我国5G区域发展指数研究

  • 来源:中国计算机报
  • 关键字:5G产业,5G战略,美国
  • 发布时间:2020-11-19 07:52

  本研究报告阐述了全球5G产业发展现状,从5G发展环境、基础设施、技术研发、产业生态和融合应用五个维度构建了5G区域发展指数指标体系,并对省级行政区和七大区域5G发展指数结果进行了全面分析,同时提出了发展展望及建议。

  全球5G产业发展情况

  美、欧、韩、日

  5G战略和具体政策各有侧重

  美国一贯重视制定国家顶层战略推动产业发展,美国在多份战略文件中都针对5G进行了强调:2017年的《美国国家安全战略》将5G上升到国家安全的战略高度;2019年,FCC推出5G加速发展计划,致力于从更多频谱市场化配置、优化基础设施政策、更新旧的法律规章三个层面着力,打造5G研发与产业商用战略核心,强化美国本土5G技术优势。欧洲国家以工业4.0建设为重点着力发展互联的5G网络,密集发布一系列战略和举措,例如:欧盟5G行动计划、《下一代移动技术:英国5G战略》《德国5G战略》《法国5G发展路线图》等。欧盟关注5G网络带来的潜在安全风险,2019年发布了《欧盟5G网络安全风险评估报告》要求成员国进行5G网络安全风险评估并给出了应对措施。韩国抓住了5G产业机遇,率先提出5G基础设施共建共享的模式节约5G建设成本,从而领跑全球5G商用进程。日本反思产业界在抢抓5G机遇方面的教训,提出了与美欧国家进行战略合作,发力“后5G”技术,从而实现反超的战略计划。

  各国竞相部署

  5G网络和终端设备

  韩国和美国于2019年4月争先恐后商用5G,打响了全球5G正式商用的“发令枪”。在美国5G加速发展计划的指导下,FCC持续更新修订国内基础设施建设相关政策,优化基础设施建设审批流程,支持私营企业参与5G网络基础设施投资和建设,加快了本国5G网络建设进度。韩美的率先商用迫使原计划于2020年正式商用5G的国家纷纷加速5G商用进程,欧洲国家的电信运营商借助欧盟一体化优势,几乎在英国、爱尔兰、西班牙、德国、意大利、波兰、匈牙利等多个欧洲国家同时推出5G套餐。中国也在2019年底正式推出5G套餐。GSMA数据显示,截至2020年第一季度,全球范围内共有62家运营商在32个市场推出了商用5G网络。其中,提供移动5G服务的有57家,提供固定无线接入的有25家。预计到2025年,5G连接总量将达到17亿,其中,中国将占总数的47%。2020年,5G手机的出货量已经占总出货量的37%,预计在全球范围内,中国的5G基站总数占比将超过50%。

  各国积极推动

  5G技术研发和标准制定

  2018年5G第一版标准R15冻结后,世界各国和通信产业界仍持续推进5G后续标准的出台和5G产业的可持续发展。2019年12月,3GPP RAN第86次会议对于5G演进标准R17进行了规划和布局,面向网络智能运维的数据采集及应用增强、多播广播、面向赋能垂直行业的精准定位、NB-IoT及URLLC增强等业界关注的重点问题设立了23个标准项目。2020年7月3日,3GPP宣布5G第一个演进标准R16冻结。R16增强了5G的功能,还提出了通信基础设施的降本增效。根据IHSMarkit的预测数据,美国、中国、日本、德国、韩国、英国和法国将处于5G发展的前沿。美国成为有望主导5G研发与资本性支出的国家之一,投入资金将达到1.2万亿美元,约占全球5G资本投入的28%,而中国紧随其后,占24%。

  外国运营商重点探索

  B/C类应用落地

  国外运营商的应用探索重点各有不同,在VR/AR和超高清视频方面,韩国推出了独特的VR/AR社交应用、VR娱乐节目直播、VR主题公园互动游戏等,并推出了世界上第一台5G 8K电视;美国重点打造AR体育场馆和体育节目直播;日本重点开发5G体育赛事转播系统,在高速列车上进行了5G 8K视频传输测试。在车联网方面,美日韩均开展了基于5G的无人驾驶汽车试验甚至道路測试。智能工厂方面,韩国运营商和制造企业合作开发5G智能工厂和5G联网机器人等。欧洲企业和日本运营商合作利用5G技术进行工业4.0测试。美国也与多个国家合作在美国开展5G智能工厂相关的制造和创新。在全球范围内,除了VR/AR和超高清视频方面的5G融合应用已正式商用外,其他5G融合应用的商用时机还未成熟。

  我国5G产业发展情况

  国家与地方政策

  持续推动产业发展

  国家在战略层面对5G的建设和发展给予高度重视。《“十三五”规划》要求,加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施,积极推进5G商用。国务院发布的《国家信息化发展战略纲要》要求2020年我国5G技术研发和标准制定要有突破进展。2020年3月24日,工业和信息化部发布了《关于推动5G加快发展的通知》,明确指出加快推动主要城市5G网络建设等举措。省市级政府陆续加快出台5G相关政策。2019年,北京、江西、陕西、浙江、江苏等地方政府均印发与5G发展相关的规划,提出诸多利好政策,给5G快速发展铺路。在5G应用方面,目前,地方政府主要聚焦于自动驾驶、健康医疗、工业互联网、超高清视频、AR/VR以及智慧城市等领域。截至2020年6月底,我国各地方政府共出台5G政策文件累计超过210个;省级行政区出台政策累计66个,占5G地方政策总量的31%以上,为5G发展营造了良好的政策环境。

  网络建设规模与投资规模

  不断扩大

  自5G商用开始,我国5G网络建设规模持续扩大。目前,我国5G基站数量已达到15万个。中国移动一直保持在国内5G领域的建设领先地位,现已完成5G工程一期建设,现有5G用户数量也是最大,计划2020年内建设30万个5G基站。中国电信在用户数方面超过中国联通成为第二,同时还与中国联通采用5G网络部分共建共享模式降低成本,二者也将在年内部署至少25万个5G基站。综合来看,三大运营商今年累积计划开通5G基站55万个,如果计入广电的基站建设数量,我国今年的5G基站规模将达到约70万个,较2019年增长将超过400%。5G网络建设规模和投资规模相辅相成,增长趋势一致。2020年,三大运营商计划投入5G的资本开支超过1800亿元,是去年的4倍,几乎与网络建设规模增长趋势相当。运营商与市场化投资机构也纷纷打出合作牌,设立了总规模超过千亿元的各类5G产业投资基金,支持5G上中下游各类企业发展建设5G。

  专利创新与技术测试方面

  主动出击

  我国抢抓5G技术研发和标准化的话语权。2016年,我国正式启动5G研发技术试验,努力推动全球统一5G标准。2019年9月数据显示,我国5G标准必要专利数量位居全球第一。在刚刚冻结的R16标准中,我国主导的技术标准达到21个,占比超过2/5,位居第一。专利和标准的领先地位表明我国在5G创新和发展方面的努力获得了国际认可和回报。目前,我国以企业为中心的5G专利占全球5G专利总量的1/3。其中,华为的5G专利数量为世界第一,中兴位列第三。2020年1月,我国首批14项5G核心标准正式发布,标志我国5G产业逐步成熟。国内企业5G核心研发和网络测试进展颇丰。华为发布国产5G手机处理器麒麟990;紫光展锐发布首款国产5G基带芯片春藤V510;中国移动在2.6GHz、4.9GHz频段5GSA组网测试方面加速。

  5G多个试点示范

  加速商业应用落地

  5G应用示范成为5G规模化商用的“试验田”。我国以三大运营商为主体,持续开展5G应用示范工程建设。通过应用和服务企业的积极参与,5G已衍生出多种多样的应用场景,如超高清视频直播、VR/AR、车联网、工业互联网等。“5G+直播”是最快最广实现落地的融合应用,特别是视频、游戏等4K、8K级细分领域。2019年国际乒联赛运用5G技术进行了多视角直播。“5G+工业互联网”应用在企业生产线和厂房中使用,助力数字制造和智能制造发展。“5G+智慧XX”试点在诸如营业厅、银行、社区、惠民机构等场景下也纷纷探索可行性,提高工作效率和用户体验。运营商和设备商广泛探索5G商用模式。随着5G正式商用,三大运营商均改变了4G时代的不限量套餐,普遍采用了“流量+网速+权益”的5G模式,且资费不相上下,预期未来面向大客户的5G业务才是收益的重点来源。在国内5G商用化进程中,运营商和5G设备企业不断与各行各业深化合作,共同探索5G商用模式。

  我国5G区域发展指数体系

  评价体系

  1.构建原则。

  整体系统性原则:指标体系要从宏观与微观不同维度反映各省市5G整体发展潜力,指标包含技术、经济、社会及生态等领域特征和发展变化趋势。每一个一级指标由不同二级指标组成,具备层次性,指标间相对独立却又互相联系,即使某一项指标数据减少,也要保证结果及变化趋势的高可靠性。构建由宏观到微观层层递进的评价体系。典型代表性原则:选取的指标不一定过多过细,要具备一定的代表性,能突出反映某一项能力或者水平,呈现区域或者产业独有的特色。指标间相互关联性不要太强,避免统计重复,要具备一定独立性。同时考虑到动态变化的特性指标,在采集时注重若干年度的变化数值,准确反映动态发展的趋势。

  科学可操作原则:指标的选择要反映出真实关系,数据获取来源可靠,尽量通过官方及易获得的渠道采集数据。数据统计尽量做到简明扼要、微观性强、便于收集,计算量度和计算方法要统一,最终结果呈现方式实现可操作性和可比性,便于对比和分析。

  2.评价方法。

  对5G区域发展潜力的评价采用效用函数综合评价法。首先对指标数据进行采集和无量纲化处理,获得单向指标无量纲化评价指数,再按照加权平均获得各省市区域发展潜力综合评估指数并进行结果的评价分析。

  3.指标体系。

  基于各省市政策环境推动以及5G产业发展特性,从5G发展环境、5G基础设施建设、5G技术研发能力、5G产业生态和融合应用五个角度构建5G区域发展指数评价体系,一级指标5个,二级指标选取17个,数据的采集和处理遵循评价体系的整体系统性、典型代表性和科学可操作性原则。

  5G发展环境,2020年以来5G新基建政策红利全面释放。地方政府積极响应,依托本地经济基础和行业需求,密集政策文件,营造5G良好发展环境。5G产业链长、涉及领域广、行业投资大、回收周期长,良好的政策环境、经济实力和用户基础是产业发展基本保障。本指标主要从各省市经济基础和政策推动力度来进行评价,包括各省市政策数量、人均GDP、移动用户数三个具体指标。

  5G基础设施建设。当前,以5G为领衔的新基建带动产业界新一轮投资热潮,地方政府将进一步把握机遇,强化5G、大数据中心、AI等新型基础设施建设力度,充分发挥5G等新型基础设施的规模效应和带动作用,持续推进新旧动能转换、培育经济新业态新模式。据相关数据测算,到2025年,我国5G网络建设投资累计将达到1.2万亿元,带动产业链上下游以及各行业应用投资超过3.5万亿元。本指标主要从加大5G基站建设力度、提升网络覆盖率进行评价,包括5G基站已建数量、2020年基站规划数和5G网络覆盖率三个具体指标。

  5G技术研发能力。创新性产品和创新性技术是我国经济前行的强大动力,5G作为新一代通信技术的核心驱动,成为推进互联网、大数据、人工智能等与经济社会的深度融合的重要突破点。强化5G关键技术突破,强化科研能力创新,是各地5G产业必不可少的环节。从科研投入、研发能力、创新成果等方面进行评价,具体指标包括科技支出在地方财政中占比、年R&D资金投入占比、5G研发机构数量、相关专利申请及授权数量、5G国家省市级科技成果奖项、通信领域专业重点高校数量。

  5G产业生态。企业是经济发展的主角,发展5G新业态新模式,培育具备核心技术竞争力和发展潜力的龙头企业,打造优质产业集群,实现创新链、产业链、资金链、政策链的精准对接,形成优势互补、协同发展的产业生态格局格局,是实现5G是我国巩固5G现有成果、抢占未来产业发展优势的重要抓手。主要从企业引培、产业集群和公共服务能力等方面进行评价,具体包括5G重点企业数量、5G产业规模、公共服务平台数量三个指标。

  5G融合应用。5G将在制造业、农业、金融、教育、医疗、社交等垂直行业培育一系列新的应用场景,赋能经济高质量发展。目前,各省市已经在工业互联网、智慧城市、车联网等领域规划布局了一系列试点应用,打造了一批特色5G产业园区。主要从5G试点示范项目和产业园区、典型行业5G场景培育等方面进行评价,包括试点示范建设和应用场景打造两个指标。

  指标详细说明

  5G政策数量:指各省区市主要针对5G网络部署、产业发展和融合应用出台的政策规划数量。主要体现政府部门对5G发展的支持力度。政府政策能够为5G的发展提供源源不断的动力,为5G技术的未来走向提供指引,有效地配置社会资源,优化5G产业的发展格局。

  人均GDP:人均GDP反映各地经济发展程度,是各地规划5G网络部署和推进5G应用的重要参考。

  移动用户数:指各地移动电话用户总数,可以反映未来转化为5G用户的潜力。

  5G基站已建数量:直接反映各地当前5G网络部署规模,是开展5G相关产业发展和5G应用推广的基础。

  2020年基站规划数:2020年基站规划数是5G网络部署的近期目标,能够较准确的反映各地推进5G网络部署和产业发展的投资及支持力度。

  5G网络覆盖率:指5G网络覆盖区域人口占比。反映当前地区5G网络建设的密度及水平。

  科技支出在地方财政中占比/年R&D资金投入占比:指地方财政支出中用于科技活动的多少,可以反映出地方政府对科研创新的重视程度,侧面体现出当地创新潜力。

  研发机构数量:可以凸显部分核心竞争力,是产业可持续发展及品牌打造的重要引擎。

  相关专利申请及授权数量:发明专利最能体现一个地区的自主创新能力,被业务普遍认为是衡量一个地区科研产出质量和市场应用水平的综合指标。

  科技成果奖项:体现创新能力的加分项,凸显地区技术水平高、创新性突出、国际竞争力强的科技成果。

  通信领域专业重点高校数量:能一定程度上反映当地科研能力、资金水平和人才储备方面的基础水平。

  重点5G企业项:当地5G重点企业数量,凸显当地5G产业生态实力与主体强弱、量级。

  5G产业规模项:规划中5G产业规模将要达到的目标(亿元),体现当地发展5G产业的潜在能力以及社会对5G产业能够达到目标的信心。

  公共服务平台项:当地支撑企业和产业发展的公共服务平台数量,在一定程度上体现对5G产业发展的支撑能力。

  应用场景培育:体现当地5G应用场景的培育力度和总体水平。

  试点示范建设:凸显当地在工业互联网、车联网等行业领域的试点示范成效以及国内影响力。同时5G产业园区/基地也可以反映当地5G产业集聚发展的潜力。

  省级行政区5G发展指数结果分析

  5G发展综合指数

  5G发展区域差异明显,与地区经济发展水平基本正相关,从东部沿海省份到西部区域呈现逐渐降低的趋势。发达省市优势明显。第一梯队广东、江苏、浙江、北京、上海、山东均是经济发达省市,5G产业基础雄厚,信息通信技术人才集中,5G建设超前,应用广泛。其中,广东省5G发展指数位居全国首位。中西部地区发展相对滞后,湖北、四川、河南、安徽、重庆及湖南等在5G产业发展方面积极缩小和发达地区的差距,潜力可期。后期在“一带一路”建设背景下,中西部地区在基础设施建设、资源开发等方面享有后发优势。

  5G发展环境指数

  发展环境指数由5G政策数量、人均GDP、移动用户数三个二级指标构成,反映5G发展的政治经济环境。从指数排名情况看,基本呈现从东部到中西部逐渐降低的趋势。广东、江苏、北京、上海、浙江、山东、福建等东部沿海发达省市居于领先地位,具有较好的经济、政策、交流环境,为5G商用的发展准备了较好的基础环境。河南、四川作为中西部经济人口大省紧随其后。分指标来看,绝大部分省份都出台了5G专项政策,广东、江苏、山东、河南、四川等省份在移动用户数方面优势较大,北京、上海在人均GDP方面领先优势较大。

  5G基础设施建设指数

  5G基础设施建设指数由5G基站已建数量、2020年基站规划数和5G网络覆盖三个二级指标合成。总体来看,广东、浙江、江苏三个沿海发达省份和北京、上海等四大直辖市形成第一梯队。分指数来看,广东、江苏、浙江这三个沿海发达省份在5G基站已建数量和2020年基站规划数方面均位列前三,四大直辖市则在网络覆盖率方面具有领先优势。河南、山东、贵州、山西、湖北、四川、江西形成第二梯队,基础设施建设指数也比较出色。

  5G技术研发能力指数

  5G技术研发能力指标主要包括科技支出在地方财政中占比、年R&D资金投入占比、5G研发机构数量、相关专利申请及授权数量、5G国家省市级科技成果奖项、通信领域专业重点高校数量6个二级指标,从指数得分来看,各省市技术研发能力差距较大,广东、北京、江苏位居前三,上海、浙江和山东紧随其后,均属于第一梯队,上述省市在资金投入、技术水平、创新成果和人才储备方面均占据绝对优势。对中西部地区而言,湖北、四川、安徽、陕西等地区也具备较好的基础,未来发展潜力可期。

  5G产业生态指数

  5G产业生态指标由5G重点企业、5G产业规模、公共服务平台3个二级指标合成。从指数得分来看,各省呈现阶梯化差距,广东省得分最高,第一梯队还包括浙江、江苏、北京、湖北、四川、福建等省市;第二梯队包括山东、上海、湖南、安徽、河南、辽宁、广西、重庆、江西等省市。广东省5G产业布局完整、产业发展迅速、产业集聚度明显。以珠三角城市群为核心,广东省对内外均具备优势5G市场基础,5G企业众多,具备成熟的核心件研发和设备制造基础。5G重点上市企业主要集中于广东、浙江、江苏、北京、湖北、四川一带,这些省份的通信产业基础良好。此外,排名靠前的省份也十分注重5G公共服务平台的搭建和应用,通过众创空间、孵化器/加速器等载体实现企业的快速孵化,通过人财物的优化管理和配置为5G企业提供更方面的支撑和服务。

  5G融合应用指数

  5G融合应用潜力指标主要包括试点示范建设和应用场景培育两个二级指标,从指数得分来看,东南部与中西部都取得一系列突出成果,江苏、广东、上海、浙江和北京分别位列第一梯队,山东、河南、湖南、湖北、重庆、天津、安徽和贵州位列第二梯队。分项指标来看,在场景培育方面,各省市均积极推进5G融合应用场景的打造,上海体量和质量优势突出,位列第一,具备先发優势。在工业互联网试点示范项目建设、车联网试点示范项目建设及5G产业园建设中,江苏、广东和北京位列前三,产业集聚发展形成一定规模,潜力可期。

  相关启示及建议

  政府层面

  推动关键核心技术突破。一是加大政策及资金支持,加快关键核心技术创新突破。二是构建材料及芯片、软件及系统、产品测试及研制等多方企业合作的生态体系,建立核心产业创新链,强化全球研发能力。

  加强5G产业链安全问题研究。制定国产替代空间较大的细分领域工作台账,细化产业特点、时间周期和措施建议并逐步落实实施,切实增强产业链上游协同复产复工动能。

  深入推进国际交流与合作。持续推进我国5G知识产权保护,加强在世界知识产权组织框架下的沟通对话。同时,依托已有的双边和多边合作框架,加大我国5G产品体系的外向输出,持续带动全球5G原材料、芯片及模组、器件等产业的消费需求。

  多渠道解决5G网络建设资金缺口问题。借鉴中国联通混改的成功经验,进一步引入社会资本参与5G网络建设。制定切合各运营商实际需求的2G/3G退网方案,加大退网力度,精细化降低企业OPEX费用。同时采取专项财政补贴、专项产业发展基金等方式,缓解运营商5G建网的资金压力。

  企业层面

  推进5G共建共享向纵深发展。持续推进运营商、铁塔公司与电力、能源、铁路等部门杆塔资源共建共享联动,深化通信配套设备的共享。以铁塔公司为实施主体,从铁塔向机房、站点动力设备、通信电源、天线、杆路等逐步实现共建共享。同时建立切实可行的商业运营模式,重点聚焦网络建设出资比例、网络资源分配以及后期运维成本投入等多个运营商关切的问题。

  鼓励共建5G合作平台。支持运营商牵头成立5G产业合作交流平台。汇聚智能制造、车联网、智慧家居、智慧城市等各垂直行业的优势资源,为通信业与各垂直行业提供面对面需求对接的机会。

  注重商业模式的试错和演进。要从基本的管道流量收费模式,逐渐向大数据服务、垂直行业的平台开发以及数字内容的合作开发等方向演进,深入研究基于流量分级的商业模式、基于连接的商业模式,基于网络切片的商业模式和基于完整解决方案的商业模式在各垂直行业应用的可行性,构建清晰的商业模式。

  区域层面

  加快制定5G网络建设配套措施。一是建立健全5G通信网建设协调推进工作机制。二是设立5G建设项目审批“绿色通道”。进一步缩短5G通信网建设涉及的规划、建设、土地、环保、无线电等行政审批时间。三是持续完善5G基础设施建设的法律法规体系。进一步推出各省市层面5G站址统筹、用电成本、专项补贴等“干货措施”并切实落实。

  开展基于5G融合应用创新的专项示范工程。结合重大公共卫生突发事件的智慧医疗、互联网+、协同制造、智能电网、车路协同车联网、智慧教育、智慧港口、4K/8K超高清制播系統等重点领域,打造创新试点。

周钰哲 孙美玉 滕学强

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