5G：商用加速推进产业机会哪？

　　5G：如何把握万物互联的投资机会？

　　移动通信领域正在呼唤5G时代带来新的增长动力。人工智能、智能驾驶、物联网、云计算和VR/AR等新技术对5G的迫切需求，叠加当下中国经济增速放缓，亟需技术创新为中国产业升级助力。可以说，5G与新能源汽车一样，将是未来市场两大最具价值的投资方向。

　　随着3GPP国际标准组织去年底确定5GNSA非独立组网标准，今年6月又冻结了5GSA独立组网标准，史上首个真正完整的5G标准正式成立。此后，中国5G频谱规划有望在9月落地，5G商用或将提前到来，这预示着建设周期将顺势到来。

　　根据信通院发布的《5G经济社会影响白皮书》，到2030年在直接贡献方面，5G将带动的总产出、经济增加值、就业机会分别为6.3万亿元、2.9万亿元和800万个。此外，受益光传输方案升级，5G光通信产业链整体受益光通信产业链整体受益；而超密集组网必然增加基站数量，将推动千亿小基站市场；Massive MIMO（大规模天线阵）和AAU（有源天线）技术的运用，天线需求相对4G时代将大幅上升。

　　从5G的特性看建设期投资方向

　　与2G、3G和4G不同，5G除了是移动通信技术上的升级，还是多种无线接入技术演进集成后解决方案的总称，除了解决人与人之间的沟通，还解决人与物、物与物之间的连接，实现万物互联。ITU在2015年举办的无线电通信全会上，将5G的应用场景划分为增强型移动宽带（eMBB）、大连接物联网（mMTC）和低延时高可靠通信（uRLLC）三类，简单点说就是，速度更快、容量更大、更加稳定低延时。

　　相较于4G，5G的断代式特点表现为速率的大幅提升。而速率的大幅提升，将导致5G基建中，部分领域的市场相比4G时代有明显的提升。

　　无线传输增加传输速率大体上有两种方法，其一是增加频谱利用率，其二是增加频谱带宽。频谱利用率（spectrum utilization）对于语音来讲，定义为每小区每MHz支持的多少对用户同时打电话；对于数据业务来讲，定义为每小区每MHz支持的最大传输速率。而频谱带宽是由信号频谱图可以观察到一个信号所包含的频率成分。把一个信号所包含谐波的最高频率与最低频率之差，即该信号所拥有的频率范围，定义为该信号的带宽。因此可以说，信号的频率变化范围越大，信号的带宽就越宽。

　　一、增加频谱宽带。

　　相对于提高频谱利用率，增加频谱带宽的方法显得更简单直接。在频谱利用率不变的情况下，可用带宽翻倍则可以实现的数据传输速率也翻倍。这很好理解：

　　1MHz到2MHz的带宽=1MHz

　　1GHz到2GHz的带宽=1GHz=1000MHz

　　现在常用的5GHz以下的频段已经非常拥挤，各大厂商不约而同想到的方法就是使用毫米波技术。高频电波利用带宽提升速率有明显的优势，从1G到4G的移动通信发展的历史看，使用的频率也是一路上扬。2017年国家工信部下发通知，明确了我国的5G初始中频频段：3.3-3.6GHz、4.8-5GHz两个频段。同时，24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段正在征集意见。目前，国际上主要使用28GHz进行试验。

　　由此，5G的一个重要特性就出来了，使用高频电波，其重要特性是高频率、低波长（波长=光速/频率）。而低波长意味着绕射能力低，单个基站覆盖面将急剧减少，这导致5G对于基站数量的需求急剧攀升，根据中国联通网络技术研究院预测，5G建站密度将达到4G的1.5倍到2倍。除此之外，对于热点高容量地区，还需要采用超密集组网，这将不断强化另外一个重要市场——小（微）基站市场。

　　二、在提高频谱利用率上，Massive MIMO（大规模天线阵列，军迷可以对比下有源相控阵雷达）技术的出现，预示着未来需要更多的天线，并将重构天线价值链。

　　因为手机天线长度与波长呈正比关系，随着毫米波技术的出现，手机天线也变成毫米级别。4G时代的MIMO技术（多入多出）技术在于，基站和手机都采用多天线接受和发送信号。进入5G时代，在现有多天线基础上通过增加天线数可支持数十个独立的空间数据流，以此来增加并行传输用户数目，这将数倍提升多用户系统的频谱效率，对满足5G系统容量与速率需求起到重要的支撑作用。

　　此外，Massive MIMO技术将重构天线价值链。在4G时代，天线的单体价值量约为2000元。到了5G时代，由于Massive MIMO和波束成形技术（简单解释波束成形技术：将大基站曾经灯泡式电磁波发送方式，改为手电筒发送方式）的应用，需要单面天线里集成64个、128个甚至更多的天线振子，而5G所用的高频率信号又需要更高性能的射频器件，因此，承载天线振子的高频PCB及高频覆铜板材料成为5G天线价值链上最受益的环节。

　　三、因为一、二中对传输速率的提升，5G的部署需要对光传输网进行升级，由两级架构演变为三级架构，光模块厂商可能做梦都会笑醒。光模块由光器件、功能电路和光接口等组成。光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

　　相对于4G接入网的基站射频处理单元RRU（Remote Radio Unit）和室内基带处理单元BBU（Building Baseband Unit）的前传和回传两级构架，5G接入网将演进为AAU、DU和CU三级架构，分为前传、中传和后传三个部分。有源天线处理单元AAU（Active Antenna Unit），由原基站射频处理单元RRU与天线合并而成，DU（Distribute Unit，分布单元）负责处理BBU物理层协议和实时服务，CU（Centralized Unit，集中单元）即将原BBU的非实时部分分割出来，负责处理非实时协议和服务。

　　简单点说，新的传输架构增加了一个传输程序。同时，对于前传部分，光模块连接DU和AAU，5G更宽的频率带宽和Massive MIMO技术，意味着CPRI接口传输速率更高，目前4G基站设备的6G/10G光模块无法满足需求，将升级到25G/40G/100G，比如，现阶段的4G Massive MIMO，根据不同厂家的产品，或者采用100G，或者2个40G，或者4个25G光模块。同时，因为基站数量的量级的增长，光模块的增量需求，将受到传输构架改变、光模块产品升级以及基站数量增长的三重影响，其增长潜力可见一斑。（光通信行业中，光纤光缆的受益情况较明显，不多描述。）

　　四、移动设备端的影响：射频、滤波器需求将大幅上升。

　　现代移动设备的无线通信模块主要包含射频前端模块，射频收发模块，以及基带信号处理器。其中，射频前端负责射频收发、频率合成、功率放大，该模块主要包括：天线开关、双工器、功率放大器、以及滤波器。其中滤波器作为对信号有处理作用的器件和电路，可以使信号中特定频率成分通过筛选进入，并同时极大抑制其他频率、无关信号的干扰。

　　5G网络高频和高密度通信将成为主流，所要求支持的无线频段数量呈上升趋势。在2012年全球3G标准协会3GPP提出的LTER11版本中，蜂窝通讯系统需要支持的频段增加到41个。根据射频器件巨头skyworks预测，到2020年，5G应用支持的频段数量将实现翻番，新增50个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频段将达到91个以上。理论上来讲，单个频段的射频信号处理需要2个滤波器。由于多个滤波器会集成在滤波器组中，而滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系。但频段增多之后，滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势，相应的价值量和销售数量都将倍增。

　　万亿市场可期

　　根据中国信通院《5G经济社会影响白皮书》预测，2030年5G间接拉动的GDP将达到3.6万亿元。按照产业间的关联关系测算，2020年，5G间接拉动GDP增长将超过4190亿元；2025年，间接拉动的GDP将达到2.1万亿元；2030年，5G间接拉动的GDP将增长到3.6万亿元。十年间，5G间接拉动GDP的年均复合增长率将达到24%。

　　《5G经济社会影响白皮书》预计2030年电信运营商流量收入所产生的GDP约9000亿元，占当年5G对GDP总贡献的31%，各类信息服务商提供信息服务将产生约1.7万亿元的GDP，占当年5G对GDP总贡献的58%。

　　5G投资规模可观，将从投资需求路径和投资供给路径两方面对社会经济效应形成正面影响。需求方面，5G网络大规模投资将直接带动先进网络设备的需求，并间接带动电子元器件、原材料、软件研发等相关需求。供给方面，5G推动社会信息化水平持续提升，高速、廉价、高可靠的信息网络将带动社会劳动生产率的提升和经济结构优化，推动经济增长。

　　根据白皮书预测，在5G商用初期，运营商大规模开展网络建设，5G网络设备投资带来的设备制造商收入将成为5G直接经济产出的主要来源，预计2020年，网络设备和终端设备收入合计约4500亿元，电信运营商在5G网络设备上的投资超过2200亿元，各行业在5G设备方面的支出超过540亿元。随着5G网络和终端的成熟，基于5G的业务的丰富，各行业和消费者对5G网络依赖度提升，互联网企业和其他垂直行业也将增加对5G的投资，以保持对5G网络的最大化利用以及提升自身信息化领域的竞争力。运营商网络设备支出预计自2024年起将开始回落，各行业在5G设备上的支出将稳步增长，成为带动相关设备制造企业收入增长的主要力量。2030年，预计各行业各领域在5G设备上的支出超过5200亿元，超过目前三家运营商每年资本开支之和。

　　本刊记者 肖俊清

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