第1章　5G成為話題

移動通信系統出現的鉅變


從移動電話到「平臺」


所謂5G，就是第5代移動通信系統。在發展到5G之前，我們經歷了1G、2G、3G，現在我們主要是在利用4G的移動通信系統。4G，或者說作為其通信規格的LTE（Long Term Evolution，長期演進技術），我想大家都應該聽說過。

首先，我把日本的移動通信系統是如何進化的，做一下簡單回顧。

1979年，當時的日本電信電話公社（經營電信電話業務的國有企業）將車載電話實現商業利用。在20世紀80年代，電信企業開始提供能夠拿著走的「移動電話」（在中國當時被稱為「大哥大」）服務。那時的移動通信系統是1G。它的工作原理如同收音機，採用的是將聲音變換為跟隨電波的信號來傳輸的「模擬方式」。此後，移動通信系統每隔10年便發生一次革新。

模擬方式在傳輸品質和傳輸距離方面有很大侷限性。後來，把數據變換為由0和1構成的數字隨同電波傳輸的「數字方式」的技術開發取得進展。20世紀90年代便是這種依靠數字方式實現傳輸的移動通信系統，即2G時代。

依靠數字方式實現傳輸的移動通信系統，使數據通信變得更容易，移動電話成為不僅可以傳輸通話（聲音），還可以提供以郵件為主的數據通信服務的終端。

1999年，可以說移動電話迎來了歷史性革命。NTT DoCoMo （日本最大的移動通信運營商，全稱為NTT Do Communications over the Mobile network）公司的i mode開始放號。同年，DDI蜂窩電話公司（現在是KDDI，沖繩移動電話）開始提供EZweb服務。第二年，J-PHONE開始提供被稱為Sha-Mail（sha為「寫」的讀音）的電子郵箱服務。

這一時代，手機開始由人與人之間無論何時何地都能溝通交流的移動電話，進化為人與人之間無論何時何地都能利用和開展服務的平臺。





智能手機的閃亮登場


i mode和EZweb業務開始提供服務的時候依然是2G時代。2001年開始進入3G時代，3G成為最初作為國際標準得以確認的移動通信系統。正是因為這樣，日本的移動電話終端在海外也能夠使用了。2001年，NTT DoCoMo在日本國內開始提供FOMA（Freedom Of Mobile multimedia Access的縮寫，意即自由移動的多媒體接入）服務，這是3G商用服務在全世界的首次登場。從2G進化到3G的通信，實現了高速率、大容量，使得i mode和EZweb這些在平臺上的服務一下子普及開來。

儘管如此，移動電話終端的主流依然是具有特色的功能機。直到2008年軟銀公司提供了iPhone 3G業務，這是在日本國內放號的最初的iPhone。隨著智能手機的爆炸性普及，軟銀公司取得了跨越式發展。

iPhone直到今天在日本國內依然具有壓倒性優勢，可見當時iPhone 3G在日本放號所具有的歷史性重要意義。

在3G普及之後，面向通信高速率化的研究開發依然沒有停步，先後有被稱為3.5G及3.9G的業務出現。上述的LTE從嚴謹意義來說就相當於3.9G。

2012年，國際標準化組織對下一代通信方式做了整理歸類，作為4G開始面向全球展開推廣。在包括iPhone在內的智能手機上提供的服務，在4G環境下得以迅速普及。為了獲得商機，各通信公司的業務不斷推陳出新，特別是為了適應4G這一環境的變化，視頻傳送及手機遊戲等大容量內容的業務得到普及。

圖1　5G通信技術進化歷程圖

資料來源：根據日本總務省資料繪製



圖1即為5G通信技術的進化歷程圖。

用戶的不斷增加和新服務業務的不斷推出，形成了良性循環，如今在智能手機上提供的服務已經形成了規模相當龐大的市場。





5G真正走向商業化


如上所述，移動通信系統隨著殺手服務（killer service）的不斷進化而發展到今天。簡而言之，1G就是聲音通話，2G就是在1G的基礎上加上電子郵件和網頁，3G就是在2G的基礎上加上平臺和服務，4G就是在3G的基礎上加上大容量內容。

隨著移動通信系統的不斷進化，具有革新性的服務也不斷推出。這些服務對移動通信系統提出了更高的要求，為了滿足這些要求，移動通信系統不斷取得進化。如此這般相互促進，移動通信系統取得了日新月異的發展。通信業務量可以為此提供充分的證明。根據日本總務省的《我國移動通信業務的現狀》顯示，如今日本國內移動通信的業務總量依然呈現指數級增長。如此勢必對移動通信系統的革新提出更高的要求，5G時代的到來已然不可阻擋。





支撐5G的技術革新


3類典型應用場景


在瞭解5G所帶來的變化之前，有必要理解5G到底是什麼。從4G到5G的進化是從技術意義上來看的變化，要想理解5G，必須理解支撐5G的技術。由於本書不是技術方面的書籍，所以不能詳細介紹，只能介紹其中的一小部分。

在上文介紹移動通信系統的歷史演進時，涉及了要開展標準化作業的內容。要想由各國通信行業的相關者共同制定出各國都接受的國際標準，首先必須對「5G到底能夠實現什麼目標」這一願景達成一致意見。

關於通信的國際標準化組織是國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）下屬的無線電通信組（ITU Radio communication Sector，ITU-R）。該組織在標準化之前，於2015年9月，針對5G發佈了被稱為ITU-R M.2083的願景。其中，給出了5G的3類典型應用場景：

1.高速率、大容量通信（enhanced Mobile Broad Band，eMBB）；

2.高可靠、低時延通信（Ultra Reliable and Low Latency Communications，URLLC）；

3.大規模IoT（massive Machine Type Communications，mMTC）。

這就意味著5G不僅要實現此前的「通信變快」這一進化，還要實現「高可靠、低時延的通信」「大量存在的終端能夠同時接通的通信」這種跨越式的進化。

作為給出願景之後的標準化進展，3GPP（3G Partnership Project，意即3G夥伴關係計劃，是制定移動通信系統技術版本的項目組）於2018年6月制定了被稱為R15的初期標準版本，為5G的商業化做好了準備，預定在2019年末制定完全滿足上述3個條件的R16標準版本。





實現高速率、大容量通信的技術


下面來介紹為了實現上述3類典型應用場景的技術。

高速率、大容量通信就是要實現多種技術的組合。5G與4G的最大區別，就在於4G以前的移動通信系統難以被廣泛應用，而如今控制高頻率值的電波的技術已經相當成熟了。

分攤給5G的電波由被稱為sub6頻譜的3.7GHz頻譜、4.5GHz頻譜及毫米波的28GHz組成。在4G以前所利用的電波中，最高的頻率值是2014年12月被分攤的3.5GHz頻譜。由此可知，5G電波的頻率值是多麼地高。

通過如下兩種技術：一是收集基站天線信號的大規模天線（Multiple Input Multiple Output，Massive-MIMO）技術；二是將天線信號發出的具有高度指向性的電波傳送給手機終端的波束成型（beam forming）技術，可以將容易減弱（無法做到長距離傳輸）的高頻率值的電波在減輕各基站之間干擾的同時實現遠距離傳輸。

傳送數據的電波群被稱作副載波，5G可以用高頻率值確保連續的電波帶寬，所以，5G能夠把副載波的幅度變得更長。也就是說，5G能夠用更大的電波群傳送數據。

為了給出具體的場景，我們把依靠電波傳送數據比作利用公交車運送乘客。所謂5G，就好比在新鋪設的、更加寬廣的道路上行駛比以往更大型的公交車，與以往相比能夠運送更多的乘客。

通過將具備這種要素的多種技術組合在一起，5G時代的網速將能夠超過4G時代的10倍以上。

具體來說，4G下坡（從基站朝著手機終端的通信傳送）充其量可以傳輸1Gbps（bit per second，bps，1秒之間傳送的數據通信量）的速度帶寬，上坡（從手機終端往基站方向的通信）充其量可以傳輸幾百Mbps的速度帶寬。而5G下坡可以傳輸20Gbps的速度帶寬，上坡能夠達到10Gbps的速度帶寬。

這是5G在規格方面所必須達到的性能要求。當然，實際的網速還要看終端的款式及通信運營商的網絡設計。但總體來看，5G具有4G無法比擬的高速率，特別是在上坡方面優勢更加明顯。這是應該矚目的一點。

在第2章，我將要舉出靈活運用5G的具體事例，那樣大家就會真正感受到上坡功能得到強化的應用場景。





「邊緣計算」成為可能


5G的時延是1毫秒，為4G的1/10。這樣的低時延可以實現多種技術的組合。

在此本來應該涉及類似於縮短數據傳輸間隔的、在無線通信的各區間內低時延的技術，但本書僅舉如下一點，作為從直觀上容易理解的技術革新，邊緣計算（edge computing）的實裝變得更加容易了。

譬如，用某部手機獲取互聯網上的某些內容這一通信方式，通常的下載流程是，先通過手機→基站→通信運營商的網絡（核心網絡）→互聯網上的服務器來獲取內容，再沿著互聯網上的服務器→通信運營商的網絡→基站→手機這一反方向的流程來下載。

與上述流程完全不同的邊緣計算，是指手機→基站→在基站旁邊設置的服務器→基站→手機這一大大縮短的通信路徑來完成下載任務的方式。換句話說，在通信運營商網絡邊緣（edge）的基站進行必要的數據處理，也就是計算（computing），故稱邊緣計算。

邊緣計算的架構如圖2所示。

圖2　邊緣計算的架構



將邊緣計算也類比為利用公交車運送乘客。

請在大腦中浮想如下場景：某人要到政府部門辦一件事，需要乘坐公交車到市政府。假如在他家附近有市政府的派出機構的話，那麼他就會很容易往返那裡，與需要乘坐公交車到遙遠的市政府相比，辦事所花費的移動時間就會大大縮短。重要的問題是，為了給更多的市民提供這種行政服務，必須遍地設置政府的派出機構。

話題回到邊緣計算上來，為了實現用戶的實時傳送的願望，必須在每個用戶的附近設置處理數據的服務器，那樣無疑會投入鉅額的費用並耗費太長的時間。因此，與面向全國提供服務相比，為限定區域提供服務就成為最佳選擇。

實裝邊緣計算這種方式變得容易起來，起因於5G的網絡採用了C/U分離這一架構。

通信有兩種：一種是以控制為目的的通信，需要能夠識別哪個終端與哪座基站相連接，終端是不是處於能夠通信的狀態；一種是以傳送數據為目的的通信，或者下載內容，或者在線訂貨。

現在這兩種通信可以一體化運用。5G將系屬於控制的通信作為控制維度（Control plain）捆在一起，將系屬於傳送數據的通信作為用戶維度（User plain）分開設計，因此稱其為C/U分離。據此，經由互聯網的通信和需要經過邊緣計算做出處理的通信並存下的網絡管理就變得容易起來。





網絡的靈活性大大提高


通信因其被利用的方法不同而要求滿足各種不同的條件。

例如，要想實現汽車的自動駕駛，必須能夠監測周圍的車輛、交通標識、信號燈及行人等信息，根據解析結果控制方向盤、油門及剎車，這些通信的接續絕對不能被切斷。我們可以想象一下，監測到有行人突然出現時必須剎車的場景，絕對不允許出現通信的延時。

如果是自動收集水、電、燃氣這些儀表的數據，將這些數據彙總計算繳費的通信，對實時性的要求就顯得不那麼重要了，只要定期在通信量比較少的時間帶進行即可，即使出現通信失敗重新傳送也不是不可以，不至於出現致命性的事故。這種通信很可能還要計算平均每次通信的成本，儘可能將成本降到最低。

由於5G採用C/U分離的方式，在多種通信混雜的情況下，充分考慮整個網絡的混雜狀況並進行最佳的資源配置就變得很容易。這時，可以根據通信的種類不同，將網絡層次假想為切為薄片分成多層的網絡作業切片技術。網絡作業切片的架構如圖3所示。這一技術在5G條件下變得很容易實裝。

因為C/U分離和網絡作業切片並非無線區間的技術革新，因此目前還很少有人談論。但是，兩者都是能夠提高網絡設計靈活性的技術革新，有必要將其作為擴展5G商業化運用最好應該具備的知識記到腦海裡。

圖3　網絡作業切片的架構





使大規模物聯網成為可能的技術


同時接通許多終端，意味著一座基站可以為大量的終端提供服務。

在4G情況下，一座基站有時會出現100部左右的終端同時接入就會因過於擁擠而無法接通的情況。而5G超過它的100倍，即使有10000部左右的終端同時接入也能保證網絡暢通無阻。

這樣一來，大家可能都會想到在一個區域內有眾多的人都在同時使用手機的場景，但這種技術可以說是在各種地方埋設了傳感器，這是利用通信來收集這些傳感器發來的數據的IoT（Internet of Things，物聯網）時代（所有物品都與互聯網聯通的時代）所必須具備的條件。

接通許多終端的技術目前還仍然處於標準化作業階段，在此介紹一下日本提議的被稱為無須許可（Grant Free，或互贈）的方式。這個方式是日本國立研究開發法人信息通信研究機構（NICT）提出的。簡而言之，就是將終端和基站的系屬於控制的通信做簡化處理（simple），以此來避免出現網絡擁擠。

通常情況下，終端和基站之間開始通信的時候，兩者之間要對利用電波的頻率和利用的時間進行溝通，基站要發出事前許可（Grant）。而無須許可方式將這種事前許可的溝通省略了，直接傳送數據。無須許可的架構示意圖如圖4所示。雖然也將冒著傳送失敗、數據出現缺損的風險，但事前已設計好一旦出現這種情況將會再次傳送的架構。

圖4　無須許可的架構



在這裡依然舉用公交車輸送乘客的例子。此前的通信是為了確定把乘客送達目的地，在乘客上車之前，司機（或售票員）要與乘客反覆溝通，確認之後再讓乘客上車。這是以往的場景。如果出現忽然有大批乘客湧來的情況，司機（或售票員）就可能出現精神崩潰的情況。所以，無奈之下，事前溝通就可免去了，先讓這些乘客上車再說。可以讓更多的乘客上車，對司機和乘客來說兩全其美。這是另外一種場景。

4G以前的通信都進行了合乎以下載為中心的利用方式的設計：用戶要按動想觀看的視頻的開始鍵，下載觀看或者重放觀看。在從現在開始進入的IoT時代，海量的傳感器發出的大大小小的數據同時上傳，這時作為迴避上傳擁擠的設計，無須許可方式那樣的大規模同時接通的技術就顯得非常重要了。





數字轉換的基礎


德國為了充分利用數字技術推進其主導產業即製造業的發展，正在實施被稱為「工業4.0」的戰略規劃。根據產品的訂貨狀況，對設置在工廠的操作機器人進行遠程控制和自動控制，利用AI解析安裝在操作機器人身上的傳感器得到的數據，監測故障及停電的預兆並做出應對，以提高工作效率。

與此同時，德國正在謀求從將操作機器人當作商品銷售的商務模式轉向另一種商務模式，即把「使用操作機器人大幅提高工廠生產線效率和設備運轉效率」這一給客戶帶來的好處本身作為附加價值的銷售服務的商務模式。

其代表性企業之一就是德國的博世（Bosch）。在2018年的世界移動通信大會（Mobile World Congress，MWC，移動通信行業世界最大規模展會）上，博世充分展示了5G在「工業4.0」中發揮的重要作用，其中大部分內容都是依靠前文介紹的網絡作業切片給該公司的製造/銷售業務帶來的革新。雖然網絡作業切片這一想法或者說這一技術以前就存在，但是依靠5G，其應用價值得以大大提升。這也是人們期盼5G時代儘快到來的原因之一。

「工業4.0」戰略規劃的主要目的在於將數字技術最大限度地應用於製造業，像這種針對傳統產業（原有產業），通過利用通信、AI和內置各種傳感器等技術手段，實現公司內部決策模式及商務模式的革新，被稱為數字轉換（digital transformation）。

企業在描繪數字轉換的面貌時，必須將控制和數據的流程嵌入商務或操作的各個環節之中，緊跟每時每刻都有龐大的控制信號和數據產生的時代步伐，對5G的架構及技術要素進行設計，所以，5G被稱為數字轉換的基礎。

本書將在第3章介紹數字轉換應用於各種產業的可能性。在此只對數字轉換這一詞語做一簡要介紹。





圍繞5G展開的國際競爭


在日本，人們圍繞5G展開的談論，如「即將開始提供服務的5G到底是什麼」「5G將引發哪些變化」等話題充斥各種媒體，本書也是圍繞這些問題來寫的。5G既不是未來的技術，也不是沒有實體存在的潮詞（噱頭詞）。如今在世界上已經有國家開始了5G的商用服務，也有許多普通消費者與通信運營商簽署了5G手機協議。因此，本節將圍繞世界的5G競爭局面進行介紹。

處於5G領先地位的是美國和韓國，這兩國都已經在2018年開始了5G的商用服務，中國及歐洲的部分國家緊隨其後。此外，還有其他許多國家急於5G商用化，如卡塔爾的通信運營商——卡塔爾電信（Ooredoo）宣佈，它已經於2018年5月在全世界最先開始了5G的商用服務；中東、東盟及中亞也有一些國家對5G的儘早商用化非常積極。2019年，世界上的許多國家都已開始提供5G服務。日本5G商用服務將於2020年開始，從世界範圍來看，這個時間不能說開展得早。





美國威瑞森在世界上最早提供5G商用服務


美國於2018年11月，對5G的頻率進行了拍賣。美國最大的通信運營商威瑞森電信（Verizon）自2018年10月開始提供名為Verizon 5G Home的商用服務。之所以該公司能夠在對頻率進行拍賣之前就先行一步開始提供5G服務，是因為該公司提前併購了一家擁有5G頻率的公司。

Verizon 5G Home被稱為固定無線連接服務，不是為手機，而是為安裝在家裡的固定電話提供的服務。

在通常情況下，在自家佈設無線LAN（局域網）環境時，需要與通信運營商簽署協議，通過施工將線路接入自家的通信終端，用無線LAN將自家終端與其他終端相連接。而固定無線接入無須佈線，只用在自家安裝的終端就可以創造出無線LAN環境。在日本，軟銀公司也提供被稱為Softbank Air的服務，將這個家庭終端用5G連接起來，其實就是前文所講的Verizon 5G Home。

威瑞森電信已經在印第安納波利斯、薩克拉門託、洛杉磯、休斯敦4個城市提供該項服務。移動通信系統要首先建好基站，所以服務開始時的區域拓展必然受限。

其速度帶寬最大不超過1Gbps，通常情況下都是300Mbps，收費方案是，最初的3個月免費，此後與該公司簽署過手機通信協議的會員為每月50美元，沒有簽署協議的每月70美元。同時，它還與YouTube TV（優兔電視，美國的電視節目轉播服務）、谷歌的流媒體播放器Chromecast ultra、蘋果電視4K顯示器（這些都是用電視機接收網絡視頻轉播服務的終端）等免費互聯。

該公司提供的這款服務項目的特徵是，並沒採用3GPP確定的5G的標準版本，而是採用該公司自己確定的版本。這給人一種急於採用獨自的版本建設基站開發終端的印象。該公司之所以這樣著急，無非是無論如何也要獲得「全世界最先開始提供5G商用服務的通信運營商」的稱號。

沒依據國際標準、網速也是5G，雖然不夠十全十美，但利用難以掌控的毫米頻譜來構建局域網，以如此之快的速度達到了為普通消費者提供服務的目的，足以證明該公司擁有非常強大的技術力量和服務提供能力。

下面來看美國第二大通信運營商——AT＆T（美國電話電報公司），同樣不是面向手機，於2018年12月通過移動無線熱點（mobile hot spot，移動路由器）為亞特蘭大、夏洛特、達拉斯等12個城市提供服務。

AT＆T在其發佈的新聞中稱，該公司在世界上最先推出了依據國際標準的移動5G網及終端。AT＆T首先為受到限定的客戶提供服務，在最初的90天內無償提供終端、無須繳納通信費，自2019年春開始，移動無線熱點終端每部499美元，通信費15GB每月70美元。

雖然世界最先的寶座被威瑞森公司奪取了，但無論從依據國際標準、為移動終端提供服務等來看，還是從事業的可持續性、用戶的便利性等觀點來看，都是AT＆T的做法更加可靠。





5G是「選擇權」的服務


威瑞森公司於2019年4月3日開始面向手機用戶提供5G服務。威瑞森將開始日期不止明確到「月」，還明確到「日」，其理由我在後文詳述。

威瑞森的5G服務提供區域為芝加哥和明尼阿波利斯這兩個城市，能夠接受通信服務的手機僅限於摩托羅拉公司生產的MotoZ3。MotoZ3是當時已經不再銷售的手機，並非5G智能手機，而是將各種功能通過被稱為Moto Mods的模塊再附加而設計的手機。

威瑞森在2019年4月3日開始提供5G服務的同時，銷售一種被稱為5G Moto Mod的附有5G通信功能的模塊，作為5G手機提供給用戶。

不過，5G Moto Mod是附有天線的類似手機套那樣的模塊，通常的售價為349.99美元，對提前預約的限定用戶售價為199.99美元。

通信費用套餐採用原有套餐的選擇權那樣的設計。所謂選擇權，是指用戶可以自己選擇哪種收費套餐。對於已經與威瑞森簽署不限量套餐（unlimited plan）協議的用戶，如果還想利用5G，則在原有協議基礎之上每月再多繳10美元即可。

這裡所說的不限量套餐，如同日本的通信協議那樣，沒有所謂的流量限制，無論如何使用，每月繳納固定費用。但是，其在網絡擁堵時及超過一定的使用時間時，網速可能會變得遲緩。

如上所述，美國自2019年4月開始提供5G手機的商用服務。





韓國也非常看重「世界最先」


韓國的SK電信、KT、LGU+這三大移動通信運營商都積極致力於5G的儘早商業化。在2018年2月的平昌冬季奧運會期間，世界最早的5G試驗獲得成功。

經過2018年6月的頻率拍賣，在首爾等主要城市及濟州島等地區，各大公司都構建了自己的5G區域。KT的黃會長在世界經濟論壇的年會（達沃斯會議）及MWC（世界移動通信大會）2019年會（2月25日—28日在巴塞羅那舉辦）期間，都明確提出「韓國已在5G方面成為世界的領頭羊」。因此，韓國也被人們稱為「5G先生」。SK電信和LGU+也在強有力地推進區域拓展和平臺開發，表現出「韓國引領5G時代」的強烈意願。

這三大通信運營商步調一致，都從2019年4月3日開始面向手機提供5G服務。與服務相對應的手機都只採用三星公司的GalaxyS10 5G，三家公司都制定了專門針對5G的新的收費套餐。

美國威瑞森與韓國的三大通信運營商面向手機的5G服務開始日期都選在同一天，這絕非偶然。這是都想成為「世界最先面向手機提供5G服務的通信運營商」的激烈競爭的結果。

KT在2019年2月的MWC巴塞羅那年會上宣佈要在當年3月開始提供服務，可見韓國本來準備將開始日期定在3月，但結果推後到了4月。

另一方面，威瑞森於2019年3月13日發佈「將自2019年4月11日開始面向手機提供5G商用服務」。KT在威瑞森做出上述發佈之前，就已發佈「將自2019年4月5日開始提供服務」。所以，是韓國將開始的日程表定位在了「世界最先」。

正當這時，威瑞森突然將服務開始日期提前到2019年4月3日。

韓國也在密切關注著威瑞森的一舉一動，以著名人物成為5G的第一位用戶為理由採取了應急對策，終於也趕在4月3日的同一天開始了5G服務。雖然服務開始的時間段不同，並且美韓兩國之間存在時差，但美國的威瑞森和韓國的三大通信運營商都宣稱自己成了「世界上最先面向手機提供5G服務的運營商」。





威瑞森的戰略意圖


前文介紹了威瑞森和韓國三大移動通信運營商之間圍繞「世界最先」展開競爭的經過。雖然它們的5G服務開始日期是同一天，但從服務內容來看就可以洞悉美國威瑞森與韓國三大公司戰略意圖的迥然差異。

首先來看威瑞森。它是站在自己公司不限量套餐的選擇權這一定位設計了收費套餐。也就是說，在已經與該公司簽署協議的用戶中，無論是使用大量通信的重量級用戶（heavy users），還是被「5G」這一「潮詞」強烈吸引的早期利用者（early adopter），都不允許改選其他通信運營商的服務。簡而言之，該公司採取的是「圈地」戰略。

在美國最早提供unlimited收費套餐的T-Mobile（隸屬於德國電信的一家移動通信運營商），以及為數眾多的MVNO（移動虛擬網絡運營商）都在利用獨自的差異化戰略搶奪重型用戶和早期採用者，在這種激烈競爭的環境下，作為美國最大通信運營商的威瑞森採取了與之「王者」身份相符的守護戰略。

在MotoZ3這款已經不再銷售的手機上安裝被稱為5G Moto Mod的模塊，用戶即可利用5G，這一做法本身充其量是把5G作為附加在4G上的價值來定位的，作為一種連續性的進化，讓4G用戶升級到5G用戶。

即使不採取威瑞森的那種在手機上安裝一個裝置的獨特做法，也可採取AT＆T那樣的做法，即以移動路由器的方式提供5G服務，為手機和平板電腦創造出實際上能夠利用5G服務的環境。不過，威瑞森作為美國最大的通信運營商，它認為自己必須成為「在世界上最先為手機提供5G服務的運營商」。為此，它就認為不能是移動路由器和手機，必須是一個整體才能稱得上是5G手機。

現在回顧一下，2018年8月摩托羅拉發佈其新款手機MotoZ3的時候，就不是把它當作依靠各種Moto Mods就能按規格改制的4G手機來銷售的，當時就針對這款手機展開了「世界首款能夠升級為5G的手機」的廣告宣傳活動。也就是說，在這款手機的發佈會上，威瑞森和摩托羅拉就已經做好了讓這款手機作為5G手機被廣大消費者認可的周密部署。如此處心積慮，威瑞森成為世界上最先為手機提供5G服務的運營商之一，也是必然的事情。

今後，面向手機提供5G服務的通信運營商就沒有了拘泥於「世界最先」的必要。消費者同時擁有多種設備（不只是手機，還有個人電腦、平板、智能手錶等隨身攜帶的移動設備）的情況如今已經司空見慣。考慮到5G的高速率、大容量通信才能有效應對這樣的情況，為消費者隨身攜帶的多種終端提供5G通信服務，可以認為與前文所講的依靠移動路由器提供5G服務，以及在手機上安裝裝置這些做法相比，對於消費者來說好處更大。

在無線LAN規格下，移動路由器和手機接通無線LAN時，其網速不免受限，但下一代無線LAN規格為IEEE802.11ax，最大網速帶寬為9.6Gbps，就能夠為用戶構建充分享受5G所帶來的好處的環境。

手機接通無線LAN時的高速識別技術也取得了革新性進展，所以，手機用戶在意是直接與基站通信還是經由路由器通信的場景將越來越少見。技術性困難的解決已經是時間早晚的問題，下一步就要看經由移動路由器的5G通信採取什麼樣的收費方案，人們對於5G通信迅速普及的期盼很快就會實現。





韓國的收費方案


下面來看韓國三大移動通信運營商面向手機提供的5G服務內容。各家公司都準備好了全新的5G收費套餐，3家公司都是每月5.5萬韓元（摺合人民幣為337元），SK電信和KT做好了提供8GB、LGU+做好了提供9GB的通信量的最低收費套餐。

本來SK電信設計的是大容量而且高額的5G收費方案，但是政府主管部門對其提出了不要給消費者的選擇造成制約的要求，該公司只好制定了中等容量的最低收費方案。KT和LGU+也向SK電信的設計方案看齊。至於超出最低收費套餐的方案，3家公司各有不同。SK電信和LGU+提供超過150GB的超大容量服務，KT提供與美國威瑞森同樣的不限量服務。

在為手機終端提供GalaxyS10 5G這一點上，韓國3家公司也與美國威瑞森不同。從韓國3家公司用新收費、新終端提供5G服務來看，就能夠深刻領會其要「將5G當作全新的價值訴求」這一通信運營商的意圖。可以說，韓國方面採取的是進攻的戰略。

雖然從數字上來看，SK電信和LGU+所提供的3位數超大容量服務的收費套餐讓人形成一種收費高昂的印象，但從概念上來看，其與提供4G服務以前的多少GB方案是相同的。在全新的價值訴求這一觀點上，像KT的不限量那樣，讓不同的概念在收費方案中有所反映，可能會更充分地表達革新性的訴求。

上述收費方案充其量也是為剛開始提供服務時準備的，可以預見今後隨著競爭的激化，上述收費方案也會發生較大變動。各公司都已經準備了高畫質的大片、重放型的遊戲及VR服務等與5G相匹配的娛樂服務，把5G定位為給人們帶來全新體驗的革新性服務，以此來滿足消費者和通信運營商雙方都在期盼的不斷普及的願望。

對於通信運營商來說，到底是像美國威瑞森那樣將5G作為4G的附加價值來提供，還是像韓國公司那樣作為全新的價值來提供，在提供5G服務時可以採取的戰略有多種選擇，通信運營商對其5G的市場定位也將是其做出判斷時應該考慮的要素。

不管怎麼說，日本距5G商用服務開始的2020年還有一段時間，應該密切關注美韓兩國通信運營商的動向，設計出對日本來說最為適合的5G收費方案才是最重要的。





歐洲國家推行的先進做法


那麼，歐洲怎麼樣呢？歐洲並不像美國和韓國那樣急於早期商用化，許多歐洲國家都在2019年開展了5G試驗或商用化。

在此以北歐國家為例。或許會讓人感到意外，在北歐，芬蘭的諾基亞和瑞典的愛立信這樣的世界著名的通信設備廠家，成為通信行業技術革新的中心之一。世界最先的4G商用服務，是由瑞典的一家通信運營商Telia Sonera（現在的名稱為Telia Company）提供的。

首先來看芬蘭，繼前文所講的卡塔爾電信（Ooredoo）之後，2018年6月，大型通信運營商Elisa發佈，該公司成為世界第2家開展5G商用服務的通信運營商，只不過它說成了「世界最早的5G商用服務」。在卡塔爾電信的發佈中，並沒有明確表示是否是「世界最早」。Elisa之所以這樣做，是想讓人們知道，在包括與5G對應的手機在內的商用化這一意義上，真正的世界第一家是該公司。美國與韓國的競爭，其真正目的也在於此。但是，移動通信系統的革新是10年一度的盛事，自認為是世界第一家的通信運營商滿世界都是。

Elisa最初提供的5G服務，是在芬蘭與愛沙尼亞之間，兩個國家通信管理部門的部長所打的電視電話。面向手機提供的5G服務預定自2019年6月開始。

瑞典的大型通信運營商Telia公司於2018年12月發佈，該公司在赫爾辛基機場實現了世界最初的「5G機場」。意為在該機場構建了5G環境，在機場內部通過5G來操控安保機器人的巡視。通過遠程操控或自動操控讓安保機器人巡視，將其拍攝到的影像傳送給管理中心，或者為機場內的旅客提供導航服務。利用難以掌控的毫米波構建5G環境，在機場內部這一特定的建築物內靈活利用5G。從這些方面來看，這個事例可以說具有革新性。

容易衰減、難以飛到遠處的毫米波，很難在廣闊的區域內構建專屬自己的領域。所以，可以預見，像Telia公司那樣面向特定的建築物內部開展的5G服務，今後將會在世界許多地方出現。





開始大規模商用化的中國


最後來介紹一下中國。中國於2016年3月發表的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》（「十三五」規劃）中提出，要在2020年實現5G的商用化。根據2017年1月9日的中國網日文版介紹，中國要力爭在5G的國際標準化方面發揮主導作用，從5G設備、芯片、解決方案、終端等構成5G的基礎技術開發，到汽車及鐵路等移動領域為首的應用，展示了綜合性的願景。

在4G方面，以華為為代表的中國通信設備供應商在世界上處於領頭羊地位，同樣，其在5G的國際標準化活動及技術開發方面也處於世界的引領者地位。在世界著名諮詢公司德勤（Deloitte）發佈的報告——《5G：引領未來10年的機會》（5G：The chance to lead for a decade）中指出，中國正在用比美國更鉅額的資金來推進5G方面的設備投資及基站建設。

從中國於2020年5G的商用化目標來看，其將目標設定為與日本同樣的時期。但是，正如前文所述，以美國和韓國為代表，全世界的通信運營商圍繞儘早開始提供5G服務展開了異常激烈的競爭，中國也在急於開展5G服務。根據中國最大移動通信運營商——中國移動於2019年3月發佈的《2018年業績年報》顯示，2018年，該公司已經在17個城市開始了5G試驗，並將於2019年推進5G的商用化。

中國國土面積廣闊、人口眾多，即使於2019年開始的服務在內容方面做些限定，其地域拓展規模也將是世界上屈指可數的。

構建新的通信環境，也就意味著將產生新的服務，從而會促進產業振興。從這一角度考慮，各國都朝著構建5G環境，以及儘早商用化方向加快了步伐。





日本在「利用方法的開發」方面處於領先地位


在5G活用方面引領世界


日本想借著2020年舉辦東京夏季奧運會和殘奧會的東風，讓5G的商用化引領世界。

日本自2015年前後開始推進5G技術的研究開發及標準化活動，自2017年前後在各通信運營商獨自做出努力的基礎上，總務省也通過各種方式予以大力支持，的確是以產、官、學（即產業界、政府和科研機構）一體來推進被稱為「如何活用5G」的用途開發。日本於2019年4月開展了5G頻譜的分攤，並按照預定進度圍繞用途開發進行討論研究。

不過，正如前文所述，世界各國都將預定進度紛紛提前，進展快的國家已於2018年完成商用化，2019年完成商用化的國家也有許多。

在這種情況之下，日本國內的三大通信運營商，即NTT DoCoMo、KDDI、軟銀都預定，不等到2020年，自2019年開始作為前期服務，在限定的區域以把終端租給用戶使用的方式，給普通消費者提供接觸5G的機會。

日本開始5G商用服務的2020年，時間絕對談不上早，但是，在5G的文脈方面，不能說日本已經被甩在了後面。為什麼這麼說呢？5G的存在意義絕不體現在通信基礎設施本身上面，而是在其基礎設施之上怎樣才能革新人們的生活方式，以及怎樣才能實現企業及社會的數字轉換。

日本很早就帶著這種目的採取了行動，從追求5G的活用可能性這一視角來看，日本已經處於世界領先的位置。

5G追求其活用的最大可能極其重要。為了說明這一點，我再次闡釋4G以前的革新與5G革新之間的區別。技術上的區別已經在前文闡述了，在此從滿足消費者的通信需求角度來說明它們之間的區別。





消費者對5G的期望並不強烈


雖然1G手機就已經給我們帶來能夠在外面打電話的好處，但消費者逐漸對通話質量提出更高的要求，這樣一來，數字方式的2G就解決了這一問題。

2G手機的數據通信服務不斷進化，i mode（使用NTT DoCoMo的手機就能夠利用的接通互聯網服務）和EZ Web（由KDDI及沖繩蜂窩電話公司的手機品牌au所提供的互聯網接入業務）等平臺就產生了。此時消費者又要求平臺服務的舒適度，於是3G就把這個問題解決了。

在3G情況下，消費者又對手機上的內容下載提出了要求，結果4G就把這個問題解決了。也就是說，移動服務的革新提高了消費者的通信需求，通信設施被革新滿足了消費者的需求，這就是移動通信系統的歷史。

沿著上述歷史回顧一下我們的生活，我們很難想起在利用通信服務時受到制約的情景。當然，在特定的場所及特定的時間帶網速變慢這種情況誰都經歷過。從本質上來看，如今已經處於通信設施的供給能力超過消費者的通信需求這樣的狀況。

移動電話換成了智能手機的情形、智能手機加上平板電腦等利用多種裝置的情形，都已經變得司空見慣，所以就像最初所闡述的那樣，通信總量逐年增加，就會要求5G不斷開展革新。但是，從每位消費者利用原有服務時的通信需求這一角度來看，4G基本上就全都能夠滿足了，這樣一來，消費者要求5G的理由就變得不充分了。可以說，4G以前都是為了滿足消費者的通信需求所進行的革新，而5G在這一點上就大不相同了。

話又說回來，如果按照滿足消費者的通信需求這一想法來看，5G就很有可能得不到普及。也就是說，我們必須挖掘5G的各種活用可能。

在5G情況下，就要求充分調動主觀能動性，圍繞怎樣才能革新消費者的生活方式、怎樣才能實現企業及社會的數字轉換等問題，將目光轉向尚未顯現出來的潛在需求，設想並開發5G的各種用途。





並非「零和博弈」而是「生態系統」


如前所述，日本正舉產、官、學之力積極推進5G的用途開發及由此帶來的新的市場需求。日本總務省於2017年度開始了5G綜合實證試驗，實施了涵蓋國內通信運營商、研究機構、地方公共團體、服務提供方等各方面利益相關者的六大5G活用工程。5G綜合實證試驗在2018年度繼續開展，正在實施更加完善了的六大工程。

5G的用途開發對於通信運營商來說是生死攸關的重大問題。所以，通信運營商各自都不遺餘力地推進用途開發。但是，通信運營商並不能單獨開發出所有產業的5G用途，這就需要通信運營商與其他產業的企業結成夥伴關係，聯手加速推進。

NTT DoCoMo於2018年1月開始實施DoCoMo5G開放夥伴工程（DoCoMo5G Open Partner Program），其目的在於通過為合作伙伴提供5G的技術信息及技術驗證環境的同時，為了促進合作伙伴之間的協作，組成專題討論會或專題試驗組（workshop）等舉措，與企業聯手推進5G的用途開發。

該工程剛開始推進時就有453家企業明確表示積極參與其中，到2019年3月就已經有超過2300家企業和團體參與進來，由此可以看出，涉及各個產業的企業對5G用途開發的積極參與，以及NTT DoCoMo所下的力度之大。對於NTT DoCoMo來說，這些參與工程的企業絕不僅僅是利用5G共同實現數字轉換的夥伴，它們還是其5G時代的潛在客戶群，因此它下了如此之大的力度也是理所當然的。

出於同樣的目的，2018年2月，軟銀開設了5G×物聯網工作室（5G×IoT Studio）；同年9月，KDDI設立了開發5G物聯網商務據點KDDI DIGITAL GATE。這是因為這三大通信運營商都深刻認識到，在5G時代的激烈競爭中勝出的關鍵有兩點，一是5G的用途開發，二是對企業及地方公共團體等潛在客戶的搶奪。

此前，各大通信運營商為了與更多的客戶簽署移動電話（功能機）和智能手機的通信協議，展開了激烈競爭。在5G時代繼續圍繞爭奪消費者展開激烈競爭的同時，爭奪企業和地方公共團體的競爭也越發激烈。

這種競爭與爭奪法人線路的競爭略有不同。通信運營商圍繞法人線路的爭奪戰是指在某家企業已經與A通信運營商簽署了通信協議的情況下，B通信運營商把數量折扣（volume discount）和法人解決方案捆綁（Bundle）起來，把該企業從A通信運營商那裡搶奪過來。

不過，爭奪開發5G用途合作伙伴的競爭，並非零和博弈。根據開發目的和開發用途，通信運營商與企業之間可以構建靈活的合作關係。

以豐田汽車為例，在車載通信模塊（module）與雲（cloud）連接，構建「互相連通汽車」的全球通信平臺方面與KDDI共同開發，在機器人遠程操控、數據分析、邊緣計算這些領域的研究開發與NTT集團展開協作。在關於按需求提供服務訂單型（on demand）交通（根據利用者的需要調整路線的大巴車等）及面向企業的穿梭服務（shuttle services，意即在固定的地點之間按固定的時間往返行駛的服務）這種MaaS（Mobility as a Service，出行即服務：不是銷售車輛，而是把車輛的價值作為服務來銷售的商業模式）方面，與軟銀一起設立了合辦公司MONET技術公司（MONET Technologies）。

關於MaaS和MONET技術公司的詳細情況將在第3章闡述。站在豐田汽車的角度來看，這無非就是想與最適合的通信運營商聯手，以達到創造新價值的目的。

5G促使這種夥伴關係變得非常靈活。通信運營商還與地方公共團體建立協作關係，從用途開發到實證場所（field），把提供5G服務的各方面利益相關者都聚攏起來，不僅促進了通信運營商與這些夥伴之間的協作關係，同時也大大促進了夥伴與夥伴之間的協作關係。這與其說是結成了夥伴關係，不如說是形成了生態系統。

現在全世界的通信運營商都在盯準5G時代，圍繞其用途開發及商用化急於增強夥伴關係。不過，日本的通信運營商已經超越了增強夥伴關係這一層面，它們正在圍繞構建以5G為基礎的生態系統展開競爭。

如前所述，5G追求其活用的可能性才是最為重要的，而且，為追求活用可能性的生態系統已經處於正在構建狀態。





具有資格的4家公司的戰略


2019年4月，日本總務省公佈了對於5G特定基站開設計劃的認定申請的評估結果，也就是5G頻譜的分攤結果，共有NTT DoCoMo、KDDI、軟銀、樂天移動這4家公司提出申請。sub6頻段（3.7GHz頻段、4.5GHz頻段）的100MHz帶寬的牌照，NTT DoCoMo和KDDI各拿到2個，軟銀和樂天移動各拿到1個。

毫米波工作頻段（28GHz）的牌照，這4家公司各拿到1個。這些公司所申請的開發計劃裡包括了5G服務的利用開始時期、截至2024年度之前設置的每個地域的基站數、把全國按照每4個邊都是10千米劃分的情況下能夠在多少個網眼（mesh）設置基站的基站展開率、對基站的設備投資額等項目。從中就可以看出這4家公司圍繞開展5G服務所確定的方針的區別。

NTT DoCoMo的開發計劃內容如下：利用開始時期定在2020年春，室外基站數在sub6頻段設置8001座，在毫米波工作頻段設置5001座，基站展開率為97％，設備投資額約為7950億日元。在這4家公司中，通過絕對壓倒性的設備投資額和在2024年度之前幾乎覆蓋全國的區域覆蓋率（area coverage），可以看出NTT DoCoMo作為日本最大的通信運營商的擔當。雖然與KDDI和樂天移動相比，NTT DoCoMo戶外基站數少，但是可以預想其將在全國開展包括室內基站在內的細密佈局。

KDDI的5G服務利用開始時期定為2020年3月，室外基站數sub6頻段設置30107座，毫米波工作頻段設置12756座，基站展開率為93.2％，設備投資額約為4667億日元。在4家公司中，KDDI的基站數量最多，在每個網眼都精密配置基站，可以看出KDDI極力追求網眼內的通信質量的意圖。

軟銀的5G利用開始時期定在2020年3月前後，室外基站數sub6頻段設置7355座，毫米波工作頻段設置3855座，基站展開率為64％，設備投資額約為2061億日元。與NTT DoCoMo和KDDI相比，軟銀的基站展開率和設備投資額都顯得偏低。可以看出，軟銀製定的服務開發計劃體現了在5G時代也與以往一樣首先重視面向消費者的用途，以及在追求人口覆蓋率的同時讓投入產出達到最合理狀態的意圖。

最後，來看樂天移動。其確定的5G利用開始時期為2020年6月前後，室外基站數sub6頻段15787座，毫米波工作頻段7948座，基站展開率為56.1％，設備投資額約為1946億日元。可以看出，由於此前該公司對4G的參與比較謹慎，對5G的設備投資額和基站展開率也不得不有所節制。

不過，從基站數量來看，樂天移動僅次於KDDI，從其在各區域開設基站的數量來看，樂天移動大部分基站開設在關東，其次集中在近畿、東海區域。也就是說，樂天移動將其投資集中在人口密度高的大都市圈，與軟銀同樣重視面向消費者的用途。

此前用人口覆蓋率來定義的基站展開率，5G時代變成了區域覆蓋率。其背景在於各公司的意圖不僅考慮到人的居住區域，還要為有產業用途可能性的區域迅速提供5G服務。

NTT DoCoMo和KDDI採取的是積極推進產業用途的開發的方針，軟銀和樂天移動採取的方針是，雖然不能忽視產業用途開發的重要性，但首先注重的是面向消費者的普及。





利用開始後的安排


最後再稍稍介紹一下5G服務利用開始之後的情況。

5G基站覆蓋整個國土需要花費時間，所以，在商用服務開始的2020年，5G所有的功能並不能全部實裝。在2020年這一階段，充分利用現有的4G設備，將其一部分功能擴展為5G版本NSA，以此來提供5G服務。

NSA就是利用4G現有的網絡，在4G基站上附加5G基站，首先部分地得到5G的好處的架構（architecture）。

具體來說，在5G的情況下關於C/U分離（將操控維度的通信與用戶維度的通信分開）前文已經闡述過。在NSA方式下，操控維度的通信用4G來實現，確保區域覆蓋率，首先達到終端能夠通信的目的。同時，用戶維度的通信充分利用5G，達到高速率、大容量通信的目的。

可以預見，在21世紀的20年代，所有的通信都要利用5G來開展的SA（獨立組網）方式終會實現，人們就會充分享受到5G所具有的高速率大容量、高可靠/低時延、大規模IoT的所有技術的好處。