商用后5G技术专利布局演进分析

冯敏　李清涛　赵红

摘  要：在5G商用的背景下，针对增强移动宽带、海量机器类通信、超高可靠低时延通信三大5G应用场景的技术专利分布情况进行分析。从专利申请、公开数量、专利申请人情况、国别情况、5G标准关键专利等不同维度全面系统地分析了5G商用后三大应用场景下我国通信企业的技术优势。为5G商用后下一步技术的发展方向提供引导。

关键词：5G技术;专利布局;标准必要专利;专利技术

中图分类号：G306      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）09-0001-05

Analysis on the Evolution of the Layout of 5G Technology

Patents after Commercial Use

FENG Min，LI Qingtao，ZHAO Hong

（School of Physics Since and Information Technology，Liaocheng University，Liaocheng  252000，China）

Abstract：Under the background of 5G commercial application，this paper analyzes the distribution of technology patents in three 5G application scenarios：enhanced mobile broadband，mass machine communication，ultra-high reliability and low delay communication. This paper comprehensively and systematically analyzes the technical advantages of Chinas communication enterprises in the three application scenarios of 5G commercial application from different dimensions，such as patent application，number of public patents，patent applicants，countries，and 5G standard key patents. Provide guidance for the next technology development direction after 5G commercial application.

Keywords：5G technology;patent layout;standard essential patent;patented technology

0  引  言

2012年開始，世界各国陆续加大了对5G研发和应用的力度。2019年4月，韩国、美国相继宣布5G商用[1，2]。2019年6月，工信部颁发了5G商用牌照，标志着我国5G商用进程的开启。5G的应用场景目前主要涉及到：增强移动宽带、海量机器类通信、超高可靠性低时延通信[3]。增强移动宽带将涉及到以视频、移动支付等为代表的消费互联网领域，并进一步催生移动互联网的新业务;海量机器类通信主要为物联网的建设提供有力支撑;超高可靠性低时延通信将进一步助力工业互联网、车联网的应用[4-6]。

基于5G商用后对移动通信技术发展趋势研究课题的支持，通过对商用后5G技术专利的布局演进情况进行检索、分析，结合5G应用场景，对后5G时代技术走向进行预测，为5G商用的发展方向提供导航支持与技术引导。

1  5G应用场景专利布局分析

本文采用IncoPat为主要检索数据库，以“增强移动宽带”“海量机器类通信”“超高可靠性低时延通信”等作为技术关键词，结合相应分类号对5G应用场景专利进行了全面检索。

1.1  增强移动宽带场景的专利布局

5G的三大应用场景中，增强移动宽带是其第一个正式商用的场景，其特点是速率高。4G时代的视频业务将通过AR/VR、云游戏、超高清视频等业务的形式在5G时代继续大放异彩。2019年韩国推进5G商用，运行营商纷纷推出VR业务。到2019年6月的统计中25%的5G流量来自AR/VR业务[7-9]。2019年3月，工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台联合印发《超高清视频产业发展行动计划（2019—2022年）》，预计到2021年具备每天100小时超高清节目制作能力;到2022年4K全面普及、超高清用户2亿、产业规模达4万亿元[10]。

通过对5G在增强移动宽带场景的专利分析，如图1所示，作为5G商用的第一个落地场景，其专利申请数量在2015年和2017年达到峰值后逐年下降。这与4G时代高移动宽带业务的使用和对5G增强移动宽带场景的期望有关[11]。图2给出增强移动宽带场景下专利的公开趋势，可见专利公开数量目前还是延续一定的增长趋势，特别通过2018—2019年间较2015—2017年的比较可见，伴随5G的发展使得一度趋缓的专利公开数量有了大幅的提升。但通过与图1对照可以预见，这种增幅持续性有限。

图3给出增强移动宽带场景专利申请人的情况，可见可见高通股份有限公司（Qualcomm）、美国电话电报公司（AT&T）、LG等公司在该领域延续其在3G、4G时期的研究优势，保持较高专利申请量。

图4给出专利公开国别和组织的情况。可见美国、中国、韩国仍是专利竞争比较激烈的三个国家。韩国是第一个宣布5G商用的国家，并且基于增强移动宽带的AR/VR业务进展较为迅速。美国紧随韩国，主要电信运营商都开始了增强移动宽带的部署。

1.2  海量机器类通信场景的专利布局

海量机器类通信是面向广域低功耗覆盖的物联网服务。物联网的发展使得通信终端的数量和密度远远超过了4G的承受能力，5G的出现将为物联网的大规模建设提供有力的支撑。为解决大量IoT设备的联网问题，5G专门设计了海量机器类通信场景的应用。

由海量机器类通信场景下专利申请的趋势图5可见，此类申请在2017年起有一个明显增长过程，之后一直热度不减。海量机器类通信场景下专利的公开趋势反映更加明显，如图6所示，2018、2019年专利公开数量逐年攀升。究其原因与物联网设备的连接总数增加的关系密切，2018年设备连接数有108亿，预计2024年将达到222亿。可见该场景是未来5G商用后专利及技术演进的热点。

图7给出海量机器类通信场景专利申请人情况，可见虽然高通、LG等公司在该领域有一定的研究优势，但与增强移动宽带场景下相比，中国的华为、中兴公司进展迅速。图8给出专利公开国别、地区和组织的情况。可见美国、中国专利竞争激烈，世界知识产权组织公开的专利数量也比较大，说明该场景是未来5G商用后专利争夺的热点。

1.3  超高可靠性低时延通信场景的专利布局

超高可靠低时延通信场景，用以满足面向远程医疗、工业设备、车辆等物体的通信需求。在这种场景下，传输的控制面时延只有1毫秒，超越了人的触觉极限;同时，可以支持500千米/时的高速移动环境下通信。超高可靠低延时通信将大大助力工业互联网、车联网中的新应用。

超高可靠低时延通信场景下专利申请的趋势如图9所示，此类专利申请量在2016年后显著提升，而且数量居三类场景之首。图10给出超高可靠低时延通信场景下专利的公开趋势，可见短短两年专利公开数量突破万件。究其原因与工业互联网、车联网中的应用需求关系密切，5G网络提供的高可靠、高带宽、低时延的通信特性，在环境感知、数据学习、判决决策、快速反应、路线优化等方面，为车联网应用的落地提供更有力的技术支撑。该场景将是5G商用后技术演进的热点。

图11给出超高可靠低时延通信场景专利申请人情况，华为专利布局迅速，赶超高通、LG等公司。图12给出专利公开国别、地区和组织的情况。可见亚太地区是专利布局的热点，说明该场景将是未来5G商用后专利争夺的热点。

1.4  5G标准关键专利分析

2019年7月，德国专利数据公司IPlytics在其报告《谁在引领5G专利（Who is leading the 5G patent race？）》[12]中给出了对5G标准关键专利（Standards-Essential Patents，SEP）的分析，见表1。

从表1和图13可见，华为拥有了较多的5G核心专利，5G商用后，在海量机器类通信、超高可靠低时延通信应用场景下将大有作为。

2  后5G/6G技术的研究

在5G三大应用场景中，增强移动宽带作为第一个正式商用的场景，为大视频业务应用提供了技术支撑。之后其演进路线将沿着5G与AR/VR、云游戏和超高清视频相结合的方向前进。5G的海量机器类通信应用、超高可靠性低时延通信场景应用给传统的物联网赋予了新的含义，5G与智慧城市、车联网、工业互联网相结合的研究是之后的研究方向。

虽然5G相关场景的应用尚处在逐步实现阶段。5G后甚至6G技术的研究已经起步。2019年11月，科技部会同国家发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会，推动6G技术研发工作实施。普遍认为将来6G将会被用于空间通信、智能交互、触觉互联网、情感和触觉交流、多感官混合现实、机器间协同、全自动交通等场景。

3  结  论

5G商用后，针对其在增强移动宽带、海量机器类通信、超高可靠低时延通信三大应用场景下的技术专利情况进行分析，可见增强移动宽带场景下5G相关技术较为成熟，专利布局也比较早，国外公司的技术优势较为明显。海量机器类通信、超高可靠低时延通信应用场景下5G相关技术是当前研究的热点，也是5G专利布局的热点。以华为为代表的中国公司在这两个领域表现突出，同时在5G标准关键专利中具有很高的话语权。5G商用的同时，我国积极开展后5G/6G技术的研究，使优势得以保持、提升。

参考文献：

[1] 孙松林.5G时代：经济增长新引擎 [M].北京：中信出版社，2019.

[2] 张俊艳，冉敬，杨祖国.5G时代极化码专利技术竞争态势研究 [J].科研管理，2018，39（S1）：326-336.

[3] 赵辉，肖翔.标准必要专利评估筛选研究——以5G专利为例 [J].高技术通讯，2020，30（1）：101-108.

[4] 刘友华，李雨维.第五代移动通信技术专利情报分析及战略 [J].科技管理研究，2016，36（9）：155-160.

[5] 郭思月，魏玉梅，滕广青，等.基于专利引用的技术竞争情报分析：以5G关键技术为例 [J].情报理论与实践，2019，42（12）：1-7.

[6] 王怡轩，薛钰.5G标准必要专利布局分析 [J].中国发明与专利，2019，16（9）：27-31.

[7] 翟尤，姚可微.5G对产业发展带来的机遇和挑战 [J].信息通信技术与政策，2019（6）：59-63.

[8] 贾杰，奇琳.3GPP协议5G相关专利申请的高效检索方法探讨 [J].中国发明与专利，2019，16（9）：36-40+52.

[9] 吕子乔.论5G标准必要专利FRAND许可费率的计算——以事前价值均衡为中心 [J].科技与法律，2019（5）：10-17.

[10] 苑朋彬，佟贺丰，赵蕴华，等.全球5G技术专利市场研究 [J].全球科技经济瞭望，2019，34（2）：68-76.

[11] 赵绍刚，李岳梦.5G：开启未来无线通信创新之路 [M].北京：电子工业出版社，2017.

[12] IPlytics GmbH. Who is leading the 5G patent race？ [EB/OL].（2018-12-12）.https：//www.iam-media.com/who-leading-5g-patent-race.

作者簡介：冯敏（1977—），女，汉族，山东聊城人，讲师，硕士研究生，研究方向：移动通信。