今年,5G的发展如火如荼,截至目前,中国移动在全国52个重点城市建成超过2万个5G基站,并已在全国300多个城市开展5G网络建设。中国联通正式公告,已与中国电信签署《5G网络共建共享框架合作协议书》,将在全国范围内合作共建5G接入网络。
各个城市也都在加快5G的建设,像深圳市召开了5G建设动员大会,明确要求到2019年底,深圳全市建设5G基站1.5万个,到2020年8月底,率先实现深圳全市的5G网络全覆盖。
而美国方面,美国联邦通信委员会主席Ajit Pai曾宣布,美国将在10年内投入204亿美元用于5G的基础设施建设,到目前为止,美国还只规划建设5G基站5万个。
而美国最大电信运营商Verizon在芝加哥和明尼阿波利斯发布了5G超宽带网络,号称全球首个可搭载智能手机使用的5G商用移动服务网,也因为网速问题被用户吐槽为假5G。
可以说,中国的5G建设又稳又快,可以说,美国在5G建设方面已经毫无疑问落后于我们。我们以美国国防部发布《5G生态系统: 对美国国防部的风险与机遇》报告来分析,美国目前所处在的5G困局。
5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇
我们要知道,全球性的通信标准不仅是一项技术标准,而是关系到产业发展和国家战略。近代以来,移动通信一直是国家关键基础设施和经济增长新引擎,也是科技革命和产业变革的重要驱动力,很多发达国家都将移动通信视之为“构筑竞争优势的战略必争地”。
美国就在报告中指出:
在5G之前的几代更迭过渡中,对领导者国家产生了巨大的商业价值、市场竞争和安全影响。
以德国为首的欧洲为例,在2G时代获得了第一个竞争优势,诺基亚和爱立信等公司可以更早地推出更先进的设备,并在2000至2010年已经开始向3G转型,而当时的美国仍在推行2G。在这一时期欧洲无线技术产业蓬勃发展,而美国公司则在努力跟上发展步伐。
在3G转型期间,欧洲失去了这一优势,因为当时的监管部门要求对3G频谱资源进行拍卖,而不是把现有的2G频谱进行重新规划调整,因此贻误先机。日本在3G方面处于领先地位,虽然美国最终赶上了日本,但却花了数年时间。随着日本加快推进3G,美国企业付出了巨大代价。在这一转型过程中,美国失去了数千个工作岗位和可观的收入。在此期间,多家无线技术公司倒闭或被收购到外国公司中。
美国在4G和4G LTE的发展中吸取了教训。尽管3G的实施进度很慢,但后来的几年内,美国加大3G投资建设力度,最终使其在4G到来时全面占据先机。
此外,FFC还开放了更多频段的许可,并制定了相关规定,以促进4G网络的快速扩张。起初,日本紧跟其后,但日本相关产业界未能迅速开发形成成熟的4G生态系统,因此,美国在4G智能设备市场上处于领先地位,并最终在全球取代了日本的操作系统。
在2010年初,AT&T和Verizon利用2008年拍卖赢来的700MHz频段,迅速在美国各地部署LTE网络。美国成为继芬兰之后第一个全面铺开LTE网络的国家,LTE的网络性能大约是现有3G网络的10倍。这种性能上的革新推动了4G手机的迅速普及,采用新SOC的手机不仅可以传输更多的数据,而且计算速度也快得多。
苹果、谷歌、Facebook、亚马逊、Netflix等美国公司以及无数其他公司,都利用LTE网络带来的大带宽和新手机功能,研发了新的应用程序和服务。随着LTE技术在其他国家的推广,4G手机和4G应用程序服务也传遍了全球,推动美国在全球无线和互联网服务领域占据主导地位。
美国从这一领先优势中受益匪浅。ReconAnalytics在2018年4月发布的一份报告中估计,2011年至2014年间,4G的引入为无线行业贡献了70%的增长,不仅提高了GDP,同时无线行业的就业岗位增加了80%以上。通过引领4G的发展,美国建立了一个由网络供应商、设备制造商和应用程序开发商组成的全球生态系统,这种成熟的生态系统塑造了4G的未来,也为其他国家建设4G提供了宝贵经验。
简单来说,在 1G发展时代,通信标准把持在摩托罗拉手中,而这也给美国和摩托罗拉带来了巨大的技术红利,美国牢牢奠定了世界领导者的地位,而摩托罗拉成为当时世界唯一的移动通信企业。
而到了2G时代,欧洲成为了主导着,催生了爱立信、诺基亚、阿尔卡特等一批通信巨头,而欧盟在世界范围的影响力在不断地增强。
到了3G时代,日本成为了先行者,索尼、松下等一批企业不断强大,4G时代美国重新掌握了主导权,构建了全球互联网生态,主导着全球经济的发展,在全世界大多数国家,你没有办法离开谷歌的GMS服务(谷歌移动服务),没有办法离开脸书、油管等,所以美国也就拥有了全球经济主导权。
谷歌移动服务,全球月活用户20亿
但是也有一个例外,那就是中国,中国构建了独属于自己的生态网络标准,并且完成了移动支付革命,全世界都在用谷歌地图,但是中国就是高德,你在用脸书,我在用微博。
后来居上的中国让4G主导者的美国产生了深深的危机感,而到了5G时代,全球领域目前采用两种方法部署数百兆赫的5G新频谱。第一种的重心放在6GHz以下的电磁(EM)频谱上(“低到中频段频谱”,也称为“Sub-6”),主要在3GHz 和4 GHz频段。第二种方法侧重于24~300GHz之间的频段(“高频频谱”或“毫米波”)。
而中国选择了Sub-6G ,因为美国军用频谱是Sub-6G的原因,美国选择了毫米波,但是毫米波存在的缺陷,让美国在5G发展上最终落后于中国。
美国在报告中指出:
毫米波拥有着诸多好处的同时也面临着各种挑战。虽然短波长和窄光束的特性可以提高分辨率和传输安全性,但这也限制了传播距离。因为毫米波网络需要遍布在基站覆盖的整个区域中并保持不间断的连接,这样就会产生很高的基础建设的成本。毫米波很容易被墙壁,树叶和人体本身等障碍物阻挡,这进一步加剧了这一挑战。毫米波在特定情况下可以覆盖较宽的范围,例如在树顶上方有平坦反射窗的大型建筑物中,但是在美国很少有这样的环境。
图1:毫米波的辐射图图2:Sub-6的辐射图
毫米波的缺陷让美国陷入了5G困局,而中国在5G领域的快速崛起让美国恐慌,在5G eMBB场景中,华为的极化码被3GPP采纳为控制信道上行和下行的编码方案,在5G eMBB场景中拥有一半的话语权,5G eMBB是5G的三大应用场景之一,是指增强移动宽带,顾名思义是针对的是大流量移动宽带业务。
在5G标准必要专利SEP排名,华为以2160族排名第一;诺基亚排名第二,拥有1516族;中兴超过三星,拥有1424族。
数据分析公司GlobalData发布了全球首份5G RAN(无线接入网)排名报告。该报告主要从基带容量、射频产品组合、部署简易度和技术演进能力等四个关键指标,重点评估了爱立信,华为,诺基亚,三星和中兴等五大主流设备商。
报告指出,华为的5G RAN产品能力整体最强,在基带容量等四个关键指标的评估中都是第一。
这让美国选择向其盟国施压,拒绝中国的5G技术进入他们的市场,2018年12月,捷克共和国网络安全机构(NUKIB)发布官方警告,称华为和其他中国公司构成国家安全风险,引用中国现行法规(2017年6月27日颁布的国家情报法),要求中国公司积极配合其国家情报部门的合作。这推动了捷克公共和私营部门的安全审查,有效地阻止了华为5G产品进入该国。澳大利亚和波兰也对中国采取强硬立场,这让美国十分开心。
美国一直在向其他盟国施压,要求其效仿捷克,然而5G对于国家建设与发展太重要了,而中国的5G设备无论是价格还是质量都是最好的,这也让很多国家无视美国的施压。美国在报告里无奈地指出了这点:
然而很多国家并没有按照美国的想法行动,德国拒绝禁止华为,尽管美国威胁要切断情报共享,英国似乎也可能采取同样的做法。德国和英国都驳斥了美国的说法,即华为和其他中国通信信公司对国家安全构成不可接受的风险,称它们的安全机构可以采取措施限制网络中的漏洞。印度和意大利也表示,它们不愿将华为的产品排除在5G产品之外。最近几个月,新西兰放松了最初对中国的强硬立场。
美国甚至无奈承认了中国将主导全球5G的发展。
中国通过一系列积极的投资和频谱分配举措,在5G发展方面处于领先地位。除了在五年内为5G部署投入180亿美元的资本支出外,中国还向三大运营商分配了200 MHz的中频频谱,并正在考虑重新分配500 MHz的C频段频谱。
在国内,中国的5G部署正在通过其主要的电信公司(中国移动,中国联通和中国电信)实施。这三家公司主要致力于在中国开发独立的5G网络,并计划在2019年部署预商用应用,并在2020年正式商业应用。
中国目前已部署约35万个5G可操作基站,几乎是美国部署的10倍。在全球范围内,中国的大型制造商(华为和中兴)正在通过销售主要用于非独立网络的5G支持设备和装置来推动5G部署,华为已经向海外运送了超过10,000个基站。
在海外,中国一直在与国家和外国公司保持合作,以扩大其5G的影响力。在欧洲,尽管美国官员要求盟友阻止中国公司,华为和中兴仍然正在为个别国家的5G网络提供建设的服务,并签署了多项5G合同。
此外,中国在“一带一路”计划中投入了大量时间和资源,包括推动中国建设的网络基础设施,以提供跨越整个路线的连通性。这一策略已经取得了一些成功:在2018年第三季度,华为在全球通信设备市场占有28%的份额,比2015年上升了4个百分点。
随着更多地区的5G网络依赖中国通信设备推出,预计华为的市场份额将继续增长。这些努力将使中国能够推广其首选的5G网络标准和规范,并将在未来主导全球的5G产品市场。
美国在报告中甚至表示美国将因为种种的因素,将没有可能成为5G的领导者,而美国也将很难获取到5G带来的丰厚回报:
5G时代的领导者将在未来10年间获得数千亿美元的收入,并在无线技术领域创造广泛的就业机会。5G也有可能给其他行业带来革命性的变化:更快、更大的数据吞吐量,自动驾驶等技术将获得巨大发展。5G还将通过增加多个设备之间的数据量和速度来增强物联网,甚至取代许多家庭所依赖的固网宽带。拥有5G的国家将拥有更多的创新,并为世界其他地区设定标准。由于以下原因,这个国家目前不太可能是美国。
可以说,深陷5G困局的美国,如今除了高通在苦苦支撑之外,虽然还处于第一梯队,但是很明显已经落后中国2-3年,最近华为、联发科、三星发布的5G集成芯片不支持毫米波就可以看出问题。
美国目前也想要转向Sub-6G和中国抢生意,但是时间太长,难度太大,风险太高:
政府拥有大部分的Sub-6频段,并限制它们的商用。想要允许Sub-6频段的商用,可以重新规划政府的频段或者共享这些频段,但这两个方式的时间都相对过长。清除频谱占用(将现有的用户和系统迁移到频谱的其他部分),然后通过拍卖、直接分配或其他方法将其释放到民用部门所花费的平均时间通常在10年以上。共享频谱是一个稍微快一点的过程,因为它不需要对现有的用户进行彻底的改革,但即使是这样,也要花费5年以上的时间。
并且美国甚至如今已经没有办法阻止中国5G的扩张:
但美国在无线领域的市场规模还不够大,无法阻止中国5G供应商继续在全球范围内增加市场份额,从而对一批将服务于美国市场的供应商造成巨大压力。由于市场份额下降以及竞争产品造成的数量限制,美国国防部和美国工业产业更好和更便宜的全球供应链将很可能被剥夺,进而导致美国供应商无法投资研发未来的5G产品。
如今5G建设已经在全球展开,欧洲、日本、韩国都已经取得不小的进展,而美国如何破除5G困局,与中国抢占5G全球经济主导权的位置。也会是未来10年里一道靓丽的风景。
但是一向不服输的美国如今都承认了5G主导权不太可能重新回到美国,我们更应该满怀信心,向着更加美好的明天前进。