作者

Sabrina Bochen， u-blox產(chǎn)品規(guī)劃與市場(chǎng)營銷總監(jiān)

在首批5G網(wǎng)絡(luò)推出的五年后，最初的熱度已經(jīng)褪去，這使得一些行業(yè)觀察者逐漸質(zhì)疑這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)是否只是“一種時(shí)尚新寵，而非未來趨勢(shì)”。人們所一直期待的那些需要5G功能的創(chuàng)新工業(yè)應(yīng)用，并未形成核心趨勢(shì)，而且物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)商也不愿意從LTE網(wǎng)絡(luò)遷移到5G。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商（MNOs）還發(fā)現(xiàn)，盡管已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上投入了大量資金，但目前仍難以讓消費(fèi)者為5G更高的下載速度而買單。

盡管如此，業(yè)內(nèi)人士依舊篤定，5G仍是未來全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。隨著下一代的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)步入Gartner所預(yù)言的周期性“靜默演進(jìn)”時(shí)期，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和其他行業(yè)生態(tài)參與者將持續(xù)投資5G。與以往新舊網(wǎng)絡(luò)之間的過渡遷移相似，這些投資的速度和規(guī)模都受到全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境、消費(fèi)者認(rèn)知、監(jiān)管政策、頻譜分配、基礎(chǔ)設(shè)施可用性、行業(yè)生態(tài)成熟度等諸多因素的影響。

本文探討了5G的現(xiàn)狀，然后重點(diǎn)介紹了5G技術(shù)已取得重大進(jìn)展的一些關(guān)鍵領(lǐng)域，并針對(duì)如何推動(dòng)5G在工業(yè)市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展、應(yīng)用部署和技術(shù)創(chuàng)新提出了一些看法。

5G現(xiàn)在發(fā)展得怎樣？

截至2023年底，全球已有280家服務(wù)提供商推出了商用5G服務(wù)，2024年第一季度新增1.6億5G用戶，預(yù)計(jì)到2029年用戶總數(shù)將達(dá)到56億1，如圖 1 所示。北美地區(qū)的5G普及率尤其高，到2023年底將達(dá)到59%，全球大部分地區(qū)的增長勢(shì)頭都很強(qiáng)勁。

圖 1：到 2029 年，5G用戶有望達(dá)到56億

資料來源：愛立信

然而，這些數(shù)字也掩蓋了該行業(yè)所面臨的一些潛在挑戰(zhàn)。5G的先進(jìn)功能主要是為了能滿足各行業(yè)現(xiàn)有需求和未來需求，以及緩解可用無線電頻譜日益增長的壓力。這些不同需求最初是由三個(gè)不同的5G類別來滿足：eMBB、URLLC和mMTC。eMBB（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）所帶來的超高下載速度有望應(yīng)用到遠(yuǎn)程手術(shù)和AV/VR等場(chǎng)景中，而uRLLC（超可靠低延遲通信）所支持的響應(yīng)時(shí)間，使其能夠滿足從自動(dòng)駕駛到工業(yè)4.0工廠實(shí)時(shí)過程控制等各類應(yīng)用的核心需求。

帶寬、速度和延遲并不是3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)背后僅有的驅(qū)動(dòng)因素，物聯(lián)網(wǎng)的爆炸式增長以及對(duì)連接密度的強(qiáng)烈需求也是mMTC（大規(guī)模機(jī)器類通信）規(guī)范的主要驅(qū)動(dòng)因素。

由于eMBB的成本和復(fù)雜性，全球eMBB的應(yīng)用進(jìn)度落后于預(yù)期，但也有一些成功案例，尤其是在消費(fèi)能力發(fā)達(dá)的市場(chǎng)、頻譜充足的地區(qū)。有些移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商正在利用eMBB提高音樂會(huì)場(chǎng)館和體育場(chǎng)館等場(chǎng)地內(nèi)帶寬熱點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量，eMBB每MBps水平上也能提供更卓越的成本效益。

不斷增長的固定無線接入（FWA）市場(chǎng)是5G的主要成功案例之一，尤其是在印度等光纖成本過高的市場(chǎng)。由于實(shí)現(xiàn)uRLLC功能的成本和復(fù)雜性，工業(yè)應(yīng)用中采用uRLLC功能的案例還少之又少。

5G技術(shù)現(xiàn)實(shí)與預(yù)期之間的差距主要體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的采用率。許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使用LTE-M或NB-IoT（第 15版將其指定為mMTC下的5G兼容技術(shù)）來支持低功耗、低數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。雖然理論上這兩種技術(shù)都能連接到5G內(nèi)核，但這需要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商進(jìn)一步改善其網(wǎng)絡(luò)，而目前還沒有運(yùn)營商做到這一點(diǎn)。因此，物聯(lián)網(wǎng)流量仍主要通過4G網(wǎng)絡(luò)提供，并將持續(xù)一段時(shí)間。

5G所帶來的新挑戰(zhàn)

想要了解人們對(duì)5G未達(dá)到最初預(yù)期的看法，就必須研究業(yè)界在向5G網(wǎng)絡(luò)遷移時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)。

為了簡化向5G的過渡進(jìn)程，幫助移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商順利開展業(yè)務(wù)，這里就不得不提到3GPP規(guī)范定義的5G兩種變體：獨(dú)立型（SA）和非獨(dú)立型（NSA）。后一種變體使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能夠提供5G服務(wù)的子集，部分利用現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，大幅減少增量投資。大多數(shù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商選擇了這一初始方案，在中間頻段（3.5 GHz）提供5G服務(wù)。

目前，在280家已推出5G的服務(wù)提供商中，只有約40家部署了SA網(wǎng)絡(luò)。然而，5G NSA并不具備5G的全部功能，無法提供網(wǎng)絡(luò)切片等功能，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也無法獲得5G SA提供的全部頻譜效率或更低的能耗。此外，3GPP規(guī)范的進(jìn)一步發(fā)展，包括 RedCap（見下文），都需要部署5G SA。

頻譜可用性也是大多數(shù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商所面臨的一大挑戰(zhàn)。由于中頻段變得非常擁擠，LTE頻譜需要重新分配以用于5G，這就會(huì)影響到LTE用戶體驗(yàn)和5G可用性之間的微妙平衡。雖然5G可以訪問大量毫米波頻譜，但這需要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)密集化和毫米波技術(shù)方面進(jìn)行更多投資，而毫米波目前還尚未普及。

如上所述，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商正在試圖讓投資有所回報(bào)，而這個(gè)過程中所面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)商將其應(yīng)用從LTE遷移。雖然LTE-M和NB-IoT被定位為可與5G兼容，但這并沒有得到全生態(tài)的支持。此外，3GPP第15或16版也沒有提供具體的解決方案，比如如何將依賴中等數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（如通過LTE Cat 1 和Cat 4連接的應(yīng)用）遷移到5G網(wǎng)絡(luò)。

清除阻礙以應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)

隨著5G的不斷更迭，生態(tài)系統(tǒng)已對(duì)上述挑戰(zhàn)提供了一些應(yīng)對(duì)措施，并推出了多項(xiàng)舉措來消除障礙。

考慮到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中遷移速度較慢的問題，2022年6月發(fā)布的3GPP規(guī)范第17版中引入了5G RedCap（降低能力）。該版本擴(kuò)展了第15版規(guī)范（圖 2），以降低5G的成本和復(fù)雜性，主要針對(duì)LTE Cat 1和LTE Cat 4應(yīng)用。eRedCap是該標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步升級(jí)，已在2024年6月發(fā)布的第18版中推出，將針對(duì)目前由LTE-M和NB-IoT技術(shù)支撐的重要市場(chǎng)提出更低的功耗和復(fù)雜性要求。

根據(jù)GSA的數(shù)據(jù)2，全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商對(duì)5G SA的關(guān)注度日益高漲，58個(gè)國家的約124家運(yùn)營商通過試驗(yàn)、計(jì)劃或?qū)嶋H部署投資于公共5G SA網(wǎng)絡(luò)。

GSA正在跟蹤支持SA的設(shè)備數(shù)量也相應(yīng)增長，已發(fā)布的調(diào)制解調(diào)器或移動(dòng)處理器/平臺(tái)芯片組達(dá)97個(gè)。SA采用率的提升將釋放5G的更多應(yīng)用潛能，通過網(wǎng)絡(luò)切片更快、更靈活地創(chuàng)建服務(wù)，為運(yùn)營商帶來新的創(chuàng)收機(jī)會(huì)。5G SA更高效的頻譜利用率也將降低移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的成本，更重要的是，5G RedCap標(biāo)準(zhǔn)要求采用5G SA網(wǎng)絡(luò)。

全球監(jiān)管政策已從頻譜商業(yè)化轉(zhuǎn)向確保提供充足的頻譜以促進(jìn)移動(dòng)服務(wù)增長。在國際電信聯(lián)盟第23屆世界無線電通信會(huì)議上，在協(xié)調(diào)全球5G SA和Wi-Fi技術(shù)的6 GHz 頻譜使用方面取得了重要進(jìn)展，這將有利于非公共網(wǎng)絡(luò) (NPN)，即能夠?yàn)樘囟ńM織需求而設(shè)計(jì)的專用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，包括如工業(yè)自動(dòng)化、物流和校園等應(yīng)用場(chǎng)景。這些網(wǎng)絡(luò)通常同時(shí)使用蜂窩和Wi-Fi連接，而新分配的中頻段頻譜可以提供這種連接。

5G依舊是行業(yè)的指路明燈

基于2024年中期5G發(fā)展前景的評(píng)估，我們有理由對(duì)5G的持續(xù)應(yīng)用持樂觀態(tài)度。

頻譜是決定蜂窩網(wǎng)絡(luò)綜合表現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一，5G SA 的頻譜效率對(duì)于緩解中頻段擁塞和降低移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的運(yùn)營成本至關(guān)重要。此外，從長遠(yuǎn)來看，5G將讓人們能夠使用到毫米波頻段內(nèi)那些未能廣泛使用到的頻譜。

RedCap降低了物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員進(jìn)行遷移的成本和復(fù)雜性，讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能夠從之前和未來對(duì)5G基礎(chǔ)設(shè)施的投資中得到回報(bào)。首批RedCap設(shè)備預(yù)計(jì)將于2024年晚些時(shí)候投入商用，eRedCap技術(shù)將于兩年后上市。有相關(guān)分析師認(rèn)為，在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層面，5G取代LTE可能需要長達(dá)10年的時(shí)間3，但在重型設(shè)備和計(jì)量等設(shè)備生命周期較長的行業(yè)，現(xiàn)在已經(jīng)有一些初期階段的成功案例。

有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商報(bào)告稱，隨著企業(yè)對(duì)靈活性有更高的需求，竭力打造更具競(jìng)爭力的服務(wù)，使得企業(yè)對(duì)工業(yè)應(yīng)用和NPN的需求不斷加強(qiáng)。這一趨勢(shì)推動(dòng)了對(duì)5G基礎(chǔ)設(shè)施的需求增長，并促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。由于LTE網(wǎng)絡(luò)可能將逐步冷卻甚至退出市場(chǎng)，工業(yè)設(shè)備生命周期的延長也將推動(dòng)RedCap的應(yīng)用部署，特別是針對(duì)那些生命周期超過10年的產(chǎn)品。

固定無線接入(FWA)正在成為5G的重要應(yīng)用。在過去12個(gè)月中，5G推出FWA的服務(wù)提供商數(shù)量大幅增加，目前約有53%的服務(wù)提供商提供這種服務(wù)4。從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的角度來看，F(xiàn)WA帶來了強(qiáng)勁的收入增長和高利潤率，進(jìn)一步幫助他們從5G投資中獲益。FWA也是解決數(shù)字鴻溝問題的關(guān)鍵，全球約65%的FWA在印度、巴西和尼日利亞等新興市場(chǎng)推出。

3GPP Release 17包含兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：NR over NTN和IoT over NTN，它們簡化了5G設(shè)備（以及依賴LTE-M或NB-IoT技術(shù)的設(shè)備）在非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）上漫游的能力。這一新功能對(duì)以衛(wèi)星通信為主要連接方式的航運(yùn)、跟蹤和資產(chǎn)監(jiān)控以及無人機(jī)（UAV）等工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。

熱度消退之后只剩現(xiàn)實(shí)

5年前，5G在一片炒作之下變得如火如荼，這項(xiàng)技術(shù)甚至被聲稱將改變我們的工作和生活。然而，最初的期望并沒有考慮到在全球范圍內(nèi)應(yīng)用這一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所需的時(shí)間，隨著現(xiàn)實(shí)的到來，人們的看法也發(fā)生了變化。

盡管一些業(yè)內(nèi)人士或行業(yè)觀察者可能會(huì)質(zhì)疑5G的必要性，但業(yè)界正努力克服全面推廣過程中面臨的諸多挑戰(zhàn)，5G仍將大有作為。

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瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產(chǎn)品以及全面的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，賦能客戶以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與萬物互聯(lián)。我們憑借業(yè)界領(lǐng)先的解決方案持續(xù)推動(dòng)未來汽車與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。u-blox公司總部設(shè)于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準(zhǔn)、智能和可持續(xù)性的解決方案。