从5G到6G：芯片背后的持久战

我们在此前关于5G的文章《超越华为，1998-2023：芯片背后的持久战》中，描述了中国移动通信行业40年来不断进步的前半段。

1G、2G时代，没人把中国当回事，我们还处于“七国八制”时代（整个移动通信市场被七个国家的八种设备瓜分），被制裁？我们没资格。

3G时代，打压仅仅局限于企业行为，企图将我国TD-SCDMA标准扼杀在萌芽阶段。

4G时代，欧洲、日本在移动互联网时代落后，只有中国、美国互联网产业正在腾飞，针对中国企业的“实体清单”已经出现。

5G时代，美国在5G方面落后于中国，制裁手段多种多样。

如今，在5G更加精彩的下半场，新的变数也不断涌现。

10月20日至21日，中国5G发展大会召开，工信部副部长张云明指出，要积极谋划5G-A技术研究、标准制定和产品研发，加快推进5G轻量化(5G)技术演进和商用部署。

10月21日晚间，华为宣布全面完成5G-A技术性能测试。（5G-A，又称5.5G。以下简称“5.5G”）

我先跟大家明确一点，相对于4G时代，大家对5G的感知没有那么强，但这并不是5G本身的问题。

5G或者5.5G作为一项技术、一个标准，解决的是技术和网络两个方面的问题。C端用户感受不强的原因有很多，包括相关应用太少、网络覆盖不够等。B端用户由于性价比低、行业整体协调不足等原因，暂时无法跟上5G在行业场景的步伐。

但5G至少需要5年的时间，而且5G技术将支撑数个万亿级产业。今天我们从三个方面来探讨这个问题：

1. 全球瞩目的技术：中美两国为何都重视5G？ 2. 知己知彼：放眼全球，各国5G概况 3. 中国5G：这些万亿级产业离不开5G

为什么5G如此重要？

5G时代的竞争是中美之间的竞争，美国在争取时间弥补5G的落后。

这背后的原因很简单：5G除了让浏览手机、玩游戏更加畅快之外，更迫切的目标是支撑和提升国家的实体经济、工业实力、军事实力，为几年后6G时代的到来做好准备。

5G标准版本的演进大约每两年迭代一次：

以5.5G为标志的第三个标准版本R20将在2028年左右完成，6G标准也将在那时正式推出，也就是说，5G的到来至少还有5年的时间。

与4G不同，我们应该把5G视为国家发展的基础设施。

● 4G时代，数字经济是共享单车、移动支付。 ● 5G时代，数字经济是5G+工业互联网、智慧城市、智慧交通。是增强国家工业实力和军事实力的基础。

5G的技术演进和系统架构如果用文字来解释的话会比较长，我们用四张图来粗略的说明一下：

1）5G发展到哪里了？

我们现在已经进入5G标准的第二阶段（R18、R19、R20）

2）5G比4G好在哪里？它会带来什么变化？

5G的三大特点是高速率、大容量、低时延。

eMBB 增强移动宽带——5G网络速度是4G网络的10倍以上，在5G网络环境下，下载一部1G的高清电影仅需1秒。mMTC 海量机器通信——4G时代，体育场馆人多的时候信号差，5G时代，大型场馆数万人同时上网，网速流畅。5G为物联网、群体无人机、产线自动控制等发展创造了良好的网络条件。uLLRC 超高可靠低时延通信——达到1ms以下时延要求。远程移动医疗、无人驾驶等都是基于此性能。

华为此次发布的5.5G，可以看作是5G与6G的衔接。

从技术上来说，5.5G比5G更快，可以实现5G10倍的传输速度。

从应用层面来看，5.5G可以在C端开拓更多应用场景，在B端进一步拓展各类行业场景。例如在C端，5.5G可以让裸眼3D体验更加流畅；在B端，5.5G可以将工业场景的低时延降低到4毫秒以内。

从产业链来看，5.5G为运营商、上游元器件厂商、手机企业等企业都带来了机会。

至于运营商，我们在之前关于5G的文章《超越华为，1998-2023：芯片背后的持久战》中写到，“建设5G太贵了”。首先，要达到4G基站的覆盖能力，必须建设更多的5G基站。其次，5G设备在空载时的功耗是单个4G基站的3倍以上。这导致运营商承受着极高电费的压力。

运营商将长期持续投入5G基础设施，5.5也有望带动更多应用场景。

至于上游设备和核心零部件，在对华为的第四轮制裁中，美国不允许向华为供应5G芯片，包括射频芯片。射频芯片的缺失将对需要大量移动终端的应用场景如“5+智能工厂”等产生重大影响。

目前，射频前端芯片产业链中滤波器等重要元器件仍被美国、日本垄断，要攻克射频芯片必须解决滤波器等元器件在产业链中的瓶颈问题。

我们根据现有的公开信息，粗略地整理了一些正在研发5.5相关产品的公司的动作。最后在技术方面，我们可以关注5G技术标准的演进，因为标准的制定在一定程度上可以揭示5G未来的发展趋势。

5G通信标准已进入5.5G演进阶段，预计2024年底完成R-18版本。

R-18版本5G在R-17版本提出的高速率、大容量、低时延三大性能特征基础上，将5G场景应用拓展至六大应用场景。

5G Rel-18是5G的第一个版本，在5G向6G演进过程中起到承上启下的作用，有一定的指导作用，可以说是未来5G场景化应用发展的风向标。Rel-18的主要特点概括如下：

● 提升垂直行业的联网能力

5G场景化应用部署移动边缘计算（Multi-Edge），简称MEC。

“边缘计算”是对垂直行业应用最有效的网络能力，80%以上的垂直行业场景化应用都可以利用边缘计算的技术手段和网络能力来解决。

“边缘计算”的概念在Rel-18版本中得到了进一步完善，支持手机终端的漫游接入，以及跨运营商接入“边缘计算”服务器，这将大大降低跨运营商组网的成本，对提升信息处理能力起到至关重要的作用。

● 加强5G独立专网组网能力

目前企业专网多采用有线以太网、无线Wi-Fi、虚拟专用网络（VPN）等作为技术手段，这些网络存在移动性差、布线困难、节点切换时间延长、信号不稳定、抗干扰能力弱等问题，无法满足行业对大带宽、高速率、安全可靠的数据传输要求。

5G通信专网（Non-），简称NPN，区别于传统电信运营商向消费者提供的公众移动通信网络。3GPP在R16中定义了两种非公网，一种是独立运行的专网（SNPN），一种是融入公网的专网（PNI-NPN）。

国内三大运营商相继布局5G通信专网市场，在推动5G场景应用建设方面积累了丰富的经验。

在海外，受美国打压华为5G设备的影响，国外电信运营商的5G网络建设普遍落后于市场需求，因此不少企业获得专用频段，用于内部5G专网建设。

在R18版本中，3GPP将进一步完善5G行业专用网络的技术，使其更加全面，增加空闲态和连接态的移动性性能，增加本地非5G网络的接入能力，提高网络切片的开放性。

网络切片（NS）是5G系统的基本功能，通过网络切片技术可以灵活、动态地部署和优化5G网络资源，满足各类场景的需求。

由于5G早期版本部署的网络切片数量不够，以及切片管理、漫游支持等技术方案过于复杂，导致网络切片的部署和应用受到一定限制。

在5G R18版本中，网络切片的相关功能将得到增强，包括当网络切片或者资源分配发生微小变化时，尽量减少业务中断带来的影响，以及提高网络切片的开放性，支持向第三方公开网络切片控制、配置等服务。

● 增加5G对人工智能和机器学习的支持

在R18版本中，AI如何有效利用5G网络数据、将AI与5G充分结合，还存在很多技术不确定性，需要进一步探索。

●5G及天空地一体化通信探索

在3GPP定义的5G通信网络中，空地一体化通信网络被统称为（Non），简称NTN，是所有涉及飞行体的网络的统称，包括卫星通信网络、高空平台通信系统、空地网络、无人机等。

5G天地一体化通信网络具有信号传输距离远、终端移动速度快、信号覆盖范围广、传输速率要求高的特点。

天地一体化通信为未来通信开辟了巨大的发展空间，目前地球表面只有不到10%的面积被移动通信基站覆盖，卫星通信可以解决更大范围的移动通信信号覆盖问题，对于应急通信、防灾救灾有着十分重要的现实意义。

R-18版本的5G支持卫星边缘计算和卫星本地交换模式，业内专家认为，完整的空天地一体化通信需要后续的R-19、R-20，甚至6G才能实现全球互联互通，成为实用功能。

●5G轻量化，实现万物互联

2023年8月29日，工业和信息化部发布最新《关于推动5G轻量化演进（）技术与应用创新发展的通知（征求意见稿）》。

5G轻量级（），简称轻量级技术，是3GPP定义的5G万物互联技术。轻量级技术在保证5G基本功能和性能的前提下，降低部分系统指标，降低终端的技术难度，从而有效弥补传统5G设备成本高、功耗大的缺陷。

5G技术具有以下特点：

1）减少终端设备天线的接收和发射端口数量。2）降低5G基站设备的功耗。3）降低传输的最大带宽。4）适用于对传感器数据采集带宽和时延要求不高的场合。5）适用于速率在50M/s以下的终端或可穿戴设备。

5G无论在技术标准、芯片技术还是产业链方面，都还需要通过试验不断完善，未来5G场景化推广应用将在5G+智慧能源、中速物联网、智能制造、智慧城市、元宇宙等领域有着广阔前景。

由于Rel-18版本涉及领域广泛，标准研究中涉及的方向和项目很多，例如终端省电、低碳设计、联觉、多模态通信、元宇宙等等，本文就不一一赘述，还有待进一步观察。

知己知彼：各国5G争夺战结果如何？

美国：对内加大投资，对外制裁打压

2019年，特朗普称：5G竞争已经开始，美国必须赢。

2023年，拜登表示：他将投资超过424亿美元，在7年内实现5G目标。

中美5G竞争仍在加剧，目前中国处于领先地位。

事实上，美国5G比中国5G早半年打开商用大门，但由于误判和选择了错误的技术路线，导致美国5G无论在网络速度还是用户规模上都落后于中国。

美国背靠高通、AT&T等一大批通信巨头，但其5G移动通信频谱分配相对复杂，各国通常用于5G通信的频段都被美国政府部门占用，迫使美国必须使用更高频率的毫米波频段用于5G。

毫米波的传输速率更快，但其缺点是在空中的传输损耗较大，需要更密集地建设基站，导致成本大幅上升，这让美国5G通信的覆盖范围极为有限。

为了追赶中国的步伐，美国5G市场未来几年将加大投入，而美国又对华为实施多轮制裁，试图拖慢我们的发展。

欧洲：全面落后，或转向光明

2023年在西班牙巴塞罗那举办的世界移动通信大会上，一位北京记者突发奇想：对多个国家飞机需中转的机场进行移动宽带速度的实地测试。

国际机场是一个国家的门面，其移动通信网络一般都是稳定可靠的。

记者首先测试了北京大兴国际机场，下载网速高达900多Mbps，随后又测试了布鲁塞尔国际机场，下载网速为，虽然比大兴国际机场慢了不少，但也属于正常的4G网速。

当我们抵达西班牙巴塞罗那国际机场时，下载速度为27兆字节，对于4G通信来说，这是一个相对较低的水平。

随后，记者在巴塞罗那世界移动大会会场新闻服务中心进行了测试，手机通讯速度和酒店WiFi速度都在10兆左右，对于习惯了国内5G网络的记者来说，这仿佛回到了石器时代。

连续几天，展会现场新闻中心大厅的网速更是让人抓狂，新闻中心的网速只有10K左右。记者调侃道：“世界移动通信大会现场这里的网速都这么差，城市边缘地带的网速就更不用说了。”

这其实是除中国以外很多国家的普遍现象——国际机场和城市中心是当地网速最快的地方，而远离城市的偏远地区互联网建设滞后，网速极慢。

这背后的原因其实很简单。

本来2019年，包括英国、法国、德国在内的欧洲很多国家都使用了华为的设备，但在美国的压力下，欧洲很多国家都放弃使用中国的通讯设备，2020年英国又将中国通讯公司列入黑名单，这让英国每年的5G建设成本大大增加。

欧洲现有的通讯设备陈旧、电信基础设施投入不足（欧洲运营商多为私人公司，根本不愿意在人口稀少的农村地区建设基站）进一步加剧了目前欧洲很多国家网速慢的困境。

再加上各个国家人口相对较少，市场规模有限，欧洲已经完全退出5G时代。

今年6月，英国通讯媒体道达尔幡然醒悟，忍不住在一篇文章中将针对中国通讯公司的禁令形容为“皮洛士式的胜利”。皮洛士是希腊历史上一位以“伤敌一千，己方一千”而闻名的国王。

2023年世界移动通信大会上，气氛开始发生微妙变化。欧洲各国政府首脑和电信运营商再次对来自中国的5G设备表现出新的兴趣。不少欧洲运营商代表来到华为、中兴的展台，合作意愿日益增强。

今年6月，德国电信宣布将继续向中国企业采购通信设备。

我相信中国先进的5G设备可以为提高欧洲通信水平作出贡献。

日本：习惯性犯错的科技树

与欧洲一样，日本原本在5G上拥有先发优势（日本2015年进行5G试验，2019年日本三大电信运营商NTT、KDDI、软银等多家公司获得5G频谱），但日本习惯性地选择错误的技术树，导致其5G严重落后。

首先，与欧洲一样，日本的通信市场以民间组织和企业为主，面对5G通信市场的巨额投资，缺乏政府的有力支持。

其次，日本缺乏量产5G设备的能力，其移动通信设备制造商一直是爱立信、富士通、华为、NEC、诺基亚、三星等供应商。

第三，日本追随美国脚步，拒绝接受中国华为、中兴等企业先进的5G通信设备，导致日本在5G网络建设成本和产业链上严重落后。

日本计划在2023年底实现60%人口覆盖，2024年完成全国5G网络覆盖。

面对多家5G通信运营商竞争的现状，日本政府出台基础设施共享指南，希望通过建立多厂商共建共享的基站设施，缓解运营商5G投资压力。但从实施情况来看，并未取得预期效果。通过这样的协调，无法避免5G网络基础设施的无序竞争。

韩国：大部分5G应用仅能在4G网络环境下使用

韩国也是全球最早实现5G商用的国家之一，2019年韩国三大移动运营商SKT、KT、LG U+均宣布提供5G商用服务。

2021年韩国5G用户数为2000万，2022年5月韩国5G用户数为2400万。

韩国5G场景应用主要集中在云游戏、视频点播、高清视频、体育赛事转播、VR/AR沉浸式体验等方面。韩国移动通信运营商利用5G套餐低于4G套餐的价格优惠，增加5G用户的粘性，最终导致韩国用户每户平均5G流量远高于4G。

但整体来看，韩国5G场景化商用仍处于早期阶段，由于5G覆盖率较低，大部分5G应用只能在4G网络环境下使用，整个5G场景化商用市场还未被激发出来。

韩国政府也大力支持5G建设，将沉浸式内容、智能工厂、无人驾驶汽车、智慧城市、数字健康五大核心服务确定为“5G+”战略的目标产业，目标是到2025年底将5G网络覆盖率提升至70%。

据全球移动设备供应商协会最新统计，截至2023年3月底，全球156个国家和地区的524家运营商正在投资5G，全球5G移动用户数已超过10亿，占移动用户总数的12.1%，网络覆盖全球近30%的人口。

各国都争相抢占5G商用制高点。

中国：这些行业都离不开5G的支持

前面我们讲了，虽然目前大家对于5G的感知还不强，但是5G对于国家实体经济转型升级的赋能作用极其重要。

工信部数据显示，截至2023年6月底，我国已建成5G通信基站超过293万个，5G手机用户数超过6.76亿户，5G移动工业物联网终端数量超过21.2亿端口。

5G场景化应用构建了如下技术生态？并开启了未来万亿级的全新市场空间，包括自动驾驶、智慧港口、智慧医疗等多个行业。

未来3到5年是5G场景化应用的关键时期，将开辟出巨大的新蓝海。下面就5G支持的几大行业和现有的典型案例进行简单介绍和分析。

智慧港口

国际贸易的90%由航运业承担，我国港口规模位居世界第一。

交通运输部发布的《2022中国航运发展报告》显示，2022年，全国港口货物吞吐量156.8亿吨、港口集装箱吞吐量近3亿标准箱，同比分别增长0.9%和4.7%，与十年前相比分别增长33%和56%。

但国内港口也面临由“重人工、低效率”向“高效自动化、无人化”转型的挑战。

一切都指向智慧港口，智慧港口将成为国家综合国力的体现。

智慧港口预计每年可为我国腹地航运物流创造300多亿元的价值，同时借助自动化流程、能源结构优化等，未来港口每年可减少硫氧化物排放数万吨、氮氧化物排放约1万吨。

中国智慧港口市场分为内陆智慧港口和沿海智慧港口，其中沿海智慧港口占比超过60%。其中，我国集装箱吞吐量最大的智慧港口是上海港和舟山港，它们的无人集装箱卡车、智能闸口、高密度物联网、高效机械作业等都依托于5G技术。

我国“5G+智慧交通推动港口智能化”的典型例子是“上海洋山深水港智能重卡项目”。

上海移动配合上海洋山港区智慧港口建设，打造覆盖跨海大桥、车路协同的5G网络支撑能力，提升港口码头在港口物流、运输、安防监控等各方面的全方位运营效率。

中国移动利用“5G+北斗高精度定位”系统对上海洋山港区进行全覆盖，网络容量达到上行100M速率、下行1G速率，实现了无人驾驶自动管控、卡车车队自动识别、自动避让等功能，大大提升了洋山港的吞吐潜力。

船舶制造、智能船舶

高端船型正在成为全球市场未来发展重点。

先看LNG船，目前我国沪东中华、江南造船、大连重工等公司均有接到大型LNG船订单，2023年我国天然气船完工量占比为2.3%，新船订单量占比为8%，其中天然气船完工量占比较2022年同期提升0.9个百分点。

我们再来看智能船舶，智能船舶是未来全球智能航运的关键​​，智能船舶包括智能航行、智能机舱等多项功能，全球智能航行技术的发展和应用离不开5G技术和软件信息系统的发展。

此前，江南造船（集团）有限公司、上海联通、上海交通大学共建5G智能制造创新实验室，共同推进5G专网+协同制造智能化改造项目，利用5G智能应用和5G网络，推动船厂数字化转型。

厂区内部署了千兆5G虚拟专网，保证了各站点数据传输的实时性、可靠性，实现了整个江南造船厂人、机、物要素的无缝对接。首次建成5G+卫星海陆空一体化通信系统，保障了海试船舶运行数据的上传，打通了船舶建造各环节的产业链，提高了生产效率。

自动驾驶、智能电动汽车

自动驾驶：仅2022年，国内自动驾驶汽车行业共发生141起投资事件，累计披露融资额超300亿元。

智能电动汽车：2022年中国智能电动汽车销量将占新能源汽车一半以上，并带动地图定位、智能底盘、智能座舱、车载半导体等多个产业。

这些行业对于网络速度和时延有着极高的要求——需要快速、准确地与人、机器进行交互。例如自动驾驶对于信号覆盖的要求极其苛刻。然而，我国5G信号覆盖不够，导致自动驾驶相关测试集中在极小的区域（部分科技公司直接开发L4自动驾驶，在一些城市道路和特定场景进行测试），无法大规模推广，这暂时极大地限制了5G场景应用的推广。

智能矿山——万亿美元的市场

中国煤炭工业协会数据显示，今年一季度我国原煤产量达11.5亿吨，同比增长5.5%，值得注意的是，其中约40%来自智能化产能。

但一方面，与煤矿智能化相比，包括我国几大战略矿产矿山在内的非煤矿山智能化建设还参差不齐。

另一方面，我国矿区大多远离城市、地处偏远，面临“老龄化、用工荒、招工难”等难题——智慧矿山、智能矿山是我们必走的路。

目前，各大矿业公司的运输设备，如载重量60吨的“宽体卡车”、超大型“矿用卡车”等市场价格都在几百万、几千万元级别。也就是说，仅现有煤矿市场改造规模就足以构成万亿元市场，智能装备市场规模更是高达数千亿元。

煤炭行业首个5G场景应用平台是华为打造的5G智慧矿山应用管理系统。

航空航天——万亿美元的产业链

我国航空航天行业的工业链规模超过了1万亿元人民币，涉及各种领域，例如航空技术研发，航天器制造和航天器运营。

特别是，由商业发射车代表的商业航天行业正在迅速发展。

5G帮助中国航空业的典型例子包括由中国移动和中国东部航空公司建造的“智能维护中心”，以及中国和Comac部署的“ 5G智能工厂”。

中国已完成5G网络的覆盖范围，并在COMAC工厂内完成了MEC Edge计算节点的部署。

●根据中国的5G网络服务，COMAC通过AR/VR实现了整个工厂的实时上传，支持跨区域远程实时在线协作，实际上可以有效地提高了生产和R＆D的多个链接的技术迭代能力，并将R＆D的R＆D成本降低了30％。

●通过5G云数据共享和研发实验资源的集成，在大型飞机的研发过程中处理技术问题的速度已有效提高，大型飞机研发和制造的生产效率得到了改善，并且生产周期的短路短缺约20％。

智慧医疗

智能医疗保健的应用主要反映在智能医院，远程医疗，健康管理，物联网和医疗数据分析中。

在2022年世界5G会议的主要论坛上，与福丹大学（Fudan ）隶属的医院共同开发的“ 5G建筑下的超便宜的混合现实颅手术导航系统”被选为基于5G现有应用程序的前十名案例之一。

在5G技术的支持下，我们意识到了超便携式混合现实颅手术导航系统的研究和开发，该导航系统可以将神经外科医生的手术导航率和准确性提高20％至30％。

工业互联网

数字经济正在成为加强和补充中国工业连锁店的新引擎。

截至今年9月底，全国有7,000多个“ 5G+工业互联网”项目。

从工业链的角度来看，工业互联网的上游包括多个行业，例如MCU芯片，传感器，机器视觉，工业机器人和通信设备。

其中，中国MCU市场的规模将在2022年达到390亿元人民币。中国传感器市场的规模将在2022年达到3183.8亿元人民币。中国机器视觉市场的规模将在2022年达到168.88亿元人民币，同比增长22.2％。

工业互联网的中游包括主要平台和相关解决方案公司。

在我国工业互联网设备市场中，国内替代的空间很大。

国内制造商主导了该平台。

华为工业互联网平台：基于操作系统，它还介绍了华为的人工智能预培训的大型模型，以支持行业大型模型对不同的场景的适应。

阿里巴巴云SUPET工业互联网平台：阿里巴巴云SUPET工业互联网平台再次被选为2022年MIIT的杰出和成功的跨行业工业互联网平台列表。这表明，阿里巴巴云SUPET的价值和潜在能力已在国家一级认可。

海尔创建了KAAS工业互联网平台：它将公司的产品设计从以自我为中心到满足用户需求的中心。

在今年第14届全国人民代表大会的第一届会议上，工业和信息技术部长说：我的国家建立了世界上最大，技术上最先进的5G网络，下一步是维持5G沟通发展的良好动力。

在促进5G方案的应用程序中，仅依靠电信运营商和设备制造商的投资，我们需要更多的大学，软件开发公司，系统集成商和支持设备制造商的参与，以促进5G基于5G的应用程序项目，并在下一2至3年的时间内投资超过1000万美元。

结尾

当5G时代刚刚开始时，超级大国禁止华为列入实体名单，无情地切断了全球合作的桥梁，5G通信标准已经进入了5.5G的演变阶段，世界肯定会再次引入5G浪潮。

中国移动通信的发展历史一直是闯入封锁和压制的巨大斗争历史，以及中国国家的自力更生。

各个层面的国家和政府都涉及各种政策，以促进5G场景的实施，所有的生活都在拥抱5G，并寻求5G通信的最佳切入点。