美国发展5G面临着哪些挑战和机遇

美政府问责局（GAO）发布题为《5G无线技术》的科技评估与分析报告（下称《报告》），概述了5G的基本情况，总结了5G能够带来的机遇，最后分析了美国部署5G面临的挑战。《报告》指出，尽管5G主要由工业界部署，但美国政府和其他组织应明确频谱等公共资源如何使用，以及相关网络运营商的义务。

一、基本情况

5G是一系列第五代无线通信技术，可在多个方面显著改善移动通信。相比4G，5G可提供更快的数据吞吐速率、更可靠的通信连接，以及更快的网络响应时间，可应用于自动驾驶车辆、智能制造及远程医疗等领域。

4G工作频段低于2.6吉赫兹，而5G使用高达6吉赫兹的中频段以及超过24吉赫兹的高频段。由于更高的频率能够支持更快的数据吞吐速率，5G至少比4G快20倍。但信号频率越高，则其穿透墙壁和其他障碍物的能力就越低。为解决该问题，5G可能需要部署更多更小的蜂窝天线。

5G不同频段的特性差异较大，可视情选用。例如，中频段由于传输范围与数据容量的良好组合，适于需要超可靠低延迟通信的自动驾驶车辆等领域；而高频段由于极高的数据容量，适于密集城市或体育场等领域。

二、机遇

《报告》指出，5G在通信网络完善之前，可能难以实现重大创新。但是，5G确实能够为美国带来若干发展机遇：

①高带宽应用。5G更快的通信连接与数据吞吐速率，将推动云服务、视频流、大型游戏、虚拟与增强现实等应用发展。

②物联网。5G的超高数据容量可同时连接大量设备，如支持智能交通与物流系统、智能工厂及智能城市的传感器等。

③关键任务通信。5G可实现超可靠低延迟通信，能够使自动驾驶汽车、工业设备、机器人和无人机等更可靠地运行。

④经济效益。部署5G可为美国带来大量新的就业机会，产生数十亿美元的经济效益。

三、挑战

《报告》分析了发展5G将面临的多方面挑战：①频谱管理。为促进5G发展，美国联邦机构需要确保频谱可用，尤其在拥挤的中频段，同时平衡现有用户的续期。相关研究人员也在开发新技术以优化频谱使用。②基础设施建设。低延迟高带宽应用需要部署大量基础设施，包括光纤和小型蜂窝。部署这些基础设施可能代价高昂，且需要熟练工作人员。③网络安全。尽管5G有望增强网络安全，但部署大量5G网络组件增加了网络漏洞的风险。此外，由于外国公司主导5G供应链，部署5G可能存在潜在国家安全隐患。④数字鸿沟。5G可能主要在人口稠密的城市地区部署。这将使农村及低收入地区难以获得5G带来的收益，进而扩大数字鸿沟。⑤隐私。5G基站比4G基站更为密集，这使5G网络能够提供更精确的位置数据，增加隐私暴露的风险。