微观解读5G的应用前景

纵观大多数对5G应用的分析文章，有的只是分析了5G的原理与技术上的优点，有的只是简单分析了5G能够作用于何种场景与产业，还不够细化。于是本文就针对5G的应用前景展开了详实的分析，希望对你有所启发。

在2008年第一次引入4G十年之后的今天，全世界都在兴奋地期待着5G这一新移动宽带和通信标准的推出（截止发稿前，韩国、美国等国家已先后宣布5G商用，中国工信部于6月6日正式向四大运营商发布了5G商用牌照_译者注）。

全世界各地的电信运营商、设备供应商、行业代表和政府利益相关方都在积极讨论关于5G的未来机遇。

同时，全球掀起5G频谱拍卖潮，商用5G试验也在进行中——美国最大的电信运营商Verizon已经通过使用5G固定无线接入将美国部分城市的用户纳入到首批5G商用通讯服务用户队伍中。

尽管如此，据预测，5G作为移动互联网的组成部分，其商用服务的推出还是会出现在2019～2020年间，中国、韩国和美国将会引领5G浪潮。

大众对于5G的实际应用有着殷切的期望——许多人认为，5G无异于一场革命，其时延能够低至1毫秒，实时下载速度将达到1～2Gbps，每平方公里范围内可连接多达100万台设备。

然而人们在讨论时常常忘记，上述这些5G的特性很明显不能同时发挥作用。

众所周知，人们对于5G的期望过高，正在逼近最高水平。然而在与运营商的沟通中，我们发现，许多企业已经陷于“幻灭的低谷”，并发现很难证明5G带来的新收入机会是否值得如此巨大的投资。

关于5G应用的讨论经常会用诸如“5G对于自动驾驶和工业4.0的发展至关重要”等高度概括性语句做结尾，而现在是时候为这些5G应用的讨论注入一些深度和现实意义了。

事实上，从2G到4G（LTE-Advanced），如今的移动互联网技术已经能够支持许多如自动驾驶和工业4.0等领域的应用，随着时间的推移，5G将会为移动互联网技术增添更多新的应用维度。

如果将所有这些应用进行整合，那么运营商们、工业领域乃至整个社会都会受益匪浅。

一、我们为什么需要5G？

在5G技术开始商用之前，毫无疑问，运营商需要获取5G频谱，并在其业务范围内将5G推广开来。

随着移动数据流量的爆发式增长，运营商特别是在城市地区，最终将面临基站服务容量不足的问题。

此时，运营商们需要使用新获取的5G频谱和技术来升级他们的网络，例如具有更高频谱效率的新无线电标准或能够实现波束赋形的MIMO多天线技术。

（意指在基站上布设天线阵列，通过对射频信号相位的控制，使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄，直指它所提供服务的手机，而且能跟据手机的移动而转变方向。这是一种精准指向性服务，波束之间不会干扰，在相同的空间中提供更多的通信链路，极大地提高基站的服务容量_译者注）

（MIMO：Multiple-InputMultiple-Output，“多进多出”，指多根天线发射/接收信号，意指天线阵列使用同一时间和频率资源满足空间上分离的多位用户的需求_译者注）。

最终，2G和3G等旧通信标准所占用的频率将重新转换为5G标准，以满足庞大数据流量的需要。同时，在可预见的未来，4G/LTE-Advance将会作为可靠的数据层覆盖全国。

那么，除了增强移动宽带，5G是否还能在其他方面为运营商和电信行业所用呢？

1. 不仅仅解决“容量”需求，5G能做的还有很多

当下，智能手机无疑是我们日常生活中最重要的陪伴。

4G 已经使用户将智能手机充分利用了起来，首台 5G 智能手机预计于 2019 年初发布（全球第一台5G 智能手机已于 2019 年 4月发布_译者注），但是，这些小屏 幕能够展示的内容有限。

值得注意的是，在近期一项研究中，我们发现目前 10% 的 B2C 用户愿意每月花大约 10 欧元来享受 5G 所提供的高速。

然而，智能手机只是 5G 众多应用场景中的冰山一角，今后，可折叠显示器播放高清视频、增强现实、3D视频通话等越来越多的应用场景将会在中期发展起来，内容将会越来越多地储存在云端。

这些场景将驱动人们对网络速度和内容量有越来越多的需求。

不过，我们如果吸取了4G 的经验教训，就会知道流量货币化的寿命很短暂。许多行业专家明白其问题所在，并认为新的应用场景将会成为 5G 发展背后的驱动力。

今天被讨论得最广泛的 5G 应用集中于自动驾驶（依靠实时数据得以实现）、制造（进入工业4.0 时代）、 沉浸式媒体（借助增强现实和混合现实技术）以及固定无线接入（让宽带进入更多家庭中）领域。

这些还只是允许想象肆意驰骋的宽泛话题，关键在于深入了解 5G 将会影响哪些领域。如果运营商想要有效地投资于 5G 领域，那么了解 5G 的应用场景至关重要。

首先，考虑到资本支出的限制。在推广 5G 网络时，运营商需要在网络覆盖范围、服务容量和数据传输能力等方面做出适当的权衡。

其次，运营商必须拥有市场所需的承载能力，并且不仅仅满足于做连接提供商，要成为客户更好的合作伙伴，让最有发展前景的 5G 应用场景照进现实。

2. 真正需要5G的应用及其预计的商用时间

根据在过去几年积累的 5G 相关项目的经验以及对 5G 不同应用领域的深入了解，我们已经识别并分析了 60 多个不同的应用案例，其中涉及汽车业、制造业、媒体 / 娱乐业、医疗、农业以及智慧城市应用等多个领 域。

由于许多 5G 的应用场景并不仅仅依赖于连接性，因此我们依据 5G 超大数据吞吐量、超低时延、海量连接、可靠性和强大移动性等特性以及整体技术成熟度来评估这些 5G 应用。

我们还将时间纳入考虑范围，因为还未完成标准化和商用化，5G 技术在某些方面的应用成果只能在发展后期才能显现出来。

例如，除增强移动宽带外，5G 网络切片（本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的服务需求，比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分，以灵活地应对不同的网络应用场景_译者注）还需要满足有超低时延或者海量连接需求的应用场景。

相对于其他应用，增强移动宽带将会更早地实现。

根据 GSMA（Global System of Mobile communication Association，全球移动通信系统联盟），5G 网络切片最早也要到 2022 年才能投入商用。

第一个分析表明，B2C 媒体是 5G 需求度最高的应用场景，特别是在增强现实、混合现实以及移动领域。

高度自动化汽车将会影响未来的市场需求（见下图）。

需要注意的是，大多数的应用场景还需要 5～10 年的时间才能实现，而有些甚至可能需要 10 年以上的时间。

当然，这样的分析总是要用合理的怀疑态度来对待，他们研究的是天然具有不确定性的未来，而且任何预测都有可能被证明是错误的。

此外，受多种因素的驱动，各地区和市场存在着差异，并且每个应用场景都能进一步衍生出细分应用场景，这些细分应用场景在网格上会有不同的定位。

尽管存在种种缺陷，但我们相信这样的分析仍然能推动讨论的进行，并将关于 5G 应用的讨论带向比以往更深的层次。

二、重点关注以下几个应用领域1. 汽车领域

汽车行业，尤其是自动驾驶领域，被全球媒体称为最有可能的 5G 赋能领域的领跑者。

如今，在汽车行业中， 我们能够看到的是部分自动化驾驶的实现（即 Level 2，汽车能够同时做到 ACC自适应巡航和 LKA车道保持辅助， 但并不具备主动超车的功能 _译者注）。

在 Level 2 汽车运行时，自动驾驶系统会从人类驾驶员手中接管多项驾驶操作。

同时，有条件自动化驾驶（即 Level 3，在某些特定场景下进行自动驾驶。比如全新奥迪 A8 限定了十分 常见的场景——堵车，其功能叫作“Traffic Jam Pilot”交通拥堵巡航 _译者注）也即将进入商用阶段。

此外，高度自动化驾驶（即 Level 4，Level 4 汽车所配备大型激光雷达能提供极高精度和极其丰富的感知信息， 能够使自动驾驶汽车自如地处理极端工况，在开放道路上实现两点之间的自动驾驶 _译者注）汽车的驾驶者不再 需要持续地监控汽车系统的运行了。

从 2025 年起，Level 4 技术将作为汽车行业的重点发展目标，而且最终 Level 4 汽车运行所需传感器数据量之大将超出个体汽车的数据收集能力。

据预测，到 2030 年，5% 以上的汽车将高度自动化 ；到 2035 年，一些国家的汽车高度自动化程度可能将达到 15% 以上。

然而，在自动驾驶技术发展的时间线中，最大的不确定性因素并不是技术的发展，而是法律建设能否跟上自动驾驶技术应用的发展。

更高级别的自动化驾驶需要车车之间（V2V，Vehicle to Vehicle）以及车路之间（V2I，Vehicle to Infrastructure）的连接和信息交互来处理诸如协同感知、协同驾驶（例如左转）、列队（车队中两辆或者更多车辆的连接）、碰撞预警和危险警告或者拥堵警告等任务。

这种交互可以直接进行，也可以通过网络运营商进行。

尽管专用短途通信（DSRC，Dedicated Short-Range Communication）长期以来被指定用于直接通信，但基于网络运营商的 V2X 车联网（Vehicle-to-Everything）凭借其在通信范围、时延和成本方面的预期技术优势收 获了越来越多的行业支持。

基于蜂窝网络的车联网（C-V2X，Cellular Vehicle-to-Everything）能借助专用 5.9 GHz 频谱或者可用商用移动网络（LTE 或者 5G）进行直接通信。

2019 年，汽车制造商会开始在汽车中搭载 C-V2X 技术。利用现有基础设施，许多 C-V2X 车联网的应用场景或将得以实现，并在未来几年对汽车业形成关键性渗透。最终，5G 凭借其低时延和更高数据速率将在协同驾驶、交通转向和高密度列队等方面提升 C-V2X 技术的适用性和实用性。预计 C-V2X 技术的应用将会在如高速公路或者市中心等边界分明的地区开始推行。

与此同时，一旦乘客有了更多空闲的时间，车载娱乐将会极大地驱动数据需求量的增长。因此，车辆监控和软件升级也将变得越来越重要。实现这些功能需要广阔的通信覆盖范围和较高的服务容量。4G 已经实现了通信覆盖范围的扩张。在合适的频率下，范围的扩张可以由 5G 来实现。至于容量，随着时间的推移，5G 将会不断地增加。

2. 工业4.0

随着工业4.0 的发展，工厂将会变得越来越灵活、越来越自动化，而这一转变将会产生海量信息流。

鉴于 5G 的数据速率、时延、可靠性和移动性支持，将 5G 的覆盖范围扩展至工厂和园区可以实现这种转变。

与工 业4.0 最相关的 5G 应用包括对移动和固定设备的远程监测和控制、产品跟踪、机器与机器之间的闭环通信、 使用增强现实（AR）或混合现实（MR）技术助力工业设计以及制造、修理和维修活动等。

当然，5G 的超低时延还催生了将生产和组装过程的中央控制转移到云端的想法。

但是，除非工厂需要非常灵活的布局，任何需要通电的机器用电缆很容易就能通电。在严苛的工厂生产环境中，任何生产故障很容易就会造成动辄数百万美元的损失。而在这种生产环境下，电缆能够在很大程度上提升生产的可靠性。

到目前为止，虽然无线技术已经可以商用，但是无线技术仅占工业网络基数的2%～3%以及上一年度新安装网络节点数的 6%。

在无线技术将发挥作用的所有可能的工业4.0 应用场景中，工人对增强现实技术或者 混合现实技术的使用和安装在产品和像 AGV 自动导引运输车这样移动设备上的传感器似乎是最有发展前景的，也是对 5G 依赖程度最高的。

必须要注意的一点是，支持这些应用的无线技术不只有 5G，还有另一位参与者基于新IEEE 802.11ax 标准的工业 WLAN（为了更好地普及推广，无线网络标准组织 Wi-Fi 联盟将其命名为Wi-Fi 6_译者注），该技术将于 2019 年底推出，并在带宽、时延和可靠性提升等方面拥有许多与 5G 相同的特征。

工业 WLAN 适用 于 2.4GHz 和 5GHz 频段，未来可能会适用于 6 GHz 频段。

因此，工厂企业可在自己的园区内独立部署工业 WLAN。

如果 802.11ax 在 WLAN 家庭路由器或者在其初始设计目标场景体育场和火车站中应用，进而向消 费者市场拓展，那么其成本也将会随之降低。

如果将公共网络与园区网相结合，通过扩大使用规模形成 5G 设备和传感器的成本优势，并使 5G 技术更好地满足高移动性和可靠性的要求，那么与基于新 IEEE 802.11ax 标准的工业 WLAN 相比，5G 技术解决方案仍然可能存在优势。

但是现在还没有最终的结论。

3. 增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术领域

增强现实（AR）或混合现实（MR）设备很可能会成为 5G 的关键驱动力，它们如今与 iPhone 在 2007 年 4G 成功普及过程中所扮演的角色类似。

现在，还没有“方便的”且“价格合理的”增强现实或者混合现实设 备能够向市场进行大规模渗透；但是像苹果、微软、谷歌、Facebook 和三星等大公司都已经投资于这一领域。

同时，许多专业机构正在研究增强现实或者混合现实技术大规模应用的解决方案。

虚拟现实（VR）主要应用于室内的娱乐、商业和贸易活动，而将额外的虚拟信息叠加到目标视野中的增强现实技术（AR）和将这些额外信息与人看到的真实场景进行融合的混合现实技术（MR）才将真正受益于 5G 的移动性和拥有基站般强大数据处理能力的移动边缘计算。

为了使可穿戴设备更轻盈、电池寿命更持久，数据计算的重任必须要从眼镜设备转移到智能手机上，并将智能手机作为临时计算中心。

随后，一旦 5G 无线接口能够保持低时延状态，数据计算就会转由网络边缘来完成。

尽管如今 AR 和 MR 设备的实际应用覆盖工程、公共安全、设计、零售、物流、修理与维护、现场服务以及娱乐等 B2B 应用领域，但是更具广泛吸引力的消费级设备很可能要等到本世纪 20 年代才会出现。

例如，有传言称，苹果将于 2020 年推出一款绑定到手机的智能眼镜产品，而 2017 年苹果发布的 AR 开发工具包已经为这款产品的推出打下了基础。

这些智能设备是否会立即在主流市场实现爆炸式增长、成为继智能手机之后的下一个具有时代意义的产品，或者是否会像智能手表那样经历缓慢发展这些仍有待观察。

但是设备技术、 底层网络和计算基础设施所需的实质性。鉴于谷歌眼镜受到的市场阻力，公众对于这些智能设备的接受度将是一个很大的未知数。

不过，我们还是期望这些反对的声音最终将会反向转化，下一个“Pokémon Go”很可能会带来转折点。

4. 固定无线接入

固定无线接入（Fixed Wireless Access，FWA）是缩小城乡数字鸿沟的一种潜在解决方案，让所有用户都能享受高带宽和自由选择网络运营商的权利。

在世界的某些地区，例如美国，网络运营商可以使用各自的频率。

在这些地区，固定无线接入是首批部署的 5G 应用之一，这使移动运营商能够取代固定电缆运营商和固定线路运营商，以高性价比的方式拓宽其网络覆盖范围。

运营商对固定无线接入的部署依赖多种因素——由于使用频段高，固定无线接入需要良好的视距。无线信号波长短，难以穿透如墙、窗户甚至树这样的固体。

这就需要在用户所在地安装设备（指 FWT，部署于用户屋顶、挂墙或室内的固定无线终端_译者注），并需要将更多的基站安设在离用户更近的地方。

鉴于过去无线本地环路技术取得的成功经验有限，固定无线接入技术能否取得成功有待于时间检验，并在很大程度上取决于如市场竞争、建筑结构（密度、高度、材料）、接入塔许可证等这些当地市场状况。

对于在农村或者城市地区努力想要争取到良好网络信号的用户来说，固定无线接入或许是种解决方案。

对于移动运营商来说，如果在某个地区，固定线路运营商还没有采取联合行动并且该地区市场亟待竞争者的加入，那么固定无线接入或许会成为与固定线路运营商竞争的筹码。

正如我们的分析中显示的那样，评估 5G 应用的发展潜力需要从不同维度进行研究，要考虑到 5G 技术能力、5G替代技术的可用性以及5G解决方案的成熟度。

诸如“某些应用将需要5G 技术的支持”这样的陈述过于简单。即使在本文中，我们也仅仅只是触及了5G 技术应用的皮毛 ；来想要识别那些真正具有潜力的应用场景需要深入的调查，并为这些真正有前景的 5G 应用的发展做好符合现实的规划。

5. 工业厂家与运营商的合作之道

考虑到 5G 技术所需的庞大投资量以及5G 投资方向选择的多样性，移动运营商必须与客户群，尤其是工业领域的客户，进行深入交流，并共同评估哪些 5G 应用应在何时：将大的应用主题分解为具体应用、评估 5G 移动基础设施的建设需求、评估 5G 进入应用阶段需要的其他创新应用的成熟度以及确定共同的产品规划。

只有这样做，他们才能通过收取宽带连接费，或者通过成功抓住机会分到一块更大的蛋糕，来确保收获理想的投资回报。

对于 5G 工业厂家来说也是如此，他们必须认识到许多资源是有限的，例如频段、基础建设、投资基金， 并且他们必须要对首要之事做出判断。

移动运营商和工业厂家团结在一起能够共同缔造 5G 的成功，不仅仅着眼于提升宽带连接性，他们还能共同探索出 5G 应用的更多可能。

原文作者：

Axel Freyberg  科尔尼管理咨询合伙人Rolf Ho·ring  科尔尼管理咨询主管Federico Ju·ttner  科尔尼管理咨询主管