5G市场，终端先行
——5G终端的发展特征和应用趋势

孟祥东 邱子欣 沈浩涛

在4G网络成熟发展并得到广泛应用的背景下，人们对于移动通信技术有了更高的要求，伴随着经济水平及科学技术的不断提高，5G通信技术开始布局。2017年两会期间，李克强总理在《政府工作报告》中专门提及“第五代移动通信技术(5G)”；国务院发布的《“十三五”国家信息化规划》中，5G技术也被多次提及，5G已经被置于国家战略之中。5G时代的到来不仅意味着超高的峰值速率、千亿级的连接能力以及极低的传输时延，还将为无人机、智能制造、智慧城市等科技的进一步优化提供推手，开启万物互联的时代。其中，终端的研发对于推动5G技术的发展具有重要意义，只有产生出适配各行各业的终端设备，才能够完成5G改变社会的使命。

一、5G终端发展现状

（一）标准和芯片，指引全球5G终端方向

2018年6月14日，国际标准制定组织3GPP（第三代合作伙伴计划）第80次全体会议批准了第五代移动通信技术标准（5G NR）独立组网功能冻结，加上2017年12月完成的非独立组网NR标准，5G已经完成第一阶段全功能标准化工作，正式进入了产业全面发展的新阶段。按照3GPP的规划，5G标准将分为NSA（非独立组网）和 SA（独立组网）两种；其中，在SA的第一阶段采用R15为标准，重点支持增强移动宽带业务和基础的低时延高可靠业务，属于5G的基础版本；而5G的增强版本R16将在第二阶段启用，支持更多的物联网业务。这次国际5G标准的制定，将会促进5G实现在商业以及更多领域的使用，也为5G终端的发展指明了方向。

为适应eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超高可靠低时延）、mMTC（海量大连接）这三大5G应用场景，5G终端的设计需求繁多。5G芯片是终端得以成功使用的关键，5G终端需要性能超强的芯片和射频模块，来支持多个6GHz以下频段，甚至毫米波频段；目前，5G基带的芯片大致分为两种：一种支持6GHz以下频段和毫米波，另一种5G基带芯片只支持6GHz以下频段。[1]5G芯片是物联网时代的标配技术，在车联网、智能制造、无线医疗等领域都能够广泛应用。

中国移动研究院无线与终端所副所长肖善鹏提出5G终端核心技术需求，包括高频段、高带宽、多模多频段、不同组网模式、语音能力、高速率和多天线的要求，同时还要关注终端功耗性能和天线性能的需求，建议在芯片设计过程中加强对静态损耗、漏电等指标的控制。[2]相对于4G终端产品，5G终端业务将会拥有高速率、低时延、高密度通信、低功耗等技术特点，其应用范围将更加广泛，更具个性化和智能化，实现移动终端与互联网信号传输的优质衔接。

（二）运营商大力推，多方引导5G商用进程

5G终端是5G商用的重要一环，在国家5G战略的指导下，各大运营商努力推进5G商用进程，积极研发终端产品并确定实施方案。

中国移动在世界移动大会全球终端峰会上发布了《5G终端产品指引》，清晰地描绘了5G终端的发展路线和未来，并率先发布了5G终端先行者计划。针对5G终端，中国移动采取双线并行的策略，在消费终端方面，要促进芯片、器件、终端、仪器的研发；在行业终端方面，要推进5G通用模组的研发，注重芯片、器件、模组、仪表、行业和生态的全面发展，[3]计划推出符合中国移动需求的5G芯片，2019年推出自主品牌的5G智能手机，2020年实现5G商用。

中国联通在2018年6月发布《中国联通多模多频终端白皮书》，引导终端产业产品的研发方向，并在16个试点城市陆续开展5G规模实验，要求5G终端达到全网通、全球通，计划在接下来的两年投入210亿元，来保障中国联通5G的商用终端规模。中国联通还在集团总部层面成立了5G终端预研中心，在31个省的分公司成立了5G终端运营中心，成立“中国联通5G行业终端联合创新实验室”，推动5G终端研发进程。

中国电信率先明确了自己的5G技术路线，优先使用独立组网，在2018年9月14日揭幕中国电信5G终端开放实验室，联合终端产业和相关行业，共同研发5G终端，提出要做5G终端商用的第一阵营，同时表示，5G终端并不仅仅局限于手机，还包括通信组模、数据类终端等，将会研发出多种形态的终端产品。

三大运营商大力推动5G终端的产业化进程，部署5G终端产品的研发生产，与相关产业通力合作，共同建立起成熟的5G终端产业生态，使5G终端产品更早地在各个领域投入使用。

（三）设备商大投入，研发支撑5G产品创新

随着5G标准的冻结，5G商用离我们越来越近，各大设备商也蓄势待发，纷纷加大对于5G终端产品的研发投入力度，抢占5G市场先机，为5G真正实现商用做冲刺准备。

在5G终端芯片的研发方面，高通率先在2017年10月发布可支持5G NSA标准的商用芯片X50，X50可同时支持 Sub-6GHz（600-6000MHz）和毫米波（26GHz）以上频段，[4]随后华为、海思、MTK、三星也都发布了自己的5G终端 芯 片。2018年 2月， 华为正式面向全球发布了首款符合3GPP标准的5G商用芯片——巴龙5G01（Balong 5G01），它支持全球主流的5G频段，包括低频和高频；并支持SA和NSA两种组网方式，使得华为成为全球首个具备5G芯片-终端-网络能力、能为客户提供端到端5G解决方案的公司。[5]5G终端芯片的发布成为推动5G终端发展的重要驱动力，也是全球5G产业的关键性突破。

对于5G终端的研发，各大设备商也展开竞争，根据华为2017年年度报告显示，从2008年至2017年，华为投入3940亿元用于5G终端的技术研发，在2018年2月发布首款符合3GPP标准的5G商用终端——华为5G CPE，并发布了面向5G时代的终端战略，表示将会围绕着5G高速率、低时延、广连接的特点推出各种终端产品；高通加入中国移动的“5G终端先行者”计划，表示会帮助希望发布5G终端的厂商实现5G的商业化，并在终端侧AI方面进行布局，生产出适合5G特征的智能终端产品；大唐移动在IMT-2020（5G）推进组组织的5G技术研发试验第三阶段（系统组网验证）测试中各类端到端5G产品的测试结果也均满足预期。虽然现在5G终端产品的研发还面临着射频前端研发和终端芯片功耗等挑战，但是随着设备商的持续投入和创新，将会不断助力5G实现商用，5G时代的到来指日可待。

二、5G终端发展带来的问题

5G技术高速率、低时延、低功耗以及高通信密度的特点也为终端产品的发展带来了挑战，终端设备在5G时代要想继续为用户提供流畅便捷的使用体验，就需要在研发上进行革新，明确用户和行业的需求，从而对终端形态及系统进行改变，使终端业务更加适用于相应的信息技术，应用范围得到更大的扩展。

（一）操作系统面临新变革

无论是属于UNIX操作系统的iOS（苹果公司移动操作系统），还是属于Linux操作系统的安卓（谷歌公司的操作系统），它们的内核都是桌面系统，[6]在2G、3G和4G时代一直在使用，主要解决的是对于视频、屏幕、联网等的控制，不需要进行大量的实时处理；但是5G时代传输时延大大降低、传输内容和终端形态更加多样、功能得到扩展，操作系统将会面临着巨大的挑战。

新的操作系统布局也已开启，阿里巴巴从2010年便开始布局YunOS超级系统，如今已发展到了第六代，是阿里巴巴在云数据存储、云计算服务以及智能设备操作系统等多领域技术成果的融合，同时也可以搭载于智能手机、智能家居等多种智能终端设备；[7]华为也开放DDK（驱动开发工具），打造属于自己的操作系统和生态体系；同时，中兴也协助马来西亚的运营商部署虚拟化ERC系统，努力满足5G时代的业务需求，使操作系统与5G技术实现更好的配合。

（二）电池和屏幕适应变化

4G时代，各种应用提高了用户对于终端的使用频率和时长，尤其是视频行业的蓬勃发展，对电池的续航能力提出了挑战；而在5G时代，终端的业务得到了更大的扩展，在满足自身应用的基础上，还要与各种智能终端相互连接，终端的能耗持续增大，华为的轮值CEO徐直军曾表示，华为准备推出的5G芯片耗电量是4G的2.5倍，对电池的续航能力提出了更高的要求，为提高用户对于5G终端的使用体验，终端的电池续航问题亟须得到改善。

带宽和速率的提升，使一些常用应用发生变化，比如视频将变得更加高清、通信延时将会降低等等，为使应用具有更好的体验效果，5G终端的显示屏幕会变得更大，同时，为了使终端便于携带，屏幕形态也会发生变化，推动了折叠屏、柔性屏等的发展。2018年11月，华为公开表示将推出世界上首款配备折叠屏幕的手机，在不影响观感的同时，实现了屏幕的对折；三星也即将推出一款适用于5G网络的折叠屏手机，并将折叠屏幕向多个手机厂家推荐，5G终端屏幕的变化将带给用户更加极致的体验。

（三）应用服务亟待创新

5G时代将开启通信行业和垂直行业携手同行的时代，用户与行业对于5G应用的需求较4G时代也有所改变，5G技术带来的不仅仅是宽带和速率的提升，而是要面向用户和行业提供更加丰富的应用场景，5G技术的应用一方面需要满足用户的通讯需求，同时也要更好地与一些垂直行业进行场景融合，不断创新应用和服务。

目前，5G技术的eMBB（增强移动宽带）应用场景主要满足超高清视频、浸入式游戏、下一代社交网络等移动互联网业务需求，并随时随地（包括小区边缘、高速移动等恶劣环境和局部热点地区）为用户提供高速的移动通信业务；而uRLLC（低时延高可靠）和mMTC（海量大连接）应用场景将满足物联网以及更多垂直行业的需要，如车联网、医疗健康、工业制造、城市管理等，[8]并且与虚拟现实、人工智能等行业相融合，产生出更多的产品应用，提供多种服务。5G时代的应用服务应更加广泛，延伸到任何可能存在潜在需求的地方；可以根据服务场景改变服务形式，加入VR、直播等技术，带给用户更好的体验；同时充分利用5G技术的特点，提供更加个性化和更具针对性的服务，提高服务的质量和效率。虽然目前大部分的应用还处于尝试和实验阶段，但随着各领域对于5G技术能力与特点应用的不断深入，对于5G的应用需求还会发生改变，将会产生出更多的应用创新，在不同应用场景提供有针对性的优质内容与服务。

（四）终端产品形态拓展

丰富的应用场景使得5G终端的形态更加多元，依据应用场景的差异呈现出多样化的特征，5G终端将不仅仅局限于智能手机，在这个万物互联的时代，终端产品将会有多种多样的呈现方式，任何物体都可能出现在5G的信息传输过程中，成为5G的一个终端产品，如无人机、机器人、医疗设备、智能可穿戴设备以及智能家电等。

5G技术在与其他新媒体技术融合的同时也使得终端产品的形态得到拓展，其中，5G与人工智能技术的融合会产生更多智能化的终端设备，AI通过5G与大数据相连接，从而为更多的产业赋能，例如智能安防中的智能摄像头，AI技术对视频内容进行本地化的分析，再通过5G进行高速率传输，实时关注监控区域动态；无人机应用5G技术形成“网联无人机”，将会实现实时高清图传、远程低时延控制，并完成物流、救援、测绘等多种场景的应用；5G技术与VR的结合可以充分发挥5G低时延和高速率的网络特征，在不同领域为用户提供新体验，催生一系列游戏类、医疗类的VR终端设备。总之，5G终端产品的形态是“固定的无线设备”+移动设备，随着5G应用范围的不断扩展，各类新型化的终端设备将会诞生，为用户提供更加便利的服务。

三、5G终端应用场景的延伸

（一）家庭场景的新“战场”

5G商用的持续推进对与物联网密切相关的智能家居领域产生了影响，5G为智能家居提供了更快的信息传输和连接速度，并以低功耗实现了海量设备的连接，通过传感器使大量的家庭智能终端设备实现实时“沟通”，使各类家庭智能终端设备之间的“感知”更加精准，打破了各大家电产品的“孤岛效应”，提高了整个智能家居的智能化程度。

智能家居中的智能安防对数据传输的稳定性和时效性有较高要求，智能门锁、智能摄像头等设备，在5G技术的支持下将会实时进行监测反馈，保障家庭安全；家电控制也是智能家居的重要部分，5G的低时延高可靠性可以实现对空调、洗衣机、电灯等家居设备的远程实时控制，并可以收到智能家电终端的实时状态反馈；智能家居的环境监测系统也可以通过温度、湿度等传感器，自动启动、调节加湿器和空调等设备，营造舒适家庭环境。无线家庭娱乐也是5G的一大应用场景，超高清的8K视频和云游戏带给用户更加丰富的休闲娱乐方式，8K视频、家庭监控、云游戏等基于视频的应用都将受益于5G，同时5G也有望提供响应式和沉浸式的4K游戏体验，对重大会议和赛事提供8K直播，使大部分家庭的数据速率高于75 Mbps，延迟低于10毫秒，为用户提供更加流畅的娱乐体验。[9]

华为的5G终端战略计划要通过Mobile WiFi和5G手机，为用户提供VR高清视频、VR网游等极速的上网体验和娱乐体验，将人和家进行智能连接。5G终端应用家庭场景的延伸，使人与设备之间的连接真正实现，智能家居设备在5G网络环境下通过连接传感器实现了快速数据处理与智能操控，为用户的生活带来全新感受。

（二）车载场景的新市场

汽车数量的持续增长，使出行安全、环境保护等问题受到大家的重视，车联网及其相关领域的发展得到关注，在5G技术的推动下，传统汽车行业的市场将面临彻底变革，基于5G网络的智慧交通系统将会成为现实。

车联网通过LTE、5G等无线通信技术，将车与一切事物相连接，使“人-车-路-云”等交通参与要素有机地联系在一起，不仅可以支撑车辆感知更多信息，促进自动驾驶技术的应用，还有利于构建智慧交通体系，促进汽车和交通服务新模式、新业态的发展。[10]5G技术下的车联网可以提供安全效率、信息娱乐和协同类三大服务类型。其中，安全与效率服务是通过与周围其他车辆建立联系，对危险场景、交通规定等进行预先提醒，保障人与车的安全；同时在线导航、拼车、紧急呼救等服务也会被提供；协同类服务可以实现远控驾驶、编队行驶、自动驾驶和传感器交互四类应用场景，5G可以为其提供安全、低延时高可靠的带宽连接。5G车联网不仅仅限于车与车、车与交通设施的交互，还可以用于商业领域和一些自然场景，如与加油站、汽车保养维修店进行连接，或对自然场景中的危险状况通过传感器感知，并进行自动应急反应等。

车联网正在改变人类交通方式和通信方式，智能车载系统促使车辆向更加人性化、网络化、智能化的方向发展，联网的作用已经超越了普通的辅助，而且推动了车辆创新与道路安全。

（三）个人场景的新“装备”

5G技术在个人场景的应用升级了用户的生活体验，各种终端的产生改变了用户接收和传输信息的方式，智能设备的普及将人与人、人与物以及物与物的连接更加紧密。

5G商用的推进将会使人类之间传递信息的媒介得到升级，目前移动视频业务不断发展，在5G环境下，社交网络的超高清直播和360°全景直播将会普及，全景直播将会实现实时的一对多交流，分辨率会从180P发展到4K VR，带给用户全新的感受，同时全景直播也会在各类重大赛事中应用，向用户全方位展示现场场景。5G网络也让海量数据的传输速率得到了极大的提升，为可穿戴设备和智能辅助设备带来了极大的想象空间，5G技术使可穿戴设备通过低延迟网络充分利用云端人工智能的力量，并为高清视频的上传和分析、人脸识别以及车牌自动识别提供10Gpbs的巨大上行吞吐量，使端到端的网络延迟从60～80毫秒，下降至10毫秒以下。[11]除了内置传感器的衣物、虚拟现实头盔等，可穿戴设备还可以在公共安全、远程医疗等关键场景中使用，如AI头盔可快速搜索特定物体或人员、导盲头盔可充当盲人的“眼睛”等，5G在个人场景的应用，使用户拥有新的终端“装备”，更好地满足用户需求。

5G终端的发展为5G技术在更多场景的应用提供可能，终端业务的不断创新，将会使5G的高速率、低时延等特征更好地被用户与行业感知，为其提供高质量的移动通信体验。但目前5G终端技术的发展还面临着一些问题和挑战，需要通信行业与产业链的共同努力，研发出适合于各个垂直行业的5G终端产品，推动5G终端业务的发展，为5G商用和在更多领域的应用贡献力量，开启万物互联时代。

注释：

[1]6GHz以下频段和毫米波5G基带技术 高通最具竞争力.电子产品世界，[2018-01-24].http://www.eeworld.com.cn/wltx/article_2018012419047.html.

[2]中国移动5G联创中心举办5G终端测试技术沙龙，助力5G终端测试技术发展.中国移动5G联合创新中心，[2018-08-17].https://www.hc.10086.cn/5gic/detail/1590.html.

[3]程琳琳.消费终端与行业终端双线并进，中国移动发布5G终端路线图.通信世界网，[2018-08-31].http://www.cww.net.cn/article?id=437424.

[4]李俭伟.5G巨头齐发力，或将破除终端瓶颈效应.通信世界，2018-12-05.

[5]华为芯片问世，带来什么新想象空间.电子技术与软件工程，2018(7).

[6]王建宙：5G终端将发生三大显著变化！人民邮电报，2018-05-07.

[7]龙心科技.5G时代的操作系统或将是云，阿里云系统已成熟，华为云系统在路上.东方网，[2018-06-15].http://xinwen.eastday.com/a/180615174215343.html.

[8]朱雪田，夏旭，齐飞.5G网络关键技术和业务.电子技术应用，2018(9).

[9]胡薇.“5G”，真的来了！.宽禁带半导体技术创新联盟，[2018-08-06].http://m.elecfans.com/article/722993.html.

[10]中国信通院.IMT-2020(5G)推进组发布“绽放杯”5G应用征集大赛白皮书.通信世界网，[2018-06-22].http://www.cww.net.cn/article?id=434705.

[11]5G时代十大应用场景白皮书.华为网，[2017-11-17].https://www.huawei.com/cn/industry-insights/outlook/mobile-broadband/insights-reports/5g-unlocks-a-world-of-opportunities.