络“黄金”频段,也是各国5G商用中主要使用的频谱。日本、韩国及部分欧洲国家是中频频谱部署的领先者,不断追加频谱资源供给。欧洲5G部署的主要中频频段是3.4GHz~3.8GHz,已经有10多个欧盟成员国进行了5G中频频谱分配,还有更多的成员国计划在2020—2021年进行中频频谱拍卖。韩国于2018年向三大运营商拍卖了3.5GHz频段的280MHz带宽的中频频谱,从2020年下半年开始重耕当前用于卫星通信的3.7GHz~4.0GHz频段,将其用于5G。日本于2019年为四大运营商在3.7GHz和4.5GHz频段,共分配了600MHz带宽的中频频谱。美国是唯一在5G发展初期以毫米波频段为主部署5G的国家,目前正在加快中频频谱分配步伐。为摆脱中频生态落后的局面,美国开始大力布局中频频谱,于2020年7月启动首次5G中频频谱(3.55GHz~3.65GHz)优先访问许可证拍卖,并于2020年12月8日拍卖C波段(3.7GHz~3.98GHz)的280MHz频谱,并计划将原本用于军事用途的3.45GHz~3.55GHz频段频谱开放商用。这些举措实施后,美国有望在3.45GHz~3.98GHz范围内,为5G提供530MHz频谱,可以用于更高容量的5G网络建设。

毫米波具有高带宽、频谱资源丰富和时延小等优势,可较好地满足超大容量并发的业务需求,目前全球已有多个国家进行了5G毫米波频谱分配。截至2020年9月,北美、亚太、欧洲等多个区域进行了毫米波频段的频谱分配,主要集中于26GHz和28GHz两个频段。美国领衔全球5G毫米波部署,是毫米波频段分配最早、最全的国家。目前,美国已完成24GHz、28GHz、37GHz、39GHz和47GHz频段的拍卖,共为5G新增了5GHz毫米波频谱。欧盟协调使用26GHz频段用于5G服务,成员国按计划推进频谱分配。目前部分国家已完成毫米波频谱分配,另有部分国家(如意大利、芬兰)虽然受到新冠肺炎疫情的影响,但仍在推进毫米波分配工作,计划于2021年进行毫米波频谱拍卖。日、韩借鉴美国频谱策略,较早开展5G毫米波频谱分配,集中于28GHz频段。早在2018年6月,韩国就向三大运营商拍卖了28GHz频段的2400MHz带宽的5G频谱;日本于2019年4月完成了28GHz频段的频谱分配工作,四家运营商每家各得400MHz频谱。亚太其他地区(如澳大利亚以及东南亚部分国家)的运营商计划于2021年开始5G毫米波部署。

除了分配频谱资源外,多个国家还通过各种技术手段实现移动频谱共享。一是通过专门的接入系统共享频段,例如美国将3.5GHz指定为共享频段,通过专门的接入系统防止其他用户干扰现有军事用户。二是利用人工智能技术实现共享。例如美国国家标准技术研究院(NIST)计划采用机器学习技术,帮助包括5G在内的无线网络更有效地选择和共享通信频谱。三是利用区块链技术实现共享。例如美国FCC提出6G将采用更智能、分布更强的基于区块链的动态频谱共享接入技术,而不再通过集中式的共享数据库来支持共享频谱接入,以提升频谱效率,进一步增加接入等级、接入用户数量等。

多措并举减轻网络建设压力

小基站的大量、密集部署是5G网络建设的重要环节,欧美等国家通过设置新法令简化小基站部署流程,加快网络密集化进程。美国管制机构FCC简化了地方政府对于小基站部署许可和选址流程,并计划在2025年之前,部署80万座5G小基站;原有审批流程普遍需要1~2年,新法令将缩短至60~90天。美国多个州提出了简化街边设施上部署小基站设备的法案,对地方政府收费实施限制。欧盟于2018年11月通过了新的欧洲电子通信准则,提出简化小型基站部署条件和相关规定,以降低部署超密集网络的成本。北欧五国也在联合发布的5G合作协议中提出,消除5G网络部署过程中的障碍,尤其是基站和天线的建立。

光纤基础设施扩容是实现网络密集化发展的重要支撑,因其容量大、可靠性高,被视为连接小基站的最为理想的回传网类型。因此,许多国家都统筹推进光纤网和5G移动网络建设,将光纤网建设作为发展5G战略的重要一环。例如英国政府认为推动光纤发展是发展5G的优先事项,对新型光纤网基础设施建设的企业实行5年税收优惠,伦敦市还开发了标准化通行权工具包,以便高效地部署光纤基础设施。美国运营商Verizon连续3年(2018—2020年)每年部署约2000万千米光纤,以增加无线网络容量和降低延迟。

大量小基站建设、现有无线接入网和核心网改造、更多的与小基站连接的回传网建设,将显著提升5G的投资。管制机构通过限制费用、共建共享等方式减轻运营商投资压力。例如美国FCC限定了市政府对于部署小基站收费标准,使用现有电线杆费用为500美元,安装新电线杆的费用为1000美元。奥地利管制机构发布立场文件,鼓励5G网络共享。韩国通信部也要求其三大运营商合作部署5G技术,以在既定商用时间推出服务。法国管制机构Arcep也评估了共享小基站网络可能性和机会,以指导5G网络部署。

加快技术研发部署和创新

自2019年以来,美、日、韩及欧盟等密集发布6G战略及技术研发计划,积极布局,加快推进下一代移动通信发展。

美国同步推进技术研发与频谱开放,积极布局6G。特朗普政府于2019年2月就曾表示,“要跨越5G,加快6G技术研发”。美标准化组织美国电信行业解决方案联盟(ATIS)于2020年5月发布报告,号召美国“政、产、学”各方应协同推进6G标准化、商业化,确保美国在6G创新发展中的领导地位。在具体推进中,一方面,美国先行开展技术探索,资助高校进行研究攻关。美国DARPA于2018年启动太赫兹通信及传感融合技术研究,同时通过资助纽约大学等顶尖高校,开展太赫兹传输技术、微型芯片等研究攻关。另一方面,美国为太赫兹试验开放专用频段。2019年3月,FCC全球率先宣布开放太赫兹频段(95GHz~3THz)用于技术实验,随后于6月发放为期10年的试验频谱许可,在频谱紧缺的情况下为6G研发提供基础资源保障。此外,美国成立产业联盟,推动建立6G产业领导地位。2020年10月,美国电信行业解决方案联盟宣布成立名为“Next G Alliance”的6G产业联盟,成员包括多家运营商、芯片制造商、设备制造商和服务提供商等产业链企业,聚焦于研发、制造、标准化和市场等多个方面,将制定6G国家路线图,确立6G技术核心优先事项,以影响政府政策和投资,并促进下一代移动通信技术商用化。

欧洲超前探索6G技术,扩大研发投资规模。作为全球最早关注6G发展的地区之一,欧洲一方面超前探索6G技术预研。欧盟早在2017年就曾发起6G技术研发项目征询,随后9月启动了为期3年的6G基础技术研究项目,包括下一代纠错码、先进信道编码、调制技术、太赫兹技术等。芬兰奥卢大学于2019年9月组织发布全球首份6G白皮书,指引未来6G发展方向。另一方面,加大项目投资力度,欧委会拟定于2021年启动新一期“欧洲地平线”研究项目,计划投资1000亿欧元用于推动包括6G在内的关键技术及产业发展,预计其中将有超过25亿欧元用于6G技术研发。

日本依托半导体、光器件等产业基础优势,支撑6G技术突破。日本吸取5G发展相对滞后的经验教训,积极谋求6G时代的创新引领。一方面,日本总务省于2020年6月发布《B5G推进战略纲要》,作为全球首份国家级6G综合发展战略,提出“2025年逐步完成基础技术研发并启动3GPP国际标准化,2027年开始6G技术试验,2030年实现6G商用服务”的时间规划,同时明确各项研发工作,为系统推进6G给予清晰指引。另一方面,日本企业利用半导体、光器件、基础材料等产业上游的领先优势,加快突破6G关键技术研发。2019年10月,日本NTT联合索尼公司,与美国英特尔签署6G研发合作协议,致力于研制低功耗光驱芯片技术。2020年初,NTT利用磷化锢半导体化合物,率先研制出6G超高速芯片,可在太赫兹频段实现短距离下100Gbit/s的超高速传输速率。

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