作者

Sabrina Bochen， u-blox產品規劃與市場營銷總監

在首批5G網絡推出的五年后，最初的熱度已經褪去，這使得一些行業觀察者逐漸質疑這項創新技術是否只是“一種時尚新寵，而非未來趨勢”。人們所一直期待的那些需要5G功能的創新工業應用，并未形成核心趨勢，而且物聯網開發商也不愿意從LTE網絡遷移到5G。移動網絡運營商（MNOs）還發現，盡管已經在網絡基礎設施上投入了大量資金，但目前仍難以讓消費者為5G更高的下載速度而買單。

盡管如此，業內人士依舊篤定，5G仍是未來全球經濟發展的重要推動力。隨著下一代的無線網絡已經步入Gartner所預言的周期性“靜默演進”時期，移動網絡運營商和其他行業生態參與者將持續投資5G。與以往新舊網絡之間的過渡遷移相似，這些投資的速度和規模都受到全球經濟環境、消費者認知、監管政策、頻譜分配、基礎設施可用性、行業生態成熟度等諸多因素的影響。

本文探討了5G的現狀，然后重點介紹了5G技術已取得重大進展的一些關鍵領域，并針對如何推動5G在工業市場的持續發展、應用部署和技術創新提出了一些看法。

5G現在發展得怎樣？

截至2023年底，全球已有280家服務提供商推出了商用5G服務，2024年第一季度新增1.6億5G用戶，預計到2029年用戶總數將達到56億1，如圖 1 所示。北美地區的5G普及率尤其高，到2023年底將達到59%，全球大部分地區的增長勢頭都很強勁。

圖 1：到 2029 年，5G用戶有望達到56億

資料來源：愛立信

然而，這些數字也掩蓋了該行業所面臨的一些潛在挑戰。5G的先進功能主要是為了能滿足各行業現有需求和未來需求，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不同的5G類別來滿足：eMBB、URLLC和mMTC。eMBB（增強型移動寬帶）所帶來的超高下載速度有望應用到遠程手術和AV/VR等場景中，而uRLLC（超可靠低延遲通信）所支持的響應時間，使其能夠滿足從自動駕駛到工業4.0工廠實時過程控制等各類應用的核心需求。

帶寬、速度和延遲并不是3GPP 5G標準背后僅有的驅動因素，物聯網的爆炸式增長以及對連接密度的強烈需求也是mMTC（大規模機器類通信）規范的主要驅動因素。

由于eMBB的成本和復雜性，全球eMBB的應用進度落后于預期，但也有一些成功案例，尤其是在消費能力發達的市場、頻譜充足的地區。有些移動網絡運營商正在利用eMBB提高音樂會場館和體育場館等場地內帶寬熱點的服務質量，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。由于實現uRLLC功能的成本和復雜性，工業應用中采用uRLLC功能的案例還少之又少。

5G技術現實與預期之間的差距主要體現在物聯網應用中的采用率。許多物聯網應用使用LTE-M或NB-IoT（第 15版將其指定為mMTC下的5G兼容技術）來支持低功耗、低數據速率的物聯網應用。雖然理論上這兩種技術都能連接到5G內核，但這需要移動網絡運營商進一步改善其網絡，而目前還沒有運營商做到這一點。因此，物聯網流量仍主要通過4G網絡提供，并將持續一段時間。

5G所帶來的新挑戰

想要了解人們對5G未達到最初預期的看法，就必須研究業界在向5G網絡遷移時所面臨的挑戰。

為了簡化向5G的過渡進程，幫助移動網絡運營商順利開展業務，這里就不得不提到3GPP規范定義的5G兩種變體：獨立型（SA）和非獨立型（NSA）。后一種變體使移動網絡運營商能夠提供5G服務的子集，部分利用現有的LTE網絡基礎設施，大幅減少增量投資。大多數移動網絡運營商選擇了這一初始方案，在中間頻段（3.5 GHz）提供5G服務。

目前，在280家已推出5G的服務提供商中，只有約40家部署了SA網絡。然而，5G NSA并不具備5G的全部功能，無法提供網絡切片等功能，移動網絡運營商也無法獲得5G SA提供的全部頻譜效率或更低的能耗。此外，3GPP規范的進一步發展，包括 RedCap（見下文），都需要部署5G SA。

頻譜可用性也是大多數移動網絡運營商所面臨的一大挑戰。由于中頻段變得非常擁擠，LTE頻譜需要重新分配以用于5G，這就會影響到LTE用戶體驗和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，但這需要移動網絡運營商在網絡密集化和毫米波技術方面進行更多投資，而毫米波目前還尚未普及。

如上所述，移動網絡運營商正在試圖讓投資有所回報，而這個過程中所面臨的主要挑戰之一就是鼓勵物聯網開發商將其應用從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據速率的物聯網應用（如通過LTE Cat 1 和Cat 4連接的應用）遷移到5G網絡。

清除阻礙以應對挑戰

隨著5G的不斷更迭，生態系統已對上述挑戰提供了一些應對措施，并推出了多項舉措來消除障礙。

考慮到物聯網應用中遷移速度較慢的問題，2022年6月發布的3GPP規范第17版中引入了5G RedCap（降低能力）。該版本擴展了第15版規范（圖 2），以降低5G的成本和復雜性，主要針對LTE Cat 1和LTE Cat 4應用。eRedCap是該標準的進一步升級，已在2024年6月發布的第18版中推出，將針對目前由LTE-M和NB-IoT技術支撐的重要市場提出更低的功耗和復雜性要求。

根據GSA的數據2，全球移動網絡運營商對5G SA的關注度日益高漲，58個國家的約124家運營商通過試驗、計劃或實際部署投資于公共5G SA網絡。

GSA正在跟蹤支持SA的設備數量也相應增長，已發布的調制解調器或移動處理器/平臺芯片組達97個。SA采用率的提升將釋放5G的更多應用潛能，通過網絡切片更快、更靈活地創建服務，為運營商帶來新的創收機會。5G SA更高效的頻譜利用率也將降低移動網絡運營商的成本，更重要的是，5G RedCap標準要求采用5G SA網絡。

全球監管政策已從頻譜商業化轉向確保提供充足的頻譜以促進移動服務增長。在國際電信聯盟第23屆世界無線電通信會議上，在協調全球5G SA和Wi-Fi技術的6 GHz 頻譜使用方面取得了重要進展，這將有利于非公共網絡 (NPN)，即能夠為特定組織需求而設計的專用移動網絡，包括如工業自動化、物流和校園等應用場景。這些網絡通常同時使用蜂窩和Wi-Fi連接，而新分配的中頻段頻譜可以提供這種連接。

5G依舊是行業的指路明燈

基于2024年中期5G發展前景的評估，我們有理由對5G的持續應用持樂觀態度。

頻譜是決定蜂窩網絡綜合表現的關鍵因素之一，5G SA 的頻譜效率對于緩解中頻段擁塞和降低移動網絡運營商的運營成本至關重要。此外，從長遠來看，5G將讓人們能夠使用到毫米波頻段內那些未能廣泛使用到的頻譜。

RedCap降低了物聯網開發人員進行遷移的成本和復雜性，讓移動網絡運營商能夠從之前和未來對5G基礎設施的投資中得到回報。首批RedCap設備預計將于2024年晚些時候投入商用，eRedCap技術將于兩年后上市。有相關分析師認為，在大規模物聯網設備層面，5G取代LTE可能需要長達10年的時間3，但在重型設備和計量等設備生命周期較長的行業，現在已經有一些初期階段的成功案例。

有網絡運營商報告稱，隨著企業對靈活性有更高的需求，竭力打造更具競爭力的服務，使得企業對工業應用和NPN的需求不斷加強。這一趨勢推動了對5G基礎設施的需求增長，并促進了生態系統的發展。由于LTE網絡可能將逐步冷卻甚至退出市場，工業設備生命周期的延長也將推動RedCap的應用部署，特別是針對那些生命周期超過10年的產品。

固定無線接入(FWA)正在成為5G的重要應用。在過去12個月中，5G推出FWA的服務提供商數量大幅增加，目前約有53%的服務提供商提供這種服務4。從移動網絡運營商的角度來看，FWA帶來了強勁的收入增長和高利潤率，進一步幫助他們從5G投資中獲益。FWA也是解決數字鴻溝問題的關鍵，全球約65%的FWA在印度、巴西和尼日利亞等新興市場推出。

3GPP Release 17包含兩個標準：NR over NTN和IoT over NTN，它們簡化了5G設備（以及依賴LTE-M或NB-IoT技術的設備）在非地面網絡（NTN）上漫游的能力。這一新功能對以衛星通信為主要連接方式的航運、跟蹤和資產監控以及無人機（UAV）等工業應用具有重要意義。

熱度消退之后只剩現實

5年前，5G在一片炒作之下變得如火如荼，這項技術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應用這一網絡技術所需的時間，隨著現實的到來，人們的看法也發生了變化。

盡管一些業內人士或行業觀察者可能會質疑5G的必要性，但業界正努力克服全面推廣過程中面臨的諸多挑戰，5G仍將大有作為。

/關于u-blox公司/

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