今年,5G的發展如火如荼,截至目前,中國移動在全國52個重點城市建成超過2萬個5G基站,並已在全國300多個城市開展5G網絡建設。中國聯通正式公告,已與中國電信簽署《5G網絡共建共享框架合作協議書》,將在全國範圍內合作共建5G接入網絡。
各個城市也都在加快5G的建設,像深圳市召開了5G建設動員大會,明確要求到2019年底,深圳全市建設5G基站1.5萬個,到2020年8月底,率先實現深圳全市的5G網絡全覆蓋。
而美國方面,美國聯邦通信委員會主席Ajit Pai曾宣布,美國將在10年內投入204億美元用於5G的基礎設施建設,到目前為止,美國還只規劃建設5G基站5萬個。
而美國最大電信運營商Verizon在芝加哥和明尼阿波利斯發布了5G超寬頻網絡,號稱全球首個可搭載智慧型手機使用的5G商用移動服務網,也因為網速問題被用戶吐槽為假5G。
可以說,中國的5G建設又穩又快,可以說,美國在5G建設方面已經毫無疑問落後於我們。我們以美國國防部發布《5G生態系統: 對美國國防部的風險與機遇》報告來分析,美國目前所處在的5G困局。
5G生態系統:對美國國防部的風險與機遇
我們要知道,全球性的通信標準不僅是一項技術標準,而是關係到產業發展和國家戰略。近代以來,移動通信一直是國家關鍵基礎設施和經濟增長新引擎,也是科技革命和產業變革的重要驅動力,很多已開發國家都將移動通信視之為「構築競爭優勢的戰略必爭地」。
美國就在報告中指出:
在5G之前的幾代更迭過渡中,對領導者國家產生了巨大的商業價值、市場競爭和安全影響。
以德國為首的歐洲為例,在2G時代獲得了第一個競爭優勢,諾基亞和愛立信等公司可以更早地推出更先進的設備,並在2000至2010年已經開始向3G轉型,而當時的美國仍在推行2G。在這一時期歐洲無線技術產業蓬勃發展,而美國公司則在努力跟上發展步伐。
在3G轉型期間,歐洲失去了這一優勢,因為當時的監管部門要求對3G頻譜資源進行拍賣,而不是把現有的2G頻譜進行重新規劃調整,因此貽誤先機。日本在3G方面處於領先地位,雖然美國最終趕上了日本,但卻花了數年時間。隨著日本加快推進3G,美國企業付出了巨大代價。在這一轉型過程中,美國失去了數千個工作崗位和可觀的收入。在此期間,多家無線技術公司倒閉或被收購到外國公司中。
美國在4G和4G LTE的發展中吸取了教訓。儘管3G的實施進度很慢,但後來的幾年內,美國加大3G投資建設力度,最終使其在4G到來時全面占據先機。
此外,FFC還開放了更多頻段的許可,並制定了相關規定,以促進4G網絡的快速擴張。起初,日本緊跟其後,但日本相關產業界未能迅速開發形成成熟的4G生態系統,因此,美國在4G智能設備市場上處於領先地位,並最終在全球取代了日本的作業系統。
在2010年初,AT&T和Verizon利用2008年拍賣贏來的700MHz頻段,迅速在美國各地部署LTE網絡。美國成為繼芬蘭之後第一個全面鋪開LTE網絡的國家,LTE的網絡性能大約是現有3G網絡的10倍。這種性能上的革新推動了4G手機的迅速普及,採用新SOC的手機不僅可以傳輸更多的數據,而且計算速度也快得多。
蘋果、谷歌、Facebook、亞馬遜、Netflix等美國公司以及無數其他公司,都利用LTE網絡帶來的大帶寬和新手機功能,研發了新的應用程式和服務。隨著LTE技術在其他國家的推廣,4G手機和4G應用程式服務也傳遍了全球,推動美國在全球無線和網際網路服務領域占據主導地位。
美國從這一領先優勢中受益匪淺。ReconAnalytics在2018年4月發布的一份報告中估計,2011年至2014年間,4G的引入為無線行業貢獻了70%的增長,不僅提高了GDP,同時無線行業的就業崗位增加了80%以上。通過引領4G的發展,美國建立了一個由網絡供應商、設備製造商和應用程式開發商組成的全球生態系統,這種成熟的生態系統塑造了4G的未來,也為其他國家建設4G提供了寶貴經驗。
簡單來說,在 1G發展時代,通信標準把持在摩托羅拉手中,而這也給美國和摩托羅拉帶來了巨大的技術紅利,美國牢牢奠定了世界領導者的地位,而摩托羅拉成為當時世界唯一的移動通信企業。
而到了2G時代,歐洲成為了主導著,催生了愛立信、諾基亞、阿爾卡特等一批通信巨頭,而歐盟在世界範圍的影響力在不斷地增強。
到了3G時代,日本成為了先行者,索尼、松下等一批企業不斷強大,4G時代美國重新掌握了主導權,構建了全球網際網路生態,主導著全球經濟的發展,在全世界大多數國家,你沒有辦法離開谷歌的GMS服務(谷歌移動服務),沒有辦法離開臉書、油管等,所以美國也就擁有了全球經濟主導權。
谷歌移動服務,全球月活用戶20億
但是也有一個例外,那就是中國,中國構建了獨屬於自己的生態網絡標準,並且完成了移動支付革命,全世界都在用谷歌地圖,但是中國就是高德,你在用臉書,我在用微博。
後來居上的中國讓4G主導者的美國產生了深深的危機感,而到了5G時代,全球領域目前採用兩種方法部署數百兆赫的5G新頻譜。第一種的重心放在6GHz以下的電磁(EM)頻譜上(「低到中頻段頻譜」,也稱為「Sub-6」),主要在3GHz 和4 GHz頻段。第二種方法側重於24~300GHz之間的頻段(「高頻頻譜」或「毫米波」)。
而中國選擇了Sub-6G ,因為美國軍用頻譜是Sub-6G的原因,美國選擇了毫米波,但是毫米波存在的缺陷,讓美國在5G發展上最終落後於中國。
美國在報告中指出:
毫米波擁有著諸多好處的同時也面臨著各種挑戰。雖然短波長和窄光束的特性可以提高解析度和傳輸安全性,但這也限制了傳播距離。因為毫米波網絡需要遍布在基站覆蓋的整個區域中並保持不間斷的連接,這樣就會產生很高的基礎建設的成本。毫米波很容易被牆壁,樹葉和人體本身等障礙物阻擋,這進一步加劇了這一挑戰。毫米波在特定情況下可以覆蓋較寬的範圍,例如在樹頂上方有平坦反射窗的大型建築物中,但是在美國很少有這樣的環境。
圖1:毫米波的輻射圖圖2:Sub-6的輻射圖
毫米波的缺陷讓美國陷入了5G困局,而中國在5G領域的快速崛起讓美國恐慌,在5G eMBB場景中,華為的極化碼被3GPP採納為控制信道上行和下行的編碼方案,在5G eMBB場景中擁有一半的話語權,5G eMBB是5G的三大應用場景之一,是指增強移動寬頻,顧名思義是針對的是大流量移動寬頻業務。
在5G標準必要專利SEP排名,華為以2160族排名第一;諾基亞排名第二,擁有1516族;中興超過三星,擁有1424族。
數據分析公司GlobalData發布了全球首份5G RAN(無線接入網)排名報告。該報告主要從基帶容量、射頻產品組合、部署簡易度和技術演進能力等四個關鍵指標,重點評估了愛立信,華為,諾基亞,三星和中興等五大主流設備商。
報告指出,華為的5G RAN產品能力整體最強,在基帶容量等四個關鍵指標的評估中都是第一。
這讓美國選擇向其盟國施壓,拒絕中國的5G技術進入他們的市場,2018年12月,捷克共和國網絡安全機構(NUKIB)發布官方警告,稱華為和其他中國公司構成國家安全風險,引用中國現行法規(2017年6月27日頒布的國家情報法),要求中國公司積極配合其國家情報部門的合作。這推動了捷克公共和私營部門的安全審查,有效地阻止了華為5G產品進入該國。澳大利亞和波蘭也對中國採取強硬立場,這讓美國十分開心。
美國一直在向其他盟國施壓,要求其效仿捷克,然而5G對於國家建設與發展太重要了,而中國的5G設備無論是價格還是質量都是最好的,這也讓很多國家無視美國的施壓。美國在報告里無奈地指出了這點:
然而很多國家並沒有按照美國的想法行動,德國拒絕禁止華為,儘管美國威脅要切斷情報共享,英國似乎也可能採取同樣的做法。德國和英國都駁斥了美國的說法,即華為和其他中國通信信公司對國家安全構成不可接受的風險,稱它們的安全機構可以採取措施限制網絡中的漏洞。印度和義大利也表示,它們不願將華為的產品排除在5G產品之外。最近幾個月,紐西蘭放鬆了最初對中國的強硬立場。
美國甚至無奈承認了中國將主導全球5G的發展。
中國通過一系列積極的投資和頻譜分配舉措,在5G發展方面處於領先地位。除了在五年內為5G部署投入180億美元的資本支出外,中國還向三大運營商分配了200 MHz的中頻頻譜,並正在考慮重新分配500 MHz的C頻段頻譜。
在國內,中國的5G部署正在通過其主要的電信公司(中國移動,中國聯通和中國電信)實施。這三家公司主要致力於在中國開發獨立的5G網絡,並計劃在2019年部署預商用應用,並在2020年正式商業應用。
中國目前已部署約35萬個5G可操作基站,幾乎是美國部署的10倍。在全球範圍內,中國的大型製造商(華為和中興)正在通過銷售主要用於非獨立網絡的5G支持設備和裝置來推動5G部署,華為已經向海外運送了超過10,000個基站。
在海外,中國一直在與國家和外國公司保持合作,以擴大其5G的影響力。在歐洲,儘管美國官員要求盟友阻止中國公司,華為和中興仍然正在為個別國家的5G網絡提供建設的服務,並簽署了多項5G合同。
此外,中國在「一帶一路」計劃中投入了大量時間和資源,包括推動中國建設的網絡基礎設施,以提供跨越整個路線的連通性。這一策略已經取得了一些成功:在2018年第三季度,華為在全球通信設備市場占有28%的份額,比2015年上升了4個百分點。
隨著更多地區的5G網絡依賴中國通信設備推出,預計華為的市場份額將繼續增長。這些努力將使中國能夠推廣其首選的5G網絡標準和規範,並將在未來主導全球的5G產品市場。
美國在報告中甚至表示美國將因為種種的因素,將沒有可能成為5G的領導者,而美國也將很難獲取到5G帶來的豐厚回報:
5G時代的領導者將在未來10年間獲得數千億美元的收入,並在無線技術領域創造廣泛的就業機會。5G也有可能給其他行業帶來革命性的變化:更快、更大的數據吞吐量,自動駕駛等技術將獲得巨大發展。5G還將通過增加多個設備之間的數據量和速度來增強物聯網,甚至取代許多家庭所依賴的固網寬頻。擁有5G的國家將擁有更多的創新,並為世界其他地區設定標準。由於以下原因,這個國家目前不太可能是美國。
可以說,深陷5G困局的美國,如今除了高通在苦苦支撐之外,雖然還處於第一梯隊,但是很明顯已經落後中國2-3年,最近華為、聯發科、三星發布的5G集成晶片不支持毫米波就可以看出問題。
美國目前也想要轉向Sub-6G和中國搶生意,但是時間太長,難度太大,風險太高:
政府擁有大部分的Sub-6頻段,並限制它們的商用。想要允許Sub-6頻段的商用,可以重新規劃政府的頻段或者共享這些頻段,但這兩個方式的時間都相對過長。清除頻譜占用(將現有的用戶和系統遷移到頻譜的其他部分),然後通過拍賣、直接分配或其他方法將其釋放到民用部門所花費的平均時間通常在10年以上。共享頻譜是一個稍微快一點的過程,因為它不需要對現有的用戶進行徹底的改革,但即使是這樣,也要花費5年以上的時間。
並且美國甚至如今已經沒有辦法阻止中國5G的擴張:
但美國在無線領域的市場規模還不夠大,無法阻止中國5G供應商繼續在全球範圍內增加市場份額,從而對一批將服務於美國市場的供應商造成巨大壓力。由於市場份額下降以及競爭產品造成的數量限制,美國國防部和美國工業產業更好和更便宜的全球供應鏈將很可能被剝奪,進而導致美國供應商無法投資研發未來的5G產品。
如今5G建設已經在全球展開,歐洲、日本、韓國都已經取得不小的進展,而美國如何破除5G困局,與中國搶占5G全球經濟主導權的位置。也會是未來10年里一道靚麗的風景。
但是一向不服輸的美國如今都承認了5G主導權不太可能重新回到美國,我們更應該滿懷信心,向著更加美好的明天前進。