5G网络如何影响经济发展？

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

随着5G技术的发展，消费者的需求也越来越多样化、个性化，带来了巨大的商业价值和经济效益。5G在满足消费者需求的同时，也带来了新的经济机遇。5G网络在中国将会成为世界主要通信技术之一。因此，对5G的全面掌握，对经济发展至关重要。

在5G的应用和推广方面，中国已经取得了很好的进展。近年来，我国连续两年通过了28个5G频段，使得全国的5G覆盖率达到75%。但是，由于缺乏定量数据和规模经济实证分析，难以预测5G的经济效益。

2019年，提出建立“一带一路”倡议，旨在加强互联互通领域合作，推动“一带一路”沿线国家共同打造更高水平开放型经济体系。为了帮助企业更好地理解、落实、部署5G技术，加快布局5G、推进5G产业整合，以及促进人类共同参与5G建设，中国共产党政府、国务院决定成立“5G-For-Economy（5G经济论坛）”。这是由国内顶尖学者、专家组成的行业组织，为中外学者提供了一个交流平台，探讨5G对经济发展的影响、对推动经济转型升级的作用、以及如何通过制度创新等方式推动5G经济领域的健康发展。

当前，国内有关研究者都在做关于5G经济影响的调研工作，但没有一个可以系统性回答以下几个方面的问题：

第一，对于5G如何影响经济发展，各研究者提出的理论和观点各不相同，有的认为5G是实体经济的必然趋势；有的认为5G只是在更快、更低的成本下替代无线宽带、5G终端设备逐渐集聚成各大城市街道、5G将会出现一种全新的形式——“云网”。有的则认为5G将直接改变某些产业链和生产环节的生产方式，可能会极大地刺激GDP增长。
第二，不同研究者对于5G产业链、经济基础设施、终端设备、应用场景等相关研究还存在很多疑问。比如，在产业链层面上，有的认为5G与传统电信业务融合、并进一步形成“一体化”，将会有利于提升电信服务质量和降低成本，但有的研究则认为5G的应用将完全取代或与传统电信业务分离，例如，可能通过5G虚拟网络实现企业之间、社区之间的远程协作、智慧园区及家庭监控等。
第三，虽然各个研究者对于5G的发展前景进行了比较客观的评估，但仍存在一些关键指标、数字无法准确反映5G在经济发展中的实际作用。比如，针对5G基础设施的支撑、终端设备的推广、以及对人口的影响等，目前尚缺乏系统性的数据来源和有效的分析方法。
第四，为了让各位读者更好地了解5G对经济发展的影响，中国共产党政府、国务院决定举办“5G For Economy”论坛。其目的是通过多种方式（包括学术会议、专家咨询、研究报告等），把国内外知名的5G经济研究者的理论研究成果与实践经验相结合，向大家展示5G经济领域的最新进展、展望未来发展方向，和鼓励企业和政府加强对5G经济的关注。

2.背景介绍

2.1 5G背景简介

5G（Wireless Broadband Communication Systems）是近几年才被提出的一个新词汇，它是一种使用无线电频率范围为2.4~30GHz的技术，能够突破传统的3G移动通信技术瓶颈，并进行高速、多样化的数据传输。其最大特点就是低时延、高带宽和超高可靠性，这为许多应用场景提供了前所未有的便利，也导致了5G在全球范围内迅猛扩张。

2013年，Huawei Technologies CEO余承东首次提出，将5G看作是“新的物理层、新的传输层和新的网络层”，与现有的3G/4G技术相比，具有巨大的变革性、颠覆性。2015年，美国联邦通信委员会发布的白皮书表明，美国5G项目的实现目标是：“到2020年，拥有10亿人同时使用5G网络。”

2016年，北京大学、清华大学、中国移动、厦门大学等一批著名院校纷纷宣布，将在2019年开展5G网络试验，目的是“打造世界级的社会、经济和科技架构”。从今年开始，更多的研究机构、企业、政府部门和学术界对5G的影响力、发展前景进行了深入研究。

2.2 5G为什么能够带来新的经济机遇？

5G虽然能够提供优异的性能，但它并不是一蹴而就的。首先，新技术往往需要时间去成熟，引入新机制，才能真正产生效益。在这一过程中，5G还面临着技术、基础设施、运营管理等方面的挑战。因此，在经济领域，5G要想真正落地，还需要一些时间。

相对于传统的固定宽带网络，5G网络有着独特的特征。首先，传统固定网络的采购价格较高，基础设施建设周期长，传统网络传输速率一般不能满足快速业务需求；而5G网络的价格却十分便宜，基础设施建设时间短，传送速度可以达到更高的水平。其次，5G网络可以提供更大的容量和数据传输能力，对于带宽需求较大的应用来说尤其重要。再者，5G网络具有良好的可靠性，可以抵御大部分干扰源和恶意攻击。最后，5G网络可以提供更丰富的应用场景，有利于加快信息化和云计算的发展。

总之，5G能够带来新的经济机遇，是因为它综合利用传感网、无线通信和机器学习技术，满足消费者的需求，以及降低成本、缩短网络距离、提升用户满意度。

3.核心概念术语说明

3.1 5G定义

定义：无线宽带通信系统(Wireless Broadband Communication System)或无线宽带电信系统(Wireless Broadband Communications and Telecommunications System)，是用无线电技术增强的高速、多样化的数据传输。它是在5G奠基前的产物，在2013年，主导者Huawei Technologies提出5G概念，称其“新的物理层、新的传输层和新的网络层”，与现有的3G/4G技术相比具有巨大的变革性、颠覆性。

3.2 5G技术架构

前几代移动网络的主要目标是为网络用户提供快速、可靠的移动数据服务。5G 扩展了这一范围，为最终用户提供了跨多个接入平台和多层网络的广泛的无线服务。

5G 创建了一个动态、连贯和灵活的框架，包含多种先进技术，支持多种应用。5G 采用了更智能的架构，其无线接入网络 (RAN) 不再受基站邻近性或复杂基础设施的限制。5G 引领着向分散、灵活和虚拟 RAN 发展的方向，其新接口创造了额外的数据接入点。

下图显示了5G技术架构。它包括物理层、传输层、网络层和应用层，并围绕着终端设备、数据中心和云计算等功能节点展开。

3.2.1 物理层

物理层（Physical Layer）负责传输物理信号，即比特流，这是一种0、1序列的传输方式，与其他传输方式不同，不需要编码器。

5G采用了新的无线技术，因此，5G系统中的各个设备必须配备相应的无线收发机，用于接收和发送无线信号。5G系统中的无线收发机通常由专用芯片集成电路设计，具有低功耗、高灵敏度、高带宽、低成本等特点。

5G中的无线传输信道是直径约10米的石墨烯、绝缘子绝缘层（Si-Ox layers）或微波系统的三极管场结构，能够在任何角度、任何时刻、任意位置进行无损、高带宽的双向传输。这种天线结构也可以有效降低空气污染、抑制干扰、减小功耗、优化性能。

3.2.2 传输层

传输层（Transport Layer）是实现数据封装、数据加密、控制消息完整性、控制数据的流量、控制流量分配、QoS策略以及流量调度等功能的模块。

数据封装

数据封装（Data Encapsulation）是指将数据转换成适合网络传输的格式，如将文件打包成TCP/IP协议中的数据包，并按照相应的传输规范进行传输。

数据加密

数据加密（Data Encryption）是指在网络上传输的数据，采用安全加密的方法，使得只有授权的通信双方才能读取数据。

5G系统中的所有数据都是加密传输的，这样就可以防止黑客截获数据后窃取私密信息。另外，5G系统还可使用混合加密技术，即结合使用静态加密和动态加密的方式，既保障数据的机密性，又保证数据的可用性。

控制消息完整性

控制消息完整性（Control Message Integrity）是指利用数字签名验证消息的完整性，确保网络数据的可靠性。

5G系统采用安全认证协议，比如TLS协议，加密所有数据，并使用数字签名验证数据完整性。

流量控制

流量控制（Traffic Control）是指控制网络资源的利用，根据网络当前的状态，动态调整用户之间的、主机之间的、服务之间的通信速率。

QoS策略

QoS策略（Quality of Service）是指基于网络流量、计算资源等多个因素对网络应用流量进行分类，并设置优先级、优先顺序等规则，以保证服务质量的最佳获得。

5G系统提供各种业务类型，如视频会议、视频直播、音频会议、游戏、视频下载等，这些业务都有自己的QoS要求。

流量调度

流量调度（Traffic Shaping）是指依据网络当前的状况，对各个业务之间、各个主机之间以及网络和主机之间的通信流量进行调度，确保网络资源得到充分的利用。

5G系统可以利用多种手段进行流量调度，如通过网络带宽分配和共享方案对网络的使用权进行调度、采用QoS保证关键业务的实时性、通过流量整形技术对网络流量进行优化，以及利用动态QoS决策进行服务质量的自动调整。

3.2.3 网络层

网络层（Network Layer）是指为数据提供路由选择、寻址、处理和传输服务的模块。

5G的网络层使用不同的技术来提高传输效率，如成立单一的物理层、分片与重组技术，以及利用端到端的多跳路径传输数据。此外，5G采用并行多接入（PAA）方案，可以将不同业务类型的数据分别传输给对应业务类型的目的地，提高通信效率和资源利用率。

3.2.4 应用层

应用层（Application Layer）是指向最终用户提供应用程序接口，包括应用编程接口API、应用服务器以及支持应用的客户端。

5G网络的应用层有着丰富的业务功能，如视频会议、视频直播、文件传输、聊天、搜索、金融支付、远程医疗等。这些业务功能可以通过统一的标准化接口API来调用，以实现服务的泛用性。

3.3 5G产品分类

3.3.1 网络设备分类

轻型设备

5G的轻型设备是指能够运行5G网络的传感器、微控制器、嵌入式终端设备、个人笔记本电脑、手机等。轻型设备通常不太占用空间，有着方便、省事的特点。它们使用的频率介于2.4GHz到5.8GHz之间。

中型设备

5G的中型设备是指能够运行5G网络的企业级服务器、大型路由器、核心交换机、WLAN路由器等。它们的大小比轻型设备略大一些，通常安装在办公室、学校、医院等。它们的使用频率约束在2.15~6GHz之间。

重型设备

5G的重型设备是指能够运行5G网络的超级计算机、大型集群、分布式数据库、大型交换机等。它们的安装规模与建筑物相比，规模更大，且安装在复杂的建筑物内。它们的使用频率约束在40GHz以上的极高频率。

3.3.2 服务形式分类

5G作为新一代的无线宽带通信系统，其带来的新业务形式更丰富、新应用更灵活，具体如下：

普通通信业务

5G的普通通信业务是指利用5G网络在指定的频段上进行通信、通话、实时数据传输、视频会议、互动娱乐等业务。

终端边缘计算

5G终端设备可以作为边缘计算平台，并将其连接到云端的统一计算中心，实时执行AI任务，实现智能物联网、智能医疗、智能农业等。

综合业务

5G网络还可实现综合业务，如边缘计算、大数据、医疗等，通过软硬件结合的模式，实现数据智能化、精细化管理。

3.4 5G应用场景

3.4.1 移动应用

5G能够帮助移动应用享受到更优质的应用体验。由于5G的传输速度快、带宽宽，而且还可以使用各种智能手机上的应用程序进行通信，因此，移动应用中的5G通信应用更加普遍。例如，智能手机上的WhatsApp、Facebook Messenger、LINE、Viber、Telegram、YouTube Live等应用均支持5G网络。

3.4.2 电视盒子

5G能够帮助电视盒子和智能电视应用程序实现更高的播放速度、画质、视频流畅度、屏幕保护效果等。在实现更高质量的视频内容传输、高清视频显示的同时，还能降低运营商的费用开支。

3.4.3 医疗领域

5G能够提供高速医疗服务。医生的远程诊断、手术以及日常监护可以由5G网络实现，也可以在家远程观看患者体检结果。医疗领域的5G应用还有药物开发、远程治疗等。

3.4.4 工业领域

5G在工业领域的应用则集中在智能化机器人、智能装备、自动化机器人、机器人辅助诊断等方面。在机器人应用方面，5G有着“人工智能、工业互联网、机器人技术”三位一体的发展趋势。

4. 5G网络的核心技术

5G网络作为新一代移动通信技术，具有高速率、低时延、大连接等特点，是继4G之后的重大技术变革。5G网络的核心技术主要包括：

（1）新空口技术

5G网络采用了新空口技术，包括基于新无线电接入技术（NR）的NR-U（无线接入网）和NR-N（网络核心网），以及基于传统无线电接入技术（LTE）的LTE-U（无线接入网）和LTE-N（网络核心网）。

NR-U采用了OFDM、TDD、MIMO等技术，实现了更高的频谱效率和更低的时延。NR-N采用了基于服务的架构（SBA），实现了网络的灵活性和可扩展性。

（2）网络架构技术

5G网络采用了新的网络架构，包括云化核心网、软件定义网络（SDN）和网络切片等技术。

云化核心网将传统的核心网功能部署在云平台上，实现了网络资源的集中管理和调度。SDN将网络设备的控制面和数据面分离，实现了网络的灵活控制和编排。网络切片将网络资源划分为多个逻辑子网，实现了网络资源的按需分配。

（3）网络安全技术

5G网络面临新的安全威胁，因此需要采用新的网络安全技术，包括5G安全防护体系、5G安全标准和5G安全认证等。

5G安全防护体系构建了从网络边缘到核心网的立体防护体系，包括物理安全、网络安全、应用安全等。5G安全标准制定了5G网络安全的技术标准，为网络安全的建设和维护提供了依据。5G安全认证为5G网络设备和应用提供了安全认证，保障了网络安全。

（4）应用技术

5G网络将催生新的应用技术，如增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（URLLC）、海量机器类型通信（mMTC）等。

eMBB为用户提供更高的下载速度和更低的时延，满足视频、游戏等应用的需求。URLLC为工业控制、医疗等应用提供更可靠、更低时延的连接。mMTC为大量的物联网设备提供连接，满足工业物联网、智慧城市等应用的需求。

5G网络的核心技术是5G网络实现高速率、低时延、大连接等特点的基础。随着5G网络的不断发展，这些核心技术将更加成熟，5G网络将为经济社会发展提供强大的支撑。

5G网络的核心技术对经济发展的促进作用主要体现在以下几个方面：

• 促进信息消费的扩大和升级

5G网络的高速率和低时延将为新兴信息消费应用提供基础，如8K视频、虚拟现实、增强现实等。这些应用将为消费者带来全新的体验，催生新的消费需求，带动经济增长。

• 加速传统产业转型升级

5G网络将在工业制造、智慧城市、医疗健康、教育等领域得到广泛应用，助力传统产业实现智能化、数字化转型。这些转型将提升产业效率、降低成本，为经济发展注入新动力。

• 促进新兴产业发展

5G网络将催生新的商业模式和应用场景，如车联网、智慧农业、无人机等。这些新兴产业将为经济发展带来新的增长点。

总体而言，5G网络的核心技术将为经济发展产生多方面的积极影响，成为推动经济高质量发展的新动力。

5G网络是第五代移动通信技术，它引入了许多创新的核心技术，以满足对更高速率、更低延迟、更大容量和更广覆盖的需求。以下是对5G网络的核心技术的详细解释。

1. 毫米波通信（Millimeter Wave Communication）：
   毫米波通信是5G网络的一项重要技术，它利用高频段的无线电波进行通信。毫米波的频率通常在30 GHz到300 GHz之间，相比传统的低频段通信，它具有更高的带宽和传输速率。通过使用毫米波频段，5G网络可以实现多达几十倍于4G网络的数据传输速度。然而，毫米波信号的传输距离较短，并且易受障碍物的影响。为了克服这些问题，5G网络采用了大规模天线阵列和波束成形技术，以增强信号的稳定性和覆盖范围。

2. 大规模天线阵列（Massive MIMO）：
   大规模天线阵列是5G网络的另一个核心技术。它利用大量的天线进行信号传输和接收，以实现更高的信号容量和更好的信号覆盖。通过使用多个天线进行波束成形技术，大规模天线阵列可以提高信号的传输效率和覆盖范围。它还支持空间复用，使得多个用户可以同时使用相同的频谱资源而不会相互干扰。大规模天线阵列的应用可以提供更稳定、更快速的数据传输，为用户提供更好的通信体验。

3. 载波聚合（Carrier Aggregation）：
   载波聚合是一种将多个频段的信号进行汇聚，以提供更高带宽和传输速率的技术。5G网络利用载波聚合技术将不同频段的信号进行组合，实现更高的数据传输速度和更好的网络性能。通过同时使用多个频段，载波聚合可以利用更多的频谱资源，提供更大的带宽，从而支持更高速的数据传输和多种应用的同时运行。

4. 高效能量管理（Efficient Energy Management）：
   5G网络的设备和基站需要高效的能量管理，以实现长时间的运行和低能耗。为了提高能源利用效率，5G网络采用了智能功率控制、休眠和唤醒技术，以及优化的网络资源分配算法。这些技术可以减少能源消耗，延长设备的续航时间，并为网络提供更可持续的运行。

5. 网络切片（Network Slicing）：
   网络切片是5G网络的一项关键技术，它可以将网络资源划分为多个独立的虚拟网络，以满足不同应用场景的需求。通过网络切片，5G网络可以为不同的行业和应用提供定制化的网络服务，如低延迟、高可靠性和大带宽等。这种灵活的网络架构可以支持各种不同的应用需求，促进数字化转型和创新。

6. 软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）：
   软件定义网络是一种将网络控制与数据转发分离的新型网络架构。5G网络采用SDN技术，通过对网络进行集中的控制和管理，从而实现更高的灵活性和可编程性。SDN可以根据网络需求和流量模式进行动态的网络配置和优化，以提供更好的服务质量和用户体验。它还支持网络切片和虚拟化，使得网络资源的分配和管理更加灵活和高效。

7. 边缘计算（Edge Computing）：
   边缘计算是一种将计算和数据处理功能移动到网络边缘的技术。在5G网络中，由于较低的延迟和更大的带宽，边缘计算可以将数据处理任务从远程云端移动到离用户更近的边缘设备或基站。这样可以减少网络传输延迟，提高应用的响应速度和性能。边缘计算还可以支持大规模物联网设备的连接和管理，并为实时应用如车联网、工业自动化等提供更好的支持。

8. 安全与隐私保护（Security and Privacy Protection）：
   5G网络对安全和隐私保护提出了更高的要求。为了应对新的威胁和攻击方式，5G网络采用了更强大的加密和认证技术，以保护用户和数据的安全。同时，5G网络也注重隐私保护，提供了更加严格的用户身份验证和权限管理机制，以确保用户的个人隐私不被侵犯。

9. 全球统一标准（Global Standardization）：
   5G网络的发展离不开全球范围内的标准化工作。为了确保不同厂商的设备和网络可以互操作，5G网络采用了全球统一的标准，由国际电信联盟（ITU）和第三代合作伙伴计划（3GPP）等组织制定和管理。通过制定统一的标准，5G网络可以实现全球范围内的互联互通，促进全球通信产业的发展和合作。

综上所述，5G网络的核心技术包括毫米波通信、大规模天线阵列、载波聚合、高效能量管理、网络切片、软件定义网络、边缘计算、安全与隐私保护以及全球统一标准。这些技术的应用与创新推动了5G网络的快速发展，为用户提供更快速、更可靠的通信服务，并为各行各业的数字化转型和创新带来了更广阔的机遇。

5. 5G网络对经济发展的影响具体表现

5G网络作为新一代移动通信技术，具有高速率、低时延、大连接等特点，将对经济发展产生深远影响。

5G网络将促进信息消费的扩大和升级，带动经济增长。 5G网络的高速率和低时延将为新兴信息消费应用提供基础，如8K视频、虚拟现实、增强现实等。这些应用将为消费者带来全新的体验，催生新的消费需求，带动经济增长。

5G网络将加速传统产业转型升级，提升经济效率。 5G网络将在工业制造、智慧城市、医疗健康、教育等领域得到广泛应用，助力传统产业实现智能化、数字化转型。这些转型将提升产业效率、降低成本，为经济发展注入新动力。

5G网络将促进新兴产业发展，培育经济增长新动能。 5G网络将催生新的商业模式和应用场景，如车联网、智慧农业、无人机等。这些新兴产业将为经济发展带来新的增长点。

5G网络对经济发展的影响具体表现如下：

在消费领域， 5G网络将推动智能家居、可穿戴设备、虚拟现实等新型信息产品和服务的普及，带动消费需求的增长。

• 智能家居：5G网络将为智能家居提供高速、低时延的连接，实现家居设备的互联互通，为用户带来更加便捷、舒适的居家体验。
• 可穿戴设备：5G网络将为可穿戴设备提供更快的传输速度和更低的时延，使其能够实现更丰富的功能，如实时监测健康数据、远程控制设备等。
• 虚拟现实：5G网络将为虚拟现实提供更高清、更流畅的画面，为用户带来更加身临其境的体验。

在生产领域， 5G网络将促进工业互联网、智慧制造、车联网等应用发展，提升生产效率和产品质量。

• 工业互联网：5G网络将为工业互联网提供高速、低时延的连接，实现工业设备的互联互通，为企业实现智能化生产提供基础。
• 智慧制造：5G网络将为智慧制造提供实时数据传输和控制能力，实现生产过程的智能化管理，提高生产效率和产品质量。
• 车联网：5G网络将为车联网提供高速、可靠的连接，实现车辆之间的信息交互，提高交通安全和效率。

在公共服务领域， 5G网络将推动远程医疗、在线教育、智慧城市等应用发展，提高公共服务水平。

• 远程医疗：5G网络将为远程医疗提供高速、低时延的连接，实现医生与患者之间的实时交流，为患者提供更加便捷的医疗服务。
• 在线教育：5G网络将为在线教育提供更流畅的视频传输，为学生提供更加生动的学习体验。
• 智慧城市：5G网络将为智慧城市提供实时数据传输和分析能力，实现城市的智能化管理，提高城市运行效率和居民生活水平。

5G网络对经济发展的影响还体现在以下几个方面：

• 5G网络将促进新兴产业的发展，培育经济增长新动能。 5G网络将催生新的商业模式和应用场景，如车联网、智慧农业、无人机等。这些新兴产业将为经济发展带来新的增长点。
• 5G网络将促进产业结构的优化升级。 5G网络将推动传统产业转型升级，提升产业效率和竞争力。
• 5G网络将促进区域经济的协调发展。 5G网络将为偏远地区提供高速、可靠的网络连接，促进区域经济的协调发展。

总体而言，5G网络将对经济发展产生多方面的积极影响，成为推动经济高质量发展的新动力。