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5G开启万物智联时代 新兴产业百花待放

2019-05-24 10:02:26   来源:贵州省信息中心   点击:
  5G网络具有高速率、大连接、低时延、高可靠等特点,是通信技术的颠覆式变革,将开启万物感知、万物互联、万物智能的新时代,全面构筑经济社会数字化转型的关键基础设施,重塑传统产业发展模式,成为经济社会发展的关键动力,将深刻改变人类生产和生活方式。5G从线上到线下、从消费到生产、从平台到生态,推动我国数字经济发展迈上新台阶。根据中国信息通信研究院报告测算结果显示,预计到2030年,在直接贡献方面,5G 将带动的总产出、增加值、就业机会分别为 6.3 万亿元、2.9 万亿元和 800万个;在间接贡献方面,5G 将带动的总产出、增加值、就业机会分别为 10.6 万亿元、3.6 万亿元和 1150 万个。
 
  我省是国家第一个大数据综合试验区,具备发展5G产业的先发优势。5G和大数据等新一代信息技术的深度融合,必将为我省推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革,深化国家大数据综合试验区建设、加快转型升级和新旧动能转换提供强大支撑。
 
  一、5G概述
 
  (一)5G的概念
 
  目前,5G尚无明确的定义。业界认为,5G概念可由“标志性能力指标”和“一组关键技术”来共同定义。与前代通信技术不同,5G并不是单一或全新的无线接入技术,而是多种新型无线接入技术和现有无线技术优化集成后解决方案的总称。
 
  (二)5G关键技术和性能
 
  每一代移动通信系统都可以通过标志性能力指标和核心关键技术来定义, 5G关键能力比以前几代移动通信更加丰富,用户体验速率、连接数密度、端到端时延、峰值速率和移动性等都将成为5G的关键性能指标。
 
  5G技术创新主要来源于无线技术和网络技术两方面。在无线技术领域,大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术已成为业界关注的焦点;在网络技术领域,基于软件定义网络和网络功能虚拟化的新型网络架构已取得广泛共识。此外,基于滤波的正交频分复用(F-OFDM)、滤波器组多载波(FBMC)、全双工、灵活双工、终端直通(D2D)、多元低密度奇偶检验(Q-ary LDPC)码、网络编码、极化码等也被认为是5G重要的无线关键技术。
 
  (三)5G主要应用场景
 
  面向移动互联网和物联网业务需求,5G将重点支持连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠等四个主要应用场景。
 
  连续广域覆盖场景是移动通信最基本的覆盖方式,以保证用户的移动性和业务连续性为目标,为用户提供无缝的高速业务体验。该场景的主要挑战在于随时随地(包括小区边缘、高速移动等恶劣环境)为用户提供100Mbps以上的用户体验速率。
 
  热点高容量场景主要面向局部热点区域,为用户提供极高的数据传输速率,满足网络极高的流量密度需求。1Gbps用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km 2 的流量密度需求是该场景面临的主要挑战。
 
  低功耗大连接场景主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景,具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。这类终端分布范围广、数量众多,不仅要求网络具备超千亿连接的支持能力,满足100万/km 2 连接数密度指标要求,而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。
 
  低时延高可靠场景主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求,这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求,需要为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。
 
  (四)5G的生态系统
 
  5G应用体系目前可大致分为终端层、网络层、计算处理和数据分析层、应用层四层。终端层包括芯片模组、操作系统、5G新型终端、5G智能硬件等,5G新型终端类型包含智能手机,机器人、无人机、VR/AR终端等,5G智能硬件包含可穿戴设备、车载终端、工业硬件、医疗器械等,实现面向应用的感知、反馈和操控等功能。网络层包括第五代移动通信技术标准(5GNR)和面向服务的新型网络架构,通过网络切片、NFV、SDN等技术提供eMBB(增强型移动宽带)、mMTC(海量机器类通信)、uRLLC(超可靠、低时延通信)三大技术应用场景所需的广覆盖、高容量、大连接、低时延等网络能力。计算处理和数据分析层将提供云计算、边缘计算、大数据、人工智能等数据处理、挖掘、分析能力。应用层在终端层、网络层、计算处理和数据分析层之上,基于下层的能力实现5G与工业、农业、交通、医疗、环保等各个领域各个行业的融合应用。
 
  随着5G商用进程的深化,5G将推动物联网、云计算、高清视频、大数据及AI等关联领域裂变式发展。一是万物互联。5G将为物与物的连接提供高速率、低时延、高可靠和广覆盖的网络环境。二是视频升级。5G时代用户可随时随地享受高清视频体验,打造沉浸式感受。三是万物可云。5G不仅推动数据云端化处理,更助力云计算下沉至终端,形成边缘云计算格局。四是高效数据。5G网络能力使数据收集和处理高效化,提高了价值挖掘的可靠程度。五是智慧5G。5G为AI提供泛在化互联环境、更新的应用场景和海量数据,实现行业的智慧应用。
 
  二、5G的国际国内发展现状
 
  (一)国际5G发展现状
 
  1.重点国家及区域发展5G进展
 
  (1)欧盟。2017年7月初步协议的基础上,确立了5G发展路线图,列出了主要活动及其时间框架。欧盟电信委员会的成员国代表同意到2025年将在欧洲各城市推出5G的计划。5G PPP(5G公私合作伙伴关系)是5G合作研究计划,旨在促进以行业为导向的研究,将领导欧盟面向2020年的5G技术研究和标准化工作,并以此确保欧盟在未来全球信息产业竞争中的领导者地位。5G PPP将在未来十年内为无处不在的下一代通信基础设施提供解决方案、架构、技术和标准。
 
  (2)美国。2016年,美国政府就对5G网络的无线电频率进行了分配,并向电信公司提供了资助,在四座城市进行5G的先期试验,计划在2018年实现全面的商用。2017年,美国运营商Verizon正式宣布将于2018年下半年在美国部分地区部署5G商用无线网和5G核心网,由爱立信提供5G核心网、5G无线接入网、传输网以及和相关服务,这将加快基于3GPP标准的5G解决方案的商用。
 
  (3)韩国。2017年4月,韩国第二大电信商韩国电信(KT)和爱立信以及其他技术合作伙伴就2017年进行5G试验网的部署和优化的步骤和细节达成共识,包括技术联合开发计划等,并在2018平昌冬季奥运会,韩国实现了5G首秀。2018年12月,韩国三大电信供应商SK电讯、KT和LG U+同步在韩国部分地区推出5G服务,同时在韩国发送首批5G信号。这也是5G在全球首次实现商用。
 
  (4)日本。日本2020年东京奥运会以及残奥会也成了日本发展5G的重要助力。为配合2020年东京奥运会和残奥会的举办,日本各运营商将在东京都中心等部分地区启动5G的商业利用,随后逐渐扩大区域。日本三大移动运营商NTT DoCoMo、KDDI和软银计划将于2020年在一部分地区启动5G服务,预计在2023年左右将5G的商业利用范围扩大至日本全国,而总投资额或达5万亿日元之多。
 
  (5)巴西。巴西是全球第六个参与到5G信息技术开发的国家。2017年,巴西科学、技术、创新和通信部已经同美国、中国、日本、欧盟、韩国等国家(共同体)的科技人员签订了技术发展合作协议,以期共同发展5G网络。
 
  2.国际重点企业5G发展情况
 
  通过3GPP进行的5G标准立项并且获得的全球企业共有14家,这14家企业共立项标准50项。其中获得立项项数最多的前5名公司是:中国移动10项,华为8项,爱立信6项,高通5项,NTT DOCOMO(日本都可摩)、诺基亚和英特尔各4项,占据了80%以上的立项数量。按照国家来分,中国21项,美国9项,欧洲14项,日本4项,韩国2项。根据前述有了这个数据,5G标准的强弱就明确了:国家中国最强,占了40%;企业方面中国移动和华为最强。这说明5G的标准,中国具有更多的话语权,通过标准的主导,也会逐渐实现技术占有一定的优势地位。
 
  在5G标准必要专利声明量方面,华为以1970 件专利占据17%的份额位列第一,诺基亚、乐金、爱立信、三星、高通和中兴分别位列第二到第七。截止到2018年底,在ETSI网站上进行5G标准必要专利声明的企业共计21家,声明专利量累计为11681件。声明专利中,公开专利共计9375件,占全部声明量的83.3%。总体看,目前5G标准专利声明企业数量仅占4G时候的40%,仍有较多企业尚未对可能持有的5G标准必要专利进行声明。
 
  (二)国内5G发展现状
 
  1.中国5G发展情况
 
  在世界范围内中国属于5G的领跑者。自2013年成立“IMT-2020推进组”以来,国内 5G 持续快速推进,目前在怀柔建成了全球最大的 5G 试验网,而华为的多项关键技术已被采纳为5G国际核心标准。结合工信部部署和各运营商积极布局的状况来看,在 2018 年国内已经展开 5G 网络的基站建设。其中,中国移动、中国联通均在2018年选择5个左右城市开展外场试验和系统组网验证,2020年实现规模商用;中国电信在 2016 年挂牌了5G开放实验室,此外申请了5G相关发明专利59 项,并计划在 2019 年建成若干规模预商用网。
 
  2.各省市5G政策制定情况
 
  随着信息技术的快速进步,5G已经成为了各省市关注的重点,江苏省2017年就提出了率先开展5G实验及商用服务,2018年是各省市提出发展5G的重要年份,浙江、上海、河北等8个省份陆续出台相关政策支持5G发展,而在2019年的各省市人大会议上,全国共有20个省份将5G工作纳入政府的重点工作,凸显了5G产业发展的重要性。
 
  三、5G浪潮中贵州省所具备的条件
 
  (一)四个融合为5G应用积累经验
 
  按照省委对我省大数据发展“1+4+4”的战略新部署,我省加快推动大数据与实体经济、乡村振兴、服务民生、社会治理的融合并取得了良好效果。贵州以大数据与实体经济融合推动产业转型和“贵州精准扶贫云”作为典型案例在2017年12月8日中央政治局集体学习中进行介绍。
 
  大力开展大数据与实体经济深度融合。近年来,我省大力开展大数据与实体经济深度融合,实施“万企融合”大行动,形成了全领域、全行业、全地区共同推动的工作体系,重点围绕一、二、三次产业中转型升级最急需、融合发展最迫切的各主导产业,分别明确融合方向,找准融合路径,提出融合措施,不断提升大数据融合应用的广度、深度、精度,据2018年我省大数据与实体经济深度融合评估测算,我省大数据与工业融合水平为37.7,显著高于2017年我省大数据与工业融合发展水平34.2,贵阳-遵义-贵安新区数字经济核心带发展融合水平已达全国平均水平。数字经济已经成为产业创新转型和结构升级的新引擎。
 
  “聚通用”攻坚取得明显成效。近年来,我省持续深化政府数据“聚通用”,建立数据调度机制,建成一体化数据中心体系和共享开放体系。打造了一批跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的试点示范项目,显著提升政府决策科学化、社会治理精准化、公共服 务高效化水平。
 
  民生领域应用亮点突出。全省着力推动数字经济与民生服务深度融合,开发出一大批民生应用系统,通过积极探索发展数字经济改善民生的有效途径,努力提升数字经济惠民便民水平,在数字经济与民生领域融合应用诸多方面建设成效显著,荣获全国“互联网+政务服务”综合试点示范省称号,在2017年、2018年全国省级政府网上政务服务能力排名中,贵州省连续两年排名前三位。
 
  加快乡村振兴。我省加快大数据与农业深度融合,推动农业向生产管理精准化、质量追溯全程化、市场销售网络化融合升级,加快构建大数据、云计算、互联网、物联网技术为一体的现代农业发展模式。重点实施农业脱贫攻坚专项,加快实现贫困农户建档立卡数据与农业生产数据的共享互联,夯实农业大数据基础,优化农业产业布局,深入推进农业结构调整,促进农业产业脱贫。2018年,带动150户农业企业与大数据深度融合;优化整合10个规模化农业物联网基地,建设50个农业企业产品质量追溯系统,建成1万个农村电商服务站。
 
  在这些领域的实践应用为5G的商用提供了落地的应用场景,同时,5G的应用不仅让原有的应用场景提质增效,更会催生出一批新模式、新应用、新场景。
 
  (二)基础设施条件不断夯实
 
  统筹推进“满格贵州、光网贵州、数聚贵州”等重点工程,信息基地设施快速提升。“满格贵州”方面,全省通信基站达20.1万个,其中3G/4G基站占比达72%,全省行政村100%实现4G网络覆盖, 30户以上自然村实现4G网络覆盖比例达85%,信号覆盖进一步加深,信号质量进一步增强。“光网贵州”方面,持续推进光进铜退和老旧小区光纤改造,光网贵州全面建成。全省通信光缆总长度达96.9万公里,全省行政村100%实现光纤通达,总出省带宽达9130Gbps。“数聚贵州”方面,获批贵州·中国南方数据中心示范基地,形成以贵阳、贵安为核心,黔西南州为补充的“两地三中心”的数据中心布局;苹果iCloud中国(贵安)数据中心、腾讯数据中心、华为全球数据中心、三大运营商贵安数据中心二期扩建工程等重大项目加快推进;数据中心利用率不断提高,截至2018年12月底,全省实际安装使用机架数达2.58万架,可承载机架数达10万架,数据中心实际利用率为25.8%。
 
  (三)产业发展为5G应用提供广阔市场
 
  2018年,贵州省实现地区生产总值14806.45亿元,其中第一产业实现2159.54亿元,同比增长6.9%;第二产业实现5755.54亿元,同比增长9.5%;第三产业实现6891.37亿元,同比增长9.5%。
 
  大数据产业已成为我省经济社会发展的新引擎,大数据技术已经渗透到我省经济社会多个方面,助力各行业领域创新升级。特别是工业方面,2018年全省规模以上工业增加值实现了9%的增速,电冰箱、集成电路、电子元件、汽车、智能电视都实现了增长态势,规模以上制造业、高技术制造业、装备制造业对工业经济的贡献分别为74.2%、11.8%和9.8%。全省深入实施产业大招商突破年行动,着力建链补链强链,工业产品种类日益丰富、产业链条不断拓宽。乙二醇、液体洗涤剂、人造革、互感器、通信导航设备、印制电路板、起重机、升降机等产品从无到有,实现省内零生产的突破。
 
  这些产业的发展对于未来5G的发展提供广阔市场。
 
  四、我省发展5G面临的挑战
 
  我省发展5G,既有以上所述的机遇和优势,也存在不少挑战,主要体现在四个方面。一是政策环境支撑亟需完善。
 
  随着5G时代发展步伐的加快,对于全省的政策环境提出了更高的要求,特别是针对5G的发展规划,基础设施建设、土地、能源、人才、资金等配套政策方面,需要尽快制定和完善。二是基础设施建设有待加强。我省通信基础设施在政策及规范层面上尚未纳强制纳入建筑行业标准工作中,没有实现与工程建设项目“同步规划、同步设计、同步施工、同步验收”,通信网络无法及时进行有效覆盖;5G对通信管道承载力和基站数量提出了更高的要求,当前我省通信管道和基站覆盖率均不能满足5G发展的需要。三是产业支撑亟需进一步强化。当前我省发展5G产业链尚未完全形成,缺乏核心技术、缺乏行业龙头企业和领军人才,企业转型升级意识不强等问题依然普遍。四是信息安全问题更加突出。5G网络将覆盖手机、智能家居、自动驾驶汽车、远程医疗服务、智能城市服务体系等领域,将连接更丰富的设备类型,网络支持更多用户和更多带宽,在适应多样化的需求与应用同时,也必将产生更多样的安全威胁。
 
  五、加快我省5G产业发展及应用的建议
 
  贵州作为全国第一个大数据综合试验区的西部省份,要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,牢牢把握孙志刚书记关于贵州发展大数据的战略部署,将5G作为以后的工作重点,实施“112+X工程”,在5G产业发展浪潮中抢占先机。(第一个“1”:指为全省的5G产业发展提供“一个”完善的政策环境;第二个“1”:指引入“一批”支撑全省5G产业发展的重点企业、龙头企业;“2”:指建设5G的产业和应用2个重点示范领域;“X”:指在重点示范区域培育多种业态应用。)
 
  (一)优化5G发展政策环境
 
  一是统筹顶层设计,尽快出台省级层面关于5G发展的规划、意见等,指导全省5G发展。二是加大对运营商的政策倾斜。政府统筹协调规划、交通、市政、环保等相关部门,在相关基础设计规划中综合考虑通信需求,并适当降低相关设施的参建、租赁、报建方面的费用,鼓励运营商加大信息基础设施投资,并给以配套资金支持,为运营商创造良好的资金周转环境。三是进一步强化在政策及规范层面,将通信基础设施建设纳入到建筑行业标准的相关工作,实现建筑、通信专业的合理有序衔接,使通信基础设施成为建筑物的必备配套,实现“同步规划、同步设计、同步施工、同步验收”。四是统筹信息基础设施规划,深化通信基站塔(杆)资源与社会各类塔(杆)的共享开放。推进通信基站塔(杆)资源与社会各类塔(杆)资源双向共享和相互开放,保证5G基站站址快速部署。同时加强信息基础设施统筹规划,保障5G基站建设选址和建设用地。四是统筹安全保障。不断健全网络安全法律法规和制度体系,落实《网络安全法》和《国家网络空间安全战略》等的要求,做好配套制度和实施文件的制定发布;深入强化关键信息基础设施安全保护能力;继续加强网络数据安全和用户个人信息保护。
 
  (二)引进一批5G龙头企业
 
  在全省大力开展产业招商活动的背景下,强化招商引资力度,以“强链补链”为导向,在以上薄弱环节不断强化产业招商,通过引入一批创新性强、规模实力雄厚、研发能力强、带动性好的企业,在终端和智能设备制造上提供支撑。
 
  引入标杆企业。充分利用贵州在大数据的先发优势,加快进行5G企业梯队建设,引入以领军企业为核心、行业标杆企业为支撑、专精特中小企业为补充的5G生态系统,带动产业链创新发展。面向全球开展5G“招商引智”活动,重点招引高端芯片设计和制造领域,高端服务器、存储器、网络设备生产领域,5G软件系统开发和系统集成等领域的龙头企业落户贵州。
 
  实施一批重大项目。立足打造“5G行业应用”的产业体系,加强与国内外知名核心企业战略合作,布局一批战略性、全局性的5G软硬件、终端和产业化重大项目,谋划和建设一批重大项目。围绕新一代5G芯片、传感器、GPU、半导体新材料、无人驾驶汽车、军民融合等,招引落地一批重大项目。鼓励支持各地依托现有产业基础和特色谋划建设一批5G重大项目、特色平台,加强应用示范,带动5G发展。积极争取科技创新5G重大专项、5G产业创新揭榜等国家专项支持,统筹利用好省科技、工信领域相关财政专项资金,加大对各地5G与实体经济、社会进步融合发展的支持力度。推动各级政府产业基金按照市场化运作方式,与社会资本合作设立5G发展相关投资子基金。
 
  加强产业协同创新。支持组建5G产业技术创新联盟,形成我省5G联合开发、利益共享、风险共担的创新联盟体系。形成产业协同创新的机制,加快促进产业技术创新和示范应用。积极与国内外知名大学和科研机构开展合作,推进省内科研机构及院校等在5G领域的技术研究。
 
  (三)加快产业和应用示范建设
 
  构筑5G产业发展示范区。以贵阳高新区、遵义智能终端制造产业园为支撑,重点依托高新技术产业园区、经济技术开发区、特色小镇、军民融合产业基地、双创示范基地等为载体,加快5G专业园区的战略性、全局性布局,形成以贵阳、贵安新区、遵义为核心,六盘水、安顺等其他地区特色化发展的“3+X”产业格局,通过多区域试点、多业态应用,不断总结,形成典型案例和可推广模式,助力全省经济结构转型升级。同时围绕5G领域前沿技术,建设一批国际水准的创新载体,吸引集聚一批高端人才和团队,培育一批“双创”平台,打造具有全球影响力的5G科技创新中心。
 
  加快5G应用示范建设。将贵州省的重大盛会(如贵阳国际生态文明论坛、贵阳国际数博会、酒博会等)、重要交通节点(如机场、高铁站、火车站、公交枢纽、长途汽车站等)、重点旅游景区(如黄果树、梵净山、小七孔、西江苗寨等)、重要城市区域(如贵阳数博大道、贵阳人民大道、贵阳花冠路等)作为5G的4个重点示范区域,加快5G的商用步伐。
 
  (四)加强重点产业培育
 
  应用场景开发是实现5G商用价值的关健环节,也是大规模组网前急需解决的关键难题。重点以数博大道建设等工程为重点,以高清视直播、自动驾驶示范运行、虚拟现实、无人机、安防监控等应用案求为切入点、规划部署规模化5G试验网络,开展5G应用场景的示范应用,并向民生服务、城市管理延伸,实现5G行业应用引领,同时,结合产业实际,对硬件制造、工业互联网、自动驾驶、超高清视频、虚拟现实等重点产业进行引进培育。
 
  5G硬件制造业。一是加快引进网络核心芯片、中高频器件、智能传感器、网络安全、基站系统、网络架构、光纤光缆光模块、5G终端等通信设备优强企业。二是依托贵阳市积极开展5G试点城市建设,支持运营商推进5G网络部署,组织开展规模试验和测试,针对重点场景和重点技术进行充分验证,加快推进5G试商用,推动重大项目落地。
 
  工业互联网。一是组织开发面向特定行业与场景的通信设备和应用软件,实现人、设备与产品的实时联通、精确识别,有效交互与智能控制;二是构建工业互联网平台体系,加快5G技术与工业控制深度合,支挥制造企业向数字化、网络化、智能化转型;三是推动5G、云计算、大数据,人工智能和实体经济深度驶合,支持传统产业优化升级,形成先进制业智能化发展的新兴业态和应用模式。
 
  自动驾驶。一是支持自动驾驶技术与车联网技术协同研发,促进5G技术在新型车戴计算平台上的应用,满足未来共享汽车、远程操作、自动驾驶等连接要求;二是在安全可控前提下,分阶段在封闭园区、指定市政道路、指定高速路/城市快速路等区城开展自动驾自动编队行装、远程驾驶测试。
 
  超高清视频。依托海信、富士康等企业,开展前端视频内容生产、传输端5G传输测试、终端核心芯片和显示器件联合研发 ,推动超高清产业和5G产业协同发展。
 
  虚拟现实产业。借助5G等高速稳定的网络,实现内容上云、渲染上云、制作能力上云,能够大量减轻终端的计算处理能力,可把连接VR终端的HDMI线绳减除,实现终端无绳化、移动化,解决渲染能力不足、终端移动性和服务平台化等痛点问题,助推优质VR体验的大众普及。开展典型示范应用,加速“VR+”应用向生产与生活领域的渗透进程。
 
  此外,在云计算产业、5G软件开发和应用、智能家居、智能医疗与健康、智能教育、智能交通、智能环保等领域培育和发展5G产业和应用。
 
  产业服务处  执笔:周廷珽 王维友 袁媛 王永忠 张元猛

 

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