导语
最近四十年，移动蜂窝技术从根本上改变了人们工作、生活和娱乐的方式，4G到5G的技术变革将更具革命性并带来更深远的影响。5G创新技术（如大规模MIMO、SDN、移动边缘计算、网络切片和NFV等），可提高数据传输效率，并提供更灵活和更经济的网络架构。5G网络将可支持更多新型用例，甚至创造新的生态系统。工业、媒体娱乐、医疗、汽车、能源等众多行业正准备采用5G技术实现转型，以满足新产品和服务的需求。5G的发展也将遇到挑战，政府的政策对5G部署将产生重要的影响。电信行业应积极设法与各级政府合作，制定有利于各方（消费者、行业和政府）的政策和法规。
（一）5G的市场驱动因素和经济影响
在过去的四十年中，移动蜂窝技术从根本上改变了人们工作、生活和娱乐的方式，报告概述了从第一代（1G）移动通信技术到当今普遍使用的4G、首次亮相的5G技术以及移动市场的演进。
5G面临的挑战性任务是需要多方面为消费者和移动运营商带来增值效应。在经济方面，需考虑供需平衡（网络运营商提供5G网络和消费者对5G移动服务的需求）。对于在网络侧进行必要升级的移动运营商，他们需要降低服务成本，增加消费者需求，以从投资中获得收益。5G创新技术（如大规模MIMO，SDN，移动边缘计算，网络切片和NFV等），可提高数据传输效率，并提供更灵活和更经济的网络架构，极大推动了运营商的5G网络部署。在消费者方面，手机已经成为人们生活中不可或缺的一部分，导致人们的期望越来越高，消费者现在需要随时随地提供高速和高可靠性的服务。
5G技术具有广泛的能力和影响力，可被视为创新平台。5G网络将可支持更多新型用例，甚至创造新的生态系统，超出人们现有的设想。从4G到5G的技术变革，将更具革命性，并带来更加深远的影响——从新颖的创新应用到行业的转型，甚至有可能创造新的行业。
（二）5G技术助力垂直行业转型
垂直行业正在经历新一波的转型，驱动因素包括社会变化、经济挑战和老龄化等，在未来十年，许多行业将向分布式生产、产品联网、低能耗处理、提高自动化程度、协作机器人、集成制造和物流等方面发展。许多垂直行业（工厂自动化、媒体和娱乐、医疗保健、汽车工业和能源领域）正准备采用5G技术进行转型，这些垂直行业的发展需要拥有新型和增强的技术能力，以满足新产品和服务的新需求。
（1）工厂自动化
工业4.0正在推动工业制造和生产流程发生重大转型，工业4.0旨在为智能工厂带来新的成本效率。随着大规模连接、云计算、大数据分析和智能自动化领域的进步，推动了工业自动化领域的转型。未来10年，为了实现工厂的数字化，将会充分利用5G技术。
到2025年，工业物联网预计将使全球经济增加约14.2万亿美元。到2025年，每年将产生1.2-3.7万亿美元的经济影响。5G技术将给制造业带来巨大的影响，主要包括以下方面：工业过程自动化、生产线自动化、库存和供应链优化、企业间和企业内部的通信、远程物联网。
（2）汽车行业
汽车行业的转型主要由电动汽车的推出和自动驾驶的推进所推动。自动驾驶汽车将改善交通，缓解拥堵，减少燃料使用，并改变人们的交通方式。自动驾驶也将为大量行业提供广泛的新商机，并有益于环境。为了实现这一目标，汽车制造商正在与电信运营商和OTT合作进行自动驾驶试验。5G在汽车行业主要用于辅助驾驶、自动驾驶、远程控制驾驶、车载媒体等。
（3）能源
能源生产的成本上涨及向终端用户输送电能，是能源行业发生重大转变的主要原因。5G技术将支持能源领域基础设施的智能化，并支持双向能源分配和新的商业模式，以提高生产、交付、使用和协调有限的能源资源的效率。5G在能源行业的应用包括：智能电网、回程和骨干电网、电网通信。
（4）医疗健康
2015年，美国医疗支出占GDP的17.8％，高于其他国家，预计到2025年，这一比例将达到近20％。5G将能提高医疗领域的效率，特别是在创建自我管理能力和促进使用医疗服务等方面，以最大程度地降低成本。预计5G将推动移动医疗和电子医疗的发展，如：分布式、以患者为中心的个性化或精准医疗举措。5G主要应用于远程监控、远程医疗、远程手术。
（5）媒体和娱乐
媒体和娱乐行业发生了深刻而重大的转变，尤其是在改善用户体验，随时随地访问不断扩大的内容领域。5G技术有望在这一垂直领域发挥关键作用，集成单播、组播、广播等不同的网络技术，为满足各种需求提供更高效的传送方式是当务之急。
（三）5G用例及服务
垂直行业转型需要5G技术来支持各种各样的应用和用例，这些应用对网络的移动性、数据速率、时延和可靠性等关键性能指标的需求变化很大。本部分研究了5G用例的分类和细分，以及代表性用例的需求，包括：
•增强型移动宽带
增强型移动宽带服务主要是为人群密集的地区，办公区域和高速公共交通系统提供广域覆盖的宽带接入服务。目标是为用户提供室内和室外连接，同时保证在具有挑战性的网络环境下也能提供高质量的宽带服务，保证用户获得最佳体验。增强型移动宽带服务的基本特点涵盖多用户交互、增强现实和情景识别等，主要应用场景包括：密集区域的宽带热点服务、移动宽带服务、公共交通、智能办公、特定事件。
•车联网
车联网是5G发展的重要驱动力。车联网需要支持先进的安全应用，减轻道路交通事故，提高交通效率，改善应急车辆的通行能力。这类应用需要一个协调统一的网络构架，支持超低时延的告警信号，具有更高的速率来传送车辆和交通设施间的传感器数据和信息，还应具有高移动性，高可靠性和可扩展性等。主要应用包括：车辆到车辆（V2V）、车辆到基础设施（V2I）、车辆到网络（V2N）和车辆到行人（V2P）四种类型。
•增强型多媒体服务
增强型多媒体服务旨在为全球各地用户提供高质量的体验，目标用户是终端用户、付费电视运营商、广播公司、新内容所有者以及OTT提供商。近来，4K和8K高清视频、3D视频的发展，以及高清电视、流媒体音频和视频服务、交互式视频应用不断扩大，这些成为增强型多媒体服务发展的关键驱动因素。增强型多媒体服务发展需要更高的数据容量、更快的数据速率、增强型广播/多播功能，并将实现无缝移动电视体验的多媒体服务愿景目标。典型应用包括：广播服务、高清点播和直播电视、移动电视。
•大规模物联网
大规模物联网应用需要支持低成本设备、覆盖范围广和拥有长寿命电池的低功耗广覆盖技术，5G系统可通过连接大量设备（如传感器，执行器，摄像机等）来支持这些应用，这些应用将在新型服务中占很大一部分，预计将在城市、郊区和农村地区广泛使用，主要应用包括： 在建筑物和城市中提供计量、照明管理、监测环境(污染、温度、噪声等)、进行交通管制等。
•高可靠低时延应用
高可靠低时延应用是关键的物联网应用，对可靠性、可用性和低时延的要求非常高，对数据速率要求较低，具有很高的商业价值。主要应用包括：流程自动化、自动化工厂、触觉交互、紧急医疗、远程手术、应急与公共安全。
•固定无线接入（5G部署初期）
固定无线接入是5G初期的应用，利用光纤和5G技术相结合来提供本地宽带接入服务。固定5G无线网络是对光纤接入网络的补充，可提供高速速率，而不需要昂贵的光纤到家庭解决方案。
（四）5G网络架构
5G系统正在采用许多新功能，以满足各种不同类型服务的质量要求。为了支持不同的应用类型，5G正在设计一个基于软件的网络构架，将5G网络转型为可编程、软件驱动和全面管理的网络。5G网络采用NFV和SDN等技术进行支持，可以利用SDN实现网络功能的高效和可扩展分布，将用户从控制平面中分离出来。
5G网络的核心组成包括：空中接口框架、LTE-NR双连接、高可靠低时延设计、强大安全功能、网络功能虚拟化（NFV）、软件定义网络（SDN）、多址边缘计算（MEC）、载波聚合和大规模MIMO。
（五）5G网络部署的挑战及政策影响
5G的发展也将遇到挑战，其中大部分将受到各级政府监管和政策决策的影响。移动服务已经深深地融入人们的生活中，政府政策对5G技术部署将产生重要的影响。为此，电信行业应找寻方法与各级政府合作，制定有利于各方（消费者、行业和政府）的政策和法规。
5G发展面临的两大主要挑战是：
•应确保足够的频谱，以实现5G技术的预期应用；
•需促进基础设施的开发和部署，以满足移动服务需求增长。
（六）结论
随着5G技术的引入和网络部署的临近，无处不在的网络正迅速带来各种应用的新变革。预计5G网络将大大提升联网产品的价值，因为智能设备有可能实现远程监控，使用跟踪，自动修复以及新的交互模式等新服务，同时为数据和内容的传送、管理和响应提供大量机会。
凭借5G移动网络的强大功能，不同类型的设备连接到互联网比以前更容易。从可穿戴设备到汽车、医疗诊断设备，几乎所有可以想象到的产品都可以利用5G网络的功能（如高可靠、超低时延、高带宽和移动性），以实现更广泛的应用。值得注意的是：在工业、能源、医疗保健等诸多领域，大多都倾向于直接在流程创新和自动化方面投入大量资金，而不是侧重于采取一些间接的措施，如采用新的通信技术提高效率。这些行业市场是高度分散且竞争激烈的，现在许多行业和关键业务细分市场正在发生巨大的变化。
随着5G技术的不断发展，将提高网络连接性能，并大幅增强运营支持能力，从而加速实现物联网和智能系统技术的真正融合。行业认为采用基于5G技术的智能系统，是满足竞争市场日益增长的需求所必需的解决方案。未来5G技术将为创新提供一个平台，帮助垂直行业转型，提高效率和功能，扩大经济生产力，并影响社会的各个方面。
内容框架
（一）介绍
（二）市场驱动因素、经济、时间表和趋势
1）时间表和演进：从1G到5G
2）移动蜂窝技术的生命周期和发展趋势
3）5G的市场驱动力和经济影响
（三） 5G技术助力垂直行业转型
1）工厂自动化
2）汽车行业
3）能源
4）医疗健康
5）媒体和娱乐
（四）5G用例和服务
1）用例分类
2）用例类型
•增强型移动宽带
•车联网
•增强型多媒体服务
•海量互联网
•高可靠低时延应用
•固定无线接入
3）用例需求
（五）5G技术和网络架构
1）5G技术
•空中接口框架
•LTE-NR双连接
•高可靠低时延设计
•强大的安全功能
•网络功能虚拟化（NFV）
•软件定义网络（SDN）
•多址边缘计算（MEC）
•载波聚合
•大规模MIMO
2）3GPP 的5G核心网架构
•上行链路分类器
•IPv6多宿主
•局域数据网（LADN）
3）5G无线网架构
（六）核心网拓扑和RAN部署
1）灵活、可扩展和可靠5G网络需求
2）计算中心化
3）控制/用户平面分离
4）编排和管理
•公共信息模型
•网络切片
•对认知分析
•SDO和开源社区
•小结
（七）网络部署的挑战和政策影响
1）频谱
2）基础设施的开发和部署
（八）结论
关键图表
图1 1G-5G的演进时间表
图2 2010-2022年全球移动数据流增长及结构变化
图3 新技术和产品的生命周期
图4 2010-2022年全球使用移动技术的情况
图5 5G用例分类
图6 3GPP核心网架构
图7 4G和5G网络转型比较
表1 用例需求
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