5G行業拓展分析:從1G到5G,還有6G

2019-07-30     未來智庫

(溫馨提示:文末有下載方式)

報告綜述:

  • 5G 不是「單數雙數」,每一代都有技術創新和較長生命周期。市場有 觀點認為,「單數是過渡,雙數才是躍進,5G 是過渡性的,跨越式發 展在 6G」。我們認為 1G 到 4G,每一代通信制式1都有全新的技術突 破,並且經過了 2.75G、3.5G 等過渡技術,實現了持續的平滑演進。 2都滿足了新生的通信需求,用戶數、滲透率都不斷提升;3運營商 都做了巨大的持續的資金投入,而不僅僅是作為過渡技術短期嘗試。
  • 1G、3G 在中國有試驗和追趕的性質,有其特殊性。1G 是中國引進的技 術,3G 是中國推進自主標準的開始,都是解決市場 0 到 1 和技術 0 到1 的過程,有其歷史特殊性。而在全球來看,1G、3G(尤其是 WCDMA) 都獲得了廣泛和持續的發展,所以 1G、3G 不能視其為過渡產品。5G 方 面,中國技術已經成為全球標準最大貢獻者,普及速度也全球領先, 不存在技術 0-1 的問題,而是 1-N 的問題,這是根本性的不同。
  • 2G 和 4G 中國跟隨國際趨勢,顯得平穩和深入。在 1G、3G 基礎上,2G時代移動通信得到了普及;4G 時代移動網際網路得到了普及。這種先跳 躍再普及的過程,符合產業發展的規律,其主要原因可以從技術標準 統一、典型應用成熟、培育新生產業鏈三個角度理解。
  • 5G 對比 1234G 是質變,有更長的發展周期。1234G 中國通信技術處於 追趕狀態,有技術試驗和市場跳躍的性質,有拼進度、占專利位置的 訴求。5G 中國通信技術處於領先狀態,有擴大優勢和做出標杆的訴求。5G 從 1234G 的「人聯網」擴展「萬聯網」,所以投資規模、市場拓展深 度將遠超 1234G,註定了 5G 發展的長期性,這已是通信業界共識。
  • 6G 採用衛星方式,短期難以實現。在 5G 高寬頻、低時延、多連接基礎 上,即便不考慮海量衛星的巨大發射成本,6G 在可見的將來並無法承 載超大規模數據吞吐和超低時延,6G 為達到高帶寬採用超高頻必然帶 來高功耗,衛星並不能提供這麼大的能源支持。

報告內容:

1、 市場觀點:「單數是過度,雙數才是躍進」

當前市場有觀點認為,根據 3G 和 4G 時代行業發展的經驗,「單數是過度,雙數才是躍進」。具體來說,就是 3G 與 2G 相比,只是在傳輸速率上有所提升,但仍然是人與人的連接,速度只能支撐文字和圖片的瀏覽,但到了 4G 時代,傳輸速度相比 3G 實現了較大的進步,手機端視頻、移動電商、手游等應用爆發。以此類推,市場有觀點認為作為單數代際的 5G 也會是過渡性的,通信行業跨越式發展應該在 6G 時代。

對此,我們認為 5G 不是「單數雙數」的迷信,3G 不是過渡產品,並且 5G 將會是通信產業一次巨大的變革,將有較長的發展周期。

2、 每一代通信制式都有新的技術創造和長的生命周期

每一代通信制式都有巨大的技術變革,應時代需求而生。所以決定每一代通信技術生命力的核心是技術周期和需求升級的趨勢,這些不以人的意志為轉移,是判斷一個產品在市場存續時長和判斷其價值的底層邏輯。

2.1 每一代通信制式都有自己的技術創新

2.1.1 1G 實現固定通信到移動模擬通信的轉變

1G 即第一代通信系統是基於模擬技術、僅限語音的蜂窩電話,沒有「國際標準」。1978 年底,美國貝爾試驗室研製成功了人類第一個移動蜂窩電話系統——先進行動電話系統(AMPS)。1976 年,國際無線電大會批准了 800/900MHz 頻段用於行動電話的頻率分配方案。此後,許多國家都開始建設基於頻分復用技術(FDMA)和模擬調製技術的第一代移動通信系統。1G 只能應用在一般語音傳輸上,且語音品質低、信號不穩定。由於採用的是模擬技術,1G 存在業務量小、質量差、保密性差等問題。

1G 技術因為是從固定通信到移動通信的第一代技術,有實驗性質,產業鏈都是全新打造,當時流行的「大哥大」價格更是非常昂貴。此外,不同國家各自發展和使用的 1G 技術標準也各不相同,即只有「國家標準」,沒有「國際標準」,國際漫遊基本無法實現。所以 1G 並沒有實現大規模普及。

2.1.2 2G 實現從模擬到數字的革命

從 20 世紀 80 年代中期到 21 世紀初,數字移動通信系統得到了大規模應用。具有代表性的有歐洲的 GSM 系統,採用時分多址(TDMA),美國的 IS-95 系統,採用碼分多址(CDMA)。GSM 標準體制較為完善,技術相對成熟。2G 把頻率和時間結合來尋址,提高了頻譜的利用率,提供了更大的容量,且抗干擾能力增強,提升了通話質量,此外由於採用數位訊號,數據的保密性較好。但 2G 數據傳輸速率還是較低,數據業務發展十分有限,不能適應用戶日益增長的對數據傳輸類業務的要求。從這一代開始手機也可以上網了,不過用戶只能瀏覽一些文本信息。

2G 時代,實現了模擬技術到數位技術的轉變,技術、用戶、產業鏈、國際標準基本成熟,隨後 345G 的數位技術規範、產業鏈構成基本以 2G 時代的為基礎。所以,2G 真正普及了移動通信,隨後推動了固定電話裝機費的消失,也帶來了固定電話「拆機潮」。

2.1.3 3G 實現從數字到多媒體通信

3G 各標準都採用碼分多址技術,使用偽隨機碼來區分用戶。3G 概念最早於 1985年由國際電信聯盟(ITU)提出,是首個以「全球標準」為目標的移動通信系統。3G 系統工作在 2000MHz 頻段,三大主流標準分別是 WCDMA(寬頻 CDMA),cdma2000和 TD-SCDMA(時分雙工同步 CDMA)。3G 採用了碼分多址技術,使用偽隨機碼來區分用戶,提高了帶寬利用率,傳輸速率大幅提高。WCDMA 和 cdma2000 屬於頻分雙工方式(FDD)而 TD-SCDMA 屬於時分雙工方式(TDD)。FDD 是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發送,用保護頻段來分離接收和發送信道。TDD 用時間來分離接收和發送信道,使用同一頻率載波的不同時隙接收和發送信道。3G採用閉環功率控制,在電路交換中容易實現但耗費時間較長,因此 3G 不能傳輸高速數據。隨著需求的發展,人們對數據傳輸類速率的要求越來越高。

3G 因為採用更高的頻率和更寬的帶寬,第一次突破了「電話是用來打電話」的技術定義,將電話從語音拓展到媒體,實現了簡單音頻、簡單圖片的傳送,出現了彩鈴、彩信等新產品。

2.1.4 4G 實現移動網際網路的富媒體通信

4G 以正交頻分復用(OFDM)為技術核心,採用軟體無線電、MIMO 等技術。該技術是將頻帶劃分為正交的多個子帶,把信號調製到子帶上,使得信號在時間上正交,接收端使用反向技術進行接收。因此頻帶利用率明顯提高,抗干擾能力也顯著增強。國際主流標準為 LTE(LongTermEvolution),分為 FDD-LTE 和 TDD-LTE,其中 TDD-LTE 是中國提出的具有自主智慧財產權的標準。隨著科技的不斷發展,社會對於高速寬頻、低延時網絡的需求越來越強烈,催生了新一代技術的到來。

4G 技術較大滿足了人類富媒體交流,語音、視頻、圖像等都能夠實時傳遞。視頻電話、移動視頻播放、導航、定位、移動 APP 等應用廣發出現並且獲得深度使用,對照相機、電視、地圖、錢包、身份認證、銀行轉帳、衣食住行等商業模式都實現了巨大的改變甚至替代,4G 使移動寬頻得以普及。

2.1.5 5G 將從人的連接到萬物連接

5G 信號頻率相比於前幾代通信技術大幅提高,採用了毫米波、波束成形、MassiveMIMO 等技術。不同於前幾代通信系統的多標準,5G 技術標準實現了全球統一。MASS MIMO 技術大規模使用,通信多連接成為可能,所以速率、時延、連接數這三個方面的巨大進步,ITU(國際電信聯盟)定義了 5G 帶來了的三大應用場景:增強移動寬頻(eMBB)、超高可靠低時延通信(uRLLC)和海量機器通信(mMTC)。5G 技術實現了人的通信到物的通信,未來將有 80%的通信場景將變為機器與機器、人與機器等的通信,將深刻改變社會運轉形態和工業生產組織方式。

總之,每一代通信系統都有巨大的技術創新,在能力上取得了重大突破,都有比較長的出現、發展、演進、成熟的周期,並沒有某代通信技術是用來過渡的說法。

2.2 每一代通信制式都滿足了新生的通信需求

每一代通信制式都在時代背景下,隨技術的不斷發展應運而生,滿足了新生的通信需求。

2.2.1 1G 滿足了移動語音通信的需求

1G 拉開了民用移動通信大幕。固定電話發展多年,由於電話線的束縛,人們對可以平民化的無線通信技術越發渴望,1978 年,美國貝爾試驗室研製成功了人 類第一個移動蜂窩電系統,這套系統迅速在全美推廣,獲得了巨大成功。80年代第一代無線通信技術確立。1G 將通信行業的服務能力從固定通信擴展到了移動通信,用戶可以不再受到固定地點的限制,在戶外場景可以隨意撥打電話。

2.2.2 2G 滿足了移動簡訊等數據需求

1G 時期昂貴的通信設備和技術的缺陷使其終究只能為少數人所用,為了滿足移動通話的普及,2G 誕生了,該技術除了語音通話還產生了簡訊,通信速率約為150Kbps,摺合下載速度 15-20K/s。這一時期通信產業迎來大發展,手機逐漸普及,發簡訊成為一種新的用戶習慣,開拓出一個新的業務領域。如中國移動簡訊業務使用量從 2002 年的 843.5 億條,發展到 2009 年 3G 服務推出當年,達到17012.25 億條,年復合增速達到 53.6%。

諾基亞和愛立信開始攻占全球市場,諾基亞成為全球最大的行動電話商,諾基亞手機風靡一時,經典的 2G 手機有愛立信 GH337、諾基亞 1110 等。

2.2.3 3G 提供了移動網際網路服務

隨著科技的發展,2G 較慢的網速已越來越不能滿足人們的需要,終於 3G 帶來了網速的飛躍,3G 時代網絡速度為 1-6Mbps,摺合下載速度 120K/s-600K/s,網速的大幅提升帶來了手機生態的大幅變化,出現彩信、彩鈴等應用,第三方應用開始出現,手機不再僅僅能用來通信,更可以接入高速網絡,成為移動網際網路終端。根據中國電信業統計公報,2009 年彩信業務量為 454.5 億條,到 2013 年達到峰值 856.3 億條,年復合增長率達到 17.16%,之後由於 4G 業務開啟,更多用戶選擇微信等即時通訊 APP 發送視頻和圖片,彩信業務量逐年下滑。

2.2.4 4G 滿足了移動高帶寬應用的需求

隨著移動網際網路的發展,視頻等應用對網速的高要求使得 3G 速率逐漸不夠用,4G 的出現帶來了理論上寬頻級別的網速,直播、短視頻、微博等軟體迎來快速增長期,用戶流量也隨之爆炸式增長,移動終端已經變得不可或缺。中國移動人 均 4G 流量從 2014 年的 780M/月/人,到 2018 年底 4.08G/月/人,拉動收入增長超過 40%。流量成為消費者最大的通信需求,也成為運營商收入和增長的主要來源。

2.2.5 5G 使萬物互聯應運而生

科學技術的不斷進步,人們越來越渴望智慧生活,人工智慧的發展,無論是自動駕駛這樣的生活應用,還是人工智慧生產這樣的工業應用,都呼喚著下一代通信技術的出現。5G 將帶來高速寬頻、超低時延、超大連接數,大大改變現在的生活和生產方式。中國市場移動用戶數超過 15 億,人與人的連接普及率超過 112%, 1234G 人的連接已經飽和,發展的重點轉移到物和物的連接。中國物聯網基站超過 50 萬站,中移動物聯網連接數超過 3 億。根據 GSMA 和中國信通院的預測,在2020 年物和物連接數將達到 9.6 億,占整體物聯網連接數比例到達 9.9%。待 5G成熟後,物和物的連接將占市場總連接的 80%。

2.3 每一代通信都實現了廣泛的滲透和長時間的演進

2G、3G、4G 通信都實現了廣泛的滲透和長時間的演進,期間雖然有 2.5G、2.75G、 3.5G、3.75G 等技術,但這些技術或者存續時間短(一般不超過 2 年),或者滲透範圍小(用戶數少於 30%,終端種類少)而成為所謂的過渡技術,反而在每一正代的技術中,用戶滲透率都超過 40%,存續都超過 4 年,都成為劃時代的技術。

2.3.1 2G 大規模使用已經將近 20 年,並將繼續存在一段時間

從 2001 年 l2 月 31 日中國移動正式關閉模擬行動電話網算起,2G 網絡已經存在了將近 20 年,2G 系統得到了廣泛的應用,為通信技術的普及做出了巨大的貢獻。直到 2010 年左右,才有國家開始將 2G 退網,而我國的 2G 網絡的語音通信功能,預計還將使用一段時間。並且前兩年幾乎所有手機的語音通信都承載在 2G 網絡上滲透率應當超過 95%,近兩年中移動和中電信在推廣 VoLTE 技術,通過數據信道傳送語音,滲透率有小幅度的降低。

2.3.2 2G 向 3G 演進的過程中,產生了 2.5G、2.75G 的技術

在 3G 之前,2.75G 和 2.5G 有存在價值,但它們所扮演的角色是過渡性的。2.75G和 2.5G 的覆蓋範圍並不大,運營商並沒有全網普及,市場上真正支持這種技術的終端並不多,也沒有因此而產生專門的產業鏈。雖然國內市場當時已經有諾基亞、三星、索尼愛立信幾家廠商推出了支持 EDGE 的終端產品,但總數不超過 10款,遠未成為市場的主流。

2.5G 主要是指 GPRS 數據業務技術。2.5G 技術突破了 2G 電路交換技術對數據傳輸速率的制約,引入了分組交換技術,把原來的固定時隙分配,變成統計時分復用,從而使數據傳輸速率有所突破,是一種介於 2G 與 3G 之間的過渡技術。2.5G 峰值速率可達 153.6kbps。GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線服務技術的簡稱,它是 GSM 行動電話用戶可用的一種移動數據業務,是 2.5G 的數據傳輸技術。但 2.5G 的覆蓋範圍並不廣,中國 2009 年就推出了 3G 服務,但在一些通信設施落後的國家和地區,比如在中東、非洲、拉丁美洲等,到 2012年 3G 網絡仍沒有發展起來,而智能機取代功能機已經是不可逆轉的趨勢,所以2.5G 智慧型手機在這些地區會有一些發展空間。

2.5G 後,產生了 2.75G 的 EDGE 網絡。 增強型數據速率 GSM 演進技術(EnhancedDataRatesforGSMEvolution,EDGE),是 GPRS 的升級版本,最早由美國運營商 Cingular 在 2003 年進行商用部署。通過對分組交換的優化,EDGE 從GPRS 網絡平滑過渡而來,將 GSM 數據傳輸的容量和速度提高了 3 倍以上,能提供 150Kbps 以上的上網速度,但其仍然屬於 GSM 網絡,手機上顯示為「E」。在EDGE 投入運營後,運營商可以使數據傳輸速度增加 3 倍多,可以確保較高的質量和較快的速度。

2.3.3 3G 全球已經十幾年,向 4G 演進中產生了 3.5G 技術

海外的 3G 時代開始得很早,中國進入較晚,有特殊性。2001 年,日本推出了全世界第一個 3G 商用網絡,隨後韓國、美國、英國、德國等也相繼正式商用 3G 網絡,全球 3G 經歷了十多年的發展,而我國為了培育中國自有標準,直到 2009 年12 月才正式發布 3G 牌照,由於 2013 年我國就迎來了 4G 時代,使得許多中國用戶覺得 3G 的存在時間短暫。

自 2009 年底起,我國 3G 滲透率不斷提升,到 2014 年最高接近 40%,而後隨著4G 用戶的替換,3G 滲透率逐漸下降。

3G 後又衍生出了 3.5G(HSDPA),也就是手機螢幕上信號處顯示的「H」。在 3G 商用之後,3GPP/3GPP2 針對高速數據應用進行了一系列的增強,WCDMA/TD-SCDMA技術升級後的 HSDPA/HSUPA(HighSpeedDownlink/UplinkPacketAccess)速度可達 14.4Mbps,被稱為 3.5G。隨後進一步演進為 HSPA+,被稱為 3.75G,手機上顯示為「H+」,速度可達 21M-42M,大大增強了 3G 系統提供數據的能力。

整體來看,3G 商用十幾年後,4G 正式登場。在 4G 時代,分為 FDD、TDD 兩種制式的 LTE 技術迅速推廣開來。中國移動的 4G 滲透率自牌照發放已來快速增長,已接近 80%,也就是說大多數用戶都已經成為 4G 用戶。

2.4 每一代通信運營商都投入了大量的資金

以發牌時間為界,3G 和 4G 運營商基本都是 5 年。並且運營商在每次拿到牌照之後,都會有 2-3 年的投資高峰,比如 3G 時代,2009 年三大運營商資本開支達到高峰,下滑一年後又持續增長;4G 時代,資本開支在 2015 年達到高峰,2018 年4G 建設尾期達到底部。3G 時代運營商總共投資 14050 億元,4G 時代運營商總共投資 17669 億元,扣除物價因素和新技術比舊技術貴的因素,運營商在 3G 的投資與 4G 的投資相當,所以從運營商角度並沒有視同 3G 為過渡技術而未加重視。

另外從運營商當年的總開支占當年運營商總收入的比例來看,運營商在 3G 時代的投資強度並不比 4G 的低。

3、 1G、3G 在中國有跳躍和實驗的性質,有其特殊性

1G、3G 是技術的巨大突破和飛躍,2G、4G 在前一代的基礎上進一步完善技術,使新一代技術更加普及和深入。

3.1 1G 實現了固定通信到移動通信的跳躍

3.1.1 從技術標準看,從 1G 的多標準並存到 2G 的 GSM 和 CDMA 為主

為什麼會形成先跳躍再普及?從技術標準角度看,1G 的多標準並存在 2G 時代演進到了 GSM 和 CDMA 為主,技術標準統一度提升,極大推動了移動通信在全球範圍的普及。

1G 移動通信的變革在北美、歐洲、和日本幾乎同時進行,但在這些區域採用的標準是不同的。1978 年,美國貝爾試驗室研製成功全球首個移動蜂窩電話系統AMPS,1982 年,AMPS 投入正式商業運營;1979 年,由 NET 在日本東京開通了第一個商業蜂窩網絡,使用的技術標準是 NTT(日本電報電話),後來發展了新版本Hicap;北歐於 1981 年 9 月在瑞典開通了 NMT 系統,接著歐洲先後於英國開通TACS 系統,德國開通 C-450 系統等。不同國家的各自為政使 1G 的技術標準各不相同,即只有「國家標準」,沒有「國際標準」,國際漫遊使一個突出的問題。

到了 2G 時代,標準逐漸走向統一。這一代通信技術以 GSM 和 CDMA 為主。GSM(全球移動系統)由歐洲於 80 年代中後期率先提出,是 2G 中使用最為廣泛的技術標準,在我國主要使用 900MHz 和 1800MHz 兩個頻段。

3.1.2 從應用角度看,移動終端從稀有奢侈品到大眾消費品

從固定通信到移動通信,1G 是巨大的飛躍。1G 誕生了民用無線通信,人們可以擺脫電話線的束縛,。但該代技術還不完善,模擬信號通話質量相對較差,保密性不好,且終端價格昂貴,價格在上萬元,因此普及率不高,用戶數少。

2G 使移動通信普及大眾。2G 採用數位訊號,通話質量、保密性、抗干擾性均大幅提升,手機技術走向成熟,價格也隨之下降,普及率大幅提升。以用戶數最多的中國移動為例,截止 2009 年底 3G 發牌前,中國移動的用戶數已達 10 億(包括固網和移動網用戶,按照 SIM 卡統計)。

3.1.3 從培育新生產業鏈看,2G 培育了數字晶片產業

1G 到 2G,培育出來全新的產業鏈——數字晶片產業。而數字晶片產業在 2G 時代得到突飛猛進的發展,推動了移動通信的普及。

CDMA 最早是美國軍用通信技術,1989 年,高通大幅改善了 CDMA 的功率問題,並成功將其商用化,CDMA 的專利技術基本都掌握在高通手裡。此時歐洲已進行 GSM技術標準的制定,隨後很快推行到了歐洲與日本市場。此後 2G 便形成了 GSM 和 CDMA 兩大主流技術標準。2G 數字通信技術的迅速普及使得數字晶片需求大增,通信數字晶片行業蓬勃發展,培育了一批數字晶片廠商。如高通在 90 年代飛速發展,公司營收迅速從初期的幾千萬美元增長到 90 年代末期的數十億美元。高通在 CDMA 的技術積累也為 3G 時代的霸主地位奠定了基礎。

1G 興起的數字晶片產業在 2G 時代蓬勃發展,又促進了通信行業的深化,使得移動通信在 2G 時代獲得了普及。

3.2 3G 實現了移動通信到移動網際網路的跳躍,4G 實現了普及

3.2.1 從技術標準角度看,3G 三標準並存到 4GFDD 和 TDD 兩大制式

移動網際網路在 3G 時代先跳躍,在 4G 時代才普及的原因,也可以從技術和產業鏈角度理解。從技術標準角度看,從 3G 三標準並存到 4GFDD 和 TDD 兩大制式,技術標準統一度提升,再一次推動了移動網際網路在全球的普及。

3G 系統的三大主流標準分別是 WCDMA,cdma2000 和 TD-SCDMA。3G 時期中國聯通採用 WCDMA,中國電信採用 cdma2000,都屬於頻分雙工方,中國移動採用的TD-SCDMA 屬於時分雙工方式。但技術不完善的 TD-SCDMA 不如另兩種制式,並且幾種制式並不兼容,造成的情況是,當時的手機往往要分多個版本,其中支持移動 3G 的手機相較另兩類更少。

4G 時期,三種制式演進為國際主流的 FDD-LTE 和移動主推的 TDD-LTE 兩大類。WCDMA,cdma2000 發展為 FDD-LTE,TD-SCDMA 發展為 TDD-LTE。此時 TDD-LTE 更為成熟,相關產業鏈也更加完善,越來越多的手機也開始同時支持兩種制式。

3.2.2 從應用角度看,手機從移動通訊終端到移動網際網路終端

3G 使手機從通信終端進一步變為網際網路終端,開啟了一次從移動通信到移動網際網路的跳躍。網速的大幅提升帶來了手機生態的大幅變化,手機可以接入網際網路,智慧型手機橫空出世,第三方應用開始出現。手機集成了很多其他設備的功能,不再僅僅是通訊工具,而是變成了移動網際網路終端。同時手機行業大洗牌,iphone,三星占據國內高端市場,「中華酷聯」等廠商崛起。微博、微信等應用迅速流行,文字、圖片類軟體迎來大發展。

4G 時期智慧型手機普及,視頻流量軟體、移動支付等迅速發展,使得移動網際網路得到廣泛普及。4G 網速進一步提升,智慧型手機均價進一步降低,同時運營商響應「提速降費」號召,流量單價降低,因此視頻流量軟體發展迅速,視頻直播、短視頻軟體風靡,鬥魚、虎牙、熊貓等各大直播平台層出不窮,短視頻軟體如抖音等爆紅,微博、微信也走向視頻化,且用戶規模進一步提升。

3G 發牌後,智慧型手機出貨量快速增長,連續三年增速都在 100%以上,此後有所回落。4G 發牌後,智慧型手機出貨量再創新高,此後持續維持高出貨量。

3G 發牌後,微博用戶規模大幅增長,2011 年增長率達到了 297%,此後用戶規模維持在高位。4G 時期,用戶再度增長並創出新高,如今微博已經成為集新聞、社交、短視頻、直播於一體的網絡平台。

移動支付 3G 起步,4G 時期爆發。阿里支付寶、騰訊財付通、手機網銀等全面出現。移動支付方便快捷,用戶無需攜帶現金,省去了很多麻煩也避免了現金遺失的風險,但此時 3G 普及率仍有限,商家還未全面轉變收款方式,移動支付規模尚小。4G 發牌的 2013 年移動支付市場規模開始迅速增長,此後增速一直較高,移動支付迅速普及,支付寶和微信支付成為領域兩大巨頭。在兩家企業的大力推廣下,上至大型商場,下至街頭小攤,大多數用戶都擁有了自己的收款二維碼,移動支付成為日常生活中的主要支付方式。2018 年第三方移動支付市場規模已達到 200 萬億。

3.2.3 從培育新產業鏈角度,3G、4G 培育並發展了動電信增值服務市場

3G 到 4G,培育出來全新的產業鏈——移動電信增值服務市動電信增值服務市場場。電信增值業務是在基礎電信網絡之上,通過增加設備或軟體所提供的電信附加業務,是在基礎電信業務之上衍生出的高附加值電信業務。此業務是拉動整個電信市場消費的重要手段,產生了良好的經濟效益。拉動整個電信市場消費的重要手段,產生了良好的經濟效益。

增值服務提供主體分為兩大塊,CP 和 SP。CP 是內容提供商,指依法或依約定擁有版權和/或鄰接權以及與版權作品有關的其他權利的,以及依法或依約定有權代表版權人和/或鄰接權人進行許可授權、收取版權使用費用的公司實體或機構。中國移動咪咕音樂、168 簡訊平台都由相應 CP 提供內容。

SP 指移動網際網路服務內容應用服務的直接提供者,負責根據用戶的要求開發和提供適合手機用戶使用的服務。典型的 SP 如騰訊、網易。

3G 到 4G 時期,中國手機用戶數保持穩定增長,移動增值業務有著良好的市場空間。同時,網絡的逐步升級,也使移動增值業務可以和移動網際網路相結合,更加貼近用戶需求。如音樂類軟體會員、視頻付費觀看、雲盤付費服務等。

4、 3G 有特殊的發展背景,不能視其為過渡產品

4.1 三大運營商三種 3G 制式,中移動肩負培育國產標準的使命

2009年是我國的3G元年,我國正式進入第三代移動通信時代。相比於歐美國家在2000年初就開始了3G的試驗,我國的進入時間節點比較晚,是追隨者的姿態。2009年初,為了既借鑑學習國際領先的3G技術,又推進發展我國自己的3G制式,工信部為三大運營商頒發了三張不同牌照:(1)中國聯通採用歐洲較為成熟的WCDMA制式,該網絡速度快,穩定,最為先進;(2)中國電信採用了基於美國CDMA制式升級的CDMA2000制式,雖然性能上略遜色於WCDMA,但產業鏈也已經相當完善; (3)中國移動則擔負起重任,採用了自主智慧財產權的TD-CDMA制式,該技術當時還不夠成熟,相比前兩種制式有所落後,也沒有配套的產業鏈。

TD-SCDMA是中國首創的通信標準,雖然運營商大力推動,但本身技術上不夠先進。TD-SCDMA的原標準研究方為西門子,但西門子是歐洲企業,必須支持歐洲的WCDMA,因此西門子將其核心專利賣給了大唐電信,進而成為中國可以發展3G的技術基礎。經過進一步研究發展後的TD-SCDMA將智能天線、同步CDMA和軟體無線電(SDR)等技術融於一體。TD-SCDMA一大特點是採用時分雙工,數據上行和下行在同一頻譜,占用頻譜少,但是這種制式本身也決定了其速率不如頻分雙工的WCDMA,加上技術的不成熟,該網絡還存在覆蓋範圍小,信號不穩定、無終端等許多問題。中國移動受命組建TD-SCDMA網絡,擔負起了為中國開創自己通信制式的歷史使命。3G時代,電信和聯通因為使用了歐洲和美國成熟的制式,發展較移動更為成功。

3G時代自主技術的培育積累了經驗,為下一代4G技術的話語權打下了基礎。2013年12月工信部向三大運營商發布TD-LTE牌照,2015年02月向聯通和電信發布FDD-LTE牌照。3G時代受制式掣肘的中國移動,在4G大力投入,全面提前布局,在TD-SCDMA網絡的基礎上,大力發展自主智慧財產權的TD-LTE(TimeDivisionLongTermEvolution),這一代制式已幾乎和國際通用的FDD-LTE(FrequencyDivisionLongTermEvolution)並駕齊驅,同時等待FDD牌照的聯通、電信給中國移動留下了一年多的空窗期,使得中國移動在4G時代又重新占據了巨 大優勢。

從技術演進上看,TD-SCDMA讓我們的技術取得了進步,核心專利不斷地積累,給4G和5G時代中國獲得話語權打下基礎,使我國實現4G並跑,5G引領。

4.2 3G 智慧型手機興起,移動互聯大幕拉開

3G提升打開移動互聯世界,推動手機行業改朝換代。3G時代網絡速度約為1-6Mbps,摺合下載速度為125K/s-750K/s,比起2G提升了幾十倍。

3G建設帶動了智慧型手機的迅速發展。網速的大幅提升帶來了手機生態的大幅變化,出現了彩鈴、彩信等新功能,更可以接入網際網路,智慧型手機橫空出世,第三方應用開始出現。手機擁有了很多以前無法想像的功能,不再僅僅是通訊工具,而是變成了移動網際網路終端。移動設備廠商開始大洗牌,死守塞班系統的諾基亞短短几年就從巔峰跌落,Andriod和IOS兩大平台確立,手機螢幕從2-3寸擴展到3.5-6 寸,蘋果、三星、國內「中華酷聯」等廠商崛起。

2012年我國3G手機出貨量超過2G手機出貨量,並在2013年達到峰值,當年出貨量為4.07億部。直到4G推出,3G手機逐漸退出智慧型手機市場。

3G時代移動互聯開始起步,帶動DOU迅速上升。人均月均流量開始從2G時期的幾 十MB邁入幾百MB,移動設備開始占用人們生活中更多時間。以中國聯通為例,3G開通後,聯通用戶DOU迅速增長。2010和2011年的公司年報公布了3G用戶的DOU, 從178M/月提升到267M/月,同比增長50%。

從全國範圍看,全國戶均移動網際網路DOU一直保持增勢,3G時增速加快後回落,4G時代增速進一步加大。

全國3G移動寬頻用戶3G時代大幅增長,2014年最高達到近5億人,滲透率到達38%。直到4G網絡建成後,3G用戶數開始逐漸下降。

可以看出,即使是在移動資費逐漸降低的情況下,3G的推出仍然帶動了中國聯通ARPU值的回升。

值得一提的是,移動占據了超過一半的市場用戶,但TD-SCDMA技術的落後(網速不如聯通、電信)和建設、推廣的不足(移動3G廣告少,3G建設晚、3G基站覆蓋不足),產業鏈不成熟(許多手機都不支持TD-SCDMA制式),不少移動用戶甚至從沒接觸過移動3G,在4G時代才直接從2G換到了4G,上述原因導致很多人對3G時代的變化感受不明顯。

從數據上看,自2009年起,我國3G滲透率不斷提升,到2014年最高接近40%,而後逐漸下降。相較之下中國移動的3G滲透率明顯低於平均水平,即使最高時也不超過20%,大大低於聯通和電信,也正是在這一時期,聯通和電信的移動寬頻業務得到了迅速的發展,打破了中國移動一家獨大的局面。

中國移動的3G用戶占比提升很慢,且一直不高,和4G時代4G用戶發展情況差別很大。中國移動3G用戶占比用了5年時間,到達15%的水平,在4G時期,用3年時間4G用戶占比就達到了32%。

4.3 2G、3G 退網已成行業大勢,4G、5G 接過通信重任

近來不斷有中移動率先開始啟動3G退網的新聞傳出,市場上有些觀點認為這是3G網絡過渡性的表現,事實上放眼全球通信市場,2G、3G網絡退網早已經不是新鮮事。2008年,日本的2G就已經開始退網,在這以後韓國、加拿大、澳大利亞等許 多國家的運營商都進行了2G退網。

我們認為,運營商們不斷退網的原因主要有以下幾點:首先,4G網絡覆蓋完善,傳輸速度非2G、3G能比,能夠滿足用戶隨時隨地高速通信、上網的需求;其次,退出使用人數越來越少的舊網絡,也將大大降低運營商的維護成本,提高網絡設備適用效率;除此以外,退網進行頻譜重耕可以讓運營商擁有更為充足的頻譜資源支持新一代網絡的發展。5G牌照已經正式發布,運營商對於頻譜需求十分迫切,將2G、3G退網來換取頻譜資源成為了運營商的重要工作。因此TD-SCDMA等早期網絡已完成歷史使命,退網只是時間問題。

那麼為什麼移動首先退3G網絡而不是2G網絡呢?在4G時代,4G網絡早期只能承載數據傳輸,在進行語音通話的時候,移動和電信會自動切換到2G網絡,聯通則是切換到3G網絡。VoLTE商用後,2G網絡重要性逐步下降,但在4G網絡覆蓋不到的角落或是偏遠的地方還是需要2G支持,移動的2G網絡投入大,覆蓋完善,可以說是全球最好的2G網絡,它還承載著大量的物聯網業務,2G網絡的退出是一種必然趨勢,但在中國還需要較長時間。相較之下移動3G網絡覆蓋不如2G,在4G以及即將到來的5G面前TD-SCDMA確實已經不具備繼續使用的價值。

5、 5G 不是壓單壓雙,是一場擁有質變的飛躍,有更持久的發展時長

5G 是新一代革命性技術。5G 從移動網際網路擴展到移動物聯網領域,服務對象從人與人通信拓展到人與物、物與物通信,將與經濟社會各領域深度融合,引發生產生活方式的深刻變革。

5.1 質變一:中國從追趕到超越,有更大意願,會更持久發展 5G

中國經歷了1G、2G時期完全依賴國外技術,通信行業「七國八制」的狀態,到3G、 4G追趕,逐步有了自己的通信制式和技術積累,但建網時間仍然明顯落後於發的國家,到5G階段終於與世界領先水平看齊,無論是技術標準的話語權,還是產業鏈的成熟度,都超越了以往任何一代。

中國有更大的意願發展5G。我國高度重視5G發展,將5G作為優先發展的戰略領域。早在2013年,工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科技部支持產業界成立了IMT-2020(5G)推進組,組織移動通信領域產學研用單位共同開展技術創新、標準研製、產業鏈培育及國際合作。

(1)在標準制定方面,我國企業全面參與5G國際標準制定,加強5G國際合作,推動形成全球統一 5G標準。我國提出的5G願景、概念、需求等獲得了國際標準化組織的高度認可,新型網絡架構、極化碼、大規模天線等多項關鍵技術被國際標準組織採納。截至2019年5月,全球共有28家企業聲明了5G標準必要專利,我國企業聲明專利數量占比超過30%,位居全球首位,5G國際標準話語權大幅提升。

(2)在產品研發方面,我國率先啟動5G技術研發試驗,組織華為、中興、諾基亞、愛立信、高通等國內外企業構建了全球最完整的室內外一體化公共測試環境,分階段有序推進相關測試工作,加快5G關鍵技術研究和系統、晶片研發進程。目前,華為、中興等企業的中頻段系統設備全球領先;海思率先發布全球首款5G基站核心晶片和多模終端晶片;華為、小米、OPPO等終端企業已經推出商用手機。

(3)在頻率資源方面,我國主推的3.5GHz中頻率已經成為全球產業界公認的5G商用主要頻率。2018年12月,工業和信息化部發放了5G系統中低頻段試驗頻率使用許可,每家基礎電信企業獲得100MHz以上連續試驗頻率,保障了5G商業應用必需的頻率資源。

(4)在融合應用方面,積極推動5G在工業網際網路、車聯網、超高清視頻、智慧城市等領域應用,加快推動5G應用產業發展。連續兩年舉辦5G應用徵集大賽,發揮行業需求引領和企業創新主體作用,孵化一批5G特色應用助力5G商用發展。5G建設大幕拉開,2019年是5G建設元年,運營商資本開支回升。從三大運營商公布的年報來看,中國聯通預計2019資本開支年將達580億元,其中包括5G投資60-80億元。中國電信預計2019年資本開支為780億,其中約有90億元會用於5G網絡建設。中國移動表示2019年含5G的總投資將不超去年(1661億元),不含5G的資本開支約在1499億元。總體來看,三大運營商2019年投資將增長約6%,其中5G投資占比約11%。我們預計,5G建設將加速,三大運營商有望在下半年追加5G資本開支。

5.2 質變二:技術融合,產業鏈重組所需時間較長

5G信號頻率相比於前幾代通信技術大幅提高,毫米波、波束成形、Massive MIMO等技術相互融合。大多數移動通信都在這些3GHz以下頻段中進行,而5G可以利用2.5GHz至6GHz之間的中低頻段以及24GHz以上的高頻段,這種高頻波也被稱為毫米波。更高的頻率提高了使得傳輸速度大幅提高,5G終端能夠使用6GHz以下的頻率來提供無處不在的信號覆蓋,並利用24GHz以上的頻率來提高網絡速度和容量。但頻率越高,波長越短,傳播範圍和距離越小,為了解決這個問題,又進一步發展了波束成形和 Massive MIMO。通常天線發射信號是全範圍發射,單一方向上的信號會比較弱,波束成形,源於自適應天線的一個概念,接收端的信號處理,可以通過對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成,將無線電能量集中起來,信號聚焦在特定方向,以增加傳播距離。採用波束成形技術,前提是必須採用多天線系統,隨著頻率提高,波長變短,天線也逐漸變小,Massive MIMO(大規模多天線技術)能夠在一個基站中使用數十個天線。5G 需要大量的小基站覆蓋,採用 Massive MIMO 技術意味能夠支持更高的數據傳輸速率、覆蓋範圍和容量。

產業鏈逐級整合趨勢明顯。在5G新型Massive MIMO技術、切片化場景、軟體化網絡、波束賦型等技術的發展下,設備融合度日益提升,細分的產業鏈出現了逐級整合和向主設備商靠攏的趨勢。主設備商整合天線廠商、天線廠商整合濾波器廠商、濾波器廠商整合材料廠商。但整合仍然需要循序漸進,是一個較長的過程。

5.3 質變三:應用從人到物,滲透周期更長

5G 應用從人到物,三大應用場景更多用於滿足萬物互聯需求。得益於技術的變革和進步,5G 網絡無論是網絡傳輸速度,時延,還是終端和流量密度,相比 4G都取得了巨大的提升。

因速率、時延、連接數這三個方面的巨大進步,ITU(國際電信聯盟)定義了5G帶來了的三大應用場景:增強移動寬頻(eMBB)、超高可靠低時延通信(uRLLC) 和海量機器通信(mMTC),其中只有eMBB是解決人與人通信問題的,而uRLLC和mMTC都是為了滿足人與物、物與物之間的通信需求。

增強移動寬頻(eMBB):大幅改善了移動連接速率,峰值速率(從1Gbps提升到10Gbps~20Gbps)和用戶體驗速率(從10Mbps提升到100Mbps~1Gbps),在保證廣覆蓋和移動性的前提下為用戶提供更快的數據速率。主要應用場景有智慧型手機、VR/AR、4K/8K超高清視頻等。可以想像,在這樣的傳輸速率下,數據放在終端還是雲端已經幾乎沒有區別,這也將極大地促進雲計算和大數據的發展。

超高可靠低時延通信(uRLLC):主要應用在對網絡的時延和可靠性有著極高的要求的場景,如工業應用和控制、交通安全和控制、遠程製造、遠程培訓、遠程醫 療等。如惡劣條件下使用機器人進行高精度操作,遠程條件下實時合作手術。在5G的技術標準下,用戶層面的時延要控制在1ms之內,這樣才能滿足這些特殊場景作業的需求。這一特點最典型的應用可能就是車聯網和自動駕駛,在這一場景下,車輛上的傳感器收集到信息,經過邊緣計算初步處理後將數據上傳至雲端,經雲計算後反饋到車載終端,車輛做出反應,這整個過程所花時間可能只有幾毫秒,比人腦的反映還要迅速。在不遠的將來,自動駕駛成熟可靠後或將大大降低車禍發生的機率。

海量機器類通信(mMTC):eMTC則是基於LTE演進的物聯網接入技術,將在6GHz以下的頻段發展,主要針對傳輸速率較低、時延容忍度高、成本敏感且待機時間超長的海量機器類通訊。連接密度每平方公里超過100萬,電池壽命超過10年。應用場景如智慧抄表、智慧農業、智慧物流等。如路燈、水錶、垃圾桶接入該物聯網,管理者可以精確地知道每個基礎設施的狀態,壞了的路燈、漏了的管道都能被精準及時地發現,這將大大提高城市運行效率,方便人們的日常生活。

全球5G應用處於起步階段,各方正在積極探索各類5G應用。根據中國信息通信研究院監測,全球75個國家的運營商在5G試驗中進行了107項應用測試,其中應用場景與AR/VR相關的最多,測試較多的其他三類應用是固定無線接入、高清視頻傳輸及物聯網相關應用。

在5G商業應用方面,2018年底美國電信運營商Verizon和AT&T推出5G商用服務,其業務是5G家庭寬頻服務和移動熱點業務,終端為5G客戶端設備和家用路由器。韓國5G商用業務重點放在企業客戶,KT商用面向的第一個企業客戶是汽車零部件製造商,LGU+與機械公司合作開發5G遠程控制挖掘機,SKTelecom宣布將在首爾建設一個由其5G網絡提供支持的交通系統。日本運營商重點研究車聯網編隊行駛、遠程醫療、智能工廠、應急救災等應用。中國積極推動5G在工業網際網路、車聯網、智慧城市等領域應用,加快推動5G應用產業發展。

以大帶寬和低時延為特點的超高清視頻類業務被認為是5G時代的先期落地應用。5G與視頻的融合可滲透到採集、製作及應用的各個環節。例如,5G為4K/8K和VR的節目直播提供創新應用,2019年央視春晚第一次使用5G實現了分會場的信號回傳;5G與VR的融合可支持在自然風光、歷史名勝及革命老區等旅遊景區中開展360度全景拍攝及直播,為景區預覽、紅色教育、旅遊社交提供沉浸式體驗。

5G為車聯網提供了低時延、高可靠、大帶寬的無線通信保障,藉助於「人-車- 路-雲」的全方位連接和信息交互,車聯網不僅可以為用戶提供娛樂導航、共享出行等信息服務,還能支持駕駛安全、以及未來的自動駕駛服務。

基於市場需求和技術成熟度,當前主要實現駕駛安全和交通效率類應用。例如,車輛與車輛之間,通過廣播車輛位置、運動狀態等信息,可以實現十字交叉路口碰撞預警、緊急剎車預警等主動安全應用;經過聯網改造的紅綠燈等路側基礎設施,可以實現紅綠燈誘導通行、車速引導等交通效率提升應用等。

物聯網、工業網際網路因為需要依託社會基礎設施的信息化水平的提高,商業實現中需要改變產業鏈的各個環節,所以難度更大,周期更長,也就意味著5G的發展時間和存續時間將要遠遠超過4G的時間。

6、 6G 當前可見的技術並不優於 5G

6G 網絡將由衛星通信連接全世界。通過將衛星通信整合到 6G 移動通信,實現全球無縫覆蓋,網絡信號能夠抵達任何一個偏遠的角落。

6.1 全球衛星覆蓋成本並不低於地面

6.1.1 衛星數量多,建設和管理花費大

為了實現全球無縫覆蓋,6G 時代衛星數量將十分龐大。2015 年 1 月,SpaceX 提出「星鏈(Starlink)」計劃,旨在建立覆蓋全球的衛星網際網路系統。「星鏈」最突出的特點就是規模大。根據美國聯邦通訊委員會在今年 4 月 26 日批准的方案,該計劃將在高度為 550 公里和 340 公里的軌道面上分別布局 4409 顆和 7518 顆衛星,總數達 11927 顆。考慮到當前全球在軌工作的全部衛星不到 2000 顆,這一數字可以說是十分巨大。

即使採用一箭多星的發射技術,也需要許多年多次發射才能完成組網計劃。2019年 5 月 24 日,「獵鷹 9」運載火箭完成「一箭 60 星」發射,但即使是如此高的發射效率,也要發射約 200 次才能完成整個「星鏈」計劃。按照每年 20-30 次的高頻發射來看,整個組網過程約需要 10 年。

衛星組網計劃花費很高,地面測控和運營管理難度更大。由於衛星數量巨大,且需要頻繁發射,衛星發射和整體網絡建設花費不菲。除此以外,成千上萬顆衛星需要地面分別測控、精準調度,運營管理難度較高。據估算,SpaceX 整個建網花費將超過 100 億美元。除了自身擁有強大航天技術的 SpaceX 外,亞馬遜、軟銀、波音等公司也都逐步推動自建全球衛星通信網絡,國內也有「鴻雁」星座計劃、「虹雲工程」等規劃。亞馬遜的提案為建立一個由 3236 顆衛星組成的網絡。建造、發射和運行這些衛星需要的資金可能為數十億美元。

6.1.2 低軌道衛星維護成本高

低軌道衛星在軌時間較短,網絡維護成本高。低軌道衛星的壽命主要取決於攜帶的燃料。雖然低軌道的空氣稀薄,但仍會使高速飛行的衛星受摩擦而減速,速度下降後,向心力同時變小,向心力和重力形成的平衡就會被打破,軌道就會隨之下降。為了重回軌道,就需要消耗燃料,啟動發動機加速。由於攜帶燃料的增加會增加火箭發射質量負擔,因此衛星攜帶的燃料有限,燃料用盡後就會墜入大氣燒毀。為了保持網絡穩定,需要發射新的衛星填補空缺。

6.2 低時延等技術性能並不優於 5G

相比地球同步軌道衛星高達 500ms 左右的時延,高度大大降低的低軌道衛星傳輸時延大幅縮短,一般為 50 ms 以內,與地面光纖網絡相差不大,可以支持在線遊戲或視頻聊天等應用,但相比 5G 網絡 10ms 以下的低延時並沒有任何優勢。

6.3 全球型人員漫遊並不會成為主流需求,工業互聯與物聯無法解決

全球漫遊通信並不是未來的主流需求。衛星全球組網能解決的最大問題就是全球漫遊通信,也就是說衛星組網全部完成,無論身處地球哪個角落,都可以通過天上的衛星連接到其他地方,與他人通信。但是絕大部分人類活動密集的地方都已經有了地面基站網絡覆蓋,偏遠地區的通信需求只是少數,不會成為主流需求。

由衛星通信連接全世界,對於工業網際網路和物聯網意義不大。工業網際網路、物聯網是未來社會十分重要的組成部分。工業網際網路大大提高了生產效率、生產質量和生產安全。機器替代可以大量解放人類的雙手,機器生產控制可減少人們在危險環境下的暴露,高精度低延時機器操作可大大提高生產質量。物聯網技術不斷改變我們的日常工作和生活方式,使我們的生活更加經濟、便捷、舒適和智能化。物聯網應用覆蓋廣泛,包括可穿戴設備、汽車、住宅、工業、乃至城市等眾多領域。這些應用需要的是高可靠,低延時的網絡,不需要衛星組網來解決,衛星通信也無法解決。

7、 5G 質變,有不同的投資邏輯

總體來講,梳理 12345G 的發展歷程,5G 不是「單數雙數」的迷信,是新一代革命性技術。我們的分析可以總結為 5G 的長中短邏輯供投資者參考。長邏輯是:5G 是中國標準、中國專利和中國企業第一次站在產業鏈的核心,對未來技術演進和全球產業鏈整合有更大的話語權,雖然面臨美國的打壓,但是華為的合同數量,技術認可度、技術領先性在全球持續增長,失掉 5G 發展機會的國家將會是「失敗的」國家(美國也不例外),以華為和中興為主體的中國通信集團不會垮掉而將持續成長和持續受益;中邏輯是:5G 因為技術整合度高、產業鏈改變大、應用場景豐富的特點,註定有更長的發展周期和更多樣的價值體現,運營商持續投入的資金「拉動」作用和華為反哺產業鏈的技術「推動」作用,將共同促進產業鏈的長周期繁榮;短邏輯是:因為美國刻意的打壓和華為的主動輸出專利、技術、人員支持,零配件廠商自主技術比例、自主技術的領先程度、自主技術的良率等將會大幅度提升,實現技術突破、掌握核心技術、財務表現靚麗的產業鏈公司值得持續投資。所以,5G 更適合投資者的持續關注和長期投資。

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(報告來源:財通證券;分析師:李宏濤/趙暉/唐航)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/luZyQ2wB8g2yegNDPEni.html