概览:为何各国拼尽全力在5G竞赛中占得先机?

2018/12/03 12:49
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中国希望通过参与制定更适合网络产业雄心的标准,在起跑线上就引领5G技术的发展,从而使其领先于众多全球竞争对手。

要点

  • 到2020年代,5G通信网络将为物联网、自动驾驶车辆等科技发展成果的性能与表现带来飞跃式的提升。

  • 在前几代通信技术发展中落后于对手的中国,将更加努力地参与到新兴网络标准的制定中来。

  • 美国将采取各类预防措施,阻止中国在5G竞赛中迎头赶上。

发生了什么

据金融时报、华尔街日报、纽约时报等多家媒体报道,本月美国派遣官方代表团造访欧洲、敦促各国提高对国家安全威胁的警惕之后,英国和德国官方均加大了对中国电信设备供应商华为在当地装设5G解决方案的审查力度。

另据彭博报道,11月28日,新西兰政府以国家安全为由,禁止新西兰最大的电信运营商Spark采用华为生产的5G电信设备。此前美国和澳大利亚已援引国家安全担忧,禁止华为涉足两国国内的5G电信市场。

德国和英国的主要运营商2019年均将就5G网络的铺设工程与设备开展采购竞标。华为是全球最大的电信设备供应商,并且已经被外界视为两国首个5G网络建设项目的领先投标者,而半路杀出的国家安全审查令结果疑云陡增。

英国主要电信运营商收到的来自该国数字文化部 (Department of Digital, Culture, Media and Sport) 和国家网络安全中心 (National Cyber Security Centre) 的信中称,审查的目的是保障英国“关键国家基础设施的韧性与安全”。信中并未点名华为,但表示“审查的结果可能导致现行规则的变化”,而各家运营商“将需要在任何采购决策中将审查纳入考量”。

5G竞赛早已开始。在这条解锁未来十年经济增长驱动力的赛道上,中国、美国、欧洲、韩国等国拼尽全力,争先开发、测试和布局这种具有划时代意义的通信技术。如果说4G技术让移动互联网经济刚刚学会走路,那么5G技术将意味着信息交互真正进入“奔跑”时代,而5G网络基础设施将成为国家与企业竞相争夺的战略资源。

而很少有国家像中国这样,在5G领域拥有如此雄心壮志——而来自东方的这种雄心,自然在华府引发了广泛担忧。

5G有何不同?

在过去30年中,大约每十年就会出现新的一代全球移动通信网络,实现技术迭代。20世纪80年代首次推出的第一代移动网络只能承载语音电话,而20世纪90年代中期的第二代移动网络,允许用户发送包含短信和部分互联网服务在内的基本数据包。随着千禧年的到来,3G网络无处不在;语音通信仍然占据主导地位,但3G技术为用户提供了接入多媒体和互联网移动宽带的第一个入口。在最近的十年中,4G或4G LTE网络——其重点已经完全从语音转向数据传输——将智能手机普及到了世界大部分人口手中。

5G:我们是如何一路走来的? 来源:高通,巴克莱

移动通信网络发展的最新阶段——5G,将比前几代网络更进一步,致力于处理三种不同的通信类型:全面提升的移动宽带,大规模机器间交互,以及超可靠、超低延迟的通信技术。

5G的未来用途 来源:Stratfor

增强型移动宽带平台,是推动移动宽带普及的4G/LTE技术自然演进的最新成果——而其传输速度要比上一代快得多。总部位于美国的高通 (Qualcomm),已经使用现有蜂窝站点的和移动网络的频谱分配,在部分城市对5G实际性能进行了模拟测试。根据高通的模拟,用户可以享受到浏览速度(从4G的每秒71兆比特 (Mbps) 到5G的每秒1.4吉比特 (Gbps))和下载速度(从10 Mbps到186 Mbps)的显著提升。不止于此,视频流将达到8K分辨率、120帧/秒 (fps) 和10位色深的平均质量水平。这些数字并不仅仅预示着媒体流媒体的进步,还意味着前所未有的实际应用可能。增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR) 也将受益于移动宽带的进步。

大规模机器类通信将有助于物联网 ("internet of things") 的发展,包括嵌入在日常对象中实现数据共享的互联设备网络,以及使用移动网络的智能设备、传感器和工业器械。这当中的许多设备也许并没有对超低延迟(系统传递数据或机器接到指令执行所需的时间)的需求,因为一个传感器可能每小时仅需发送一次数据。不过5G网络仍将改善这些设备的性能,在大量智能设备混在一块儿的复杂电磁环境中尤其如此。

超可靠、超低延迟的通信技术将成为新兴应用的支柱。5G网络的目标是提高可靠性,并将延迟降低到不到1毫秒,这比现有4G技术相对迟缓的25毫秒(还得是在理想的环境条件下)要快得多。因此,超可靠的信息交互可能成为“任务关键”应用 ("mission critical" applications) 中的关键,因为这能有效消除任何风险因素的影响。超低延迟的信息交互则将赋能自动驾驶车辆以及触觉互联网 (tactile internet),后者将使人们能够以前所未有的方式远程控制各种对象。譬如,外科医生身在千里之外实时进行精密手术操作,将通过触觉互联网成为可能。

5G的特征优点 来源:ITU/Stratfor

在更大范围内,5G网络将汇集许多将重新定义未来十年世界格局的技术创新,包括物联网、农业/工业用户外自动机器人、智能电网、自动驾驶车辆和无人机。

摩根士丹利11月发布的有关5G价值驱动因素的基石研报中,预计到2030年5G电信迭代的前七大应用场景,将为中国、美国、韩国和日本四国创造总计1560亿美元的电信收入增量,创历史之最。

中美韩日四国通信技术迭代的电信收入增量 粉红色为2030年5G世代的收入估值 来源:摩根士丹利

细分的前七大应用场景如下:

  • 固定无线设备(185亿美元):2200万家庭用户 x 每月70美元的ARPU;此应用场景仅适用于美国市场

  • 自动化(641亿美元):每GB数据定价0.03美元 x 制造业传感器在5G网络上的21ZB (一ZB等于千万亿GB) 数据流量

  • 游戏(87亿美元):1443亿移动游戏总收入 x 云游戏60%的市场份额 x 电信公司分到的10%蛋糕

  • 自动驾驶车辆(73亿美元):4级和5级标准的自动驾驶车辆共计4940亿英里 x 每英里0.01-0.03美元的电信收入

  • 监控/智慧城市(205亿美元):总计13亿相机 x 包含5G连接功能的50% x 每月1-10美元的ARPU

  • 无人机(41亿美元):总计1.43亿架无人机 x 包含5G连接功能的50% x 每月1-10美元的ARPU

  • 医疗保健(324亿美元):医疗服务总收入3.4万亿美元 x 5G网络上的支出约0.1-1%

中美韩日四国按七大应用场景细分的营收估值 来源:摩根士丹利

中国:3G上跌倒,5G中崛起

由于5G的重要性远超前几代通信技术,各国均紧锣密鼓地推进本国的5G网络项目,以建立先发优势。

不出所料,出于其内生需求和国家战略,中国已将5G作为其整体产业规划,包括"MiC 2025"和“十三五”计划纲要的核心内容,其中包括到2020年将5G技术投入商业运营的愿望。数家中国企业在开发5G相关技术方面夺得了领先地位——而这一发展自然引起了华府的关注。

北京选择采用国际方法发展和布局5G。在各类负责制定5G技术标准的国际组织中,中国开始争取主动权,例如第三代合作伙伴计划 (3GPP) ——在电信标准上促进行业参与者合作的组织——和国际电信联盟 (ITU)。与电信行业常用的基本设备不同,即便是运营范围仅限于少数几个国家的运营商,采用的同样是世界现行的移动电信网络运营标准。无线接入网 (RAN) 技术,如天线基站、核心芯片组和移动设备/智能手机,都是在全球化市场中生产的,确保了全球范围内的高度标准化和互操作性。

此前的3G世代中,尽管并不占据市场主导地位,中国仍曾试图制定自己的本土技术标准,而结果证明事倍功半。中国试图在3G网络上强制推行自己版本的“全球”标准,但其提议的入网参数,甚至在国内都未能成气候,更不用说全球市场了。最终,3G技术在全球范围投入商业运作整整六年之后,在大陆才真正得到普及。因此在很大程度上,中国的3G技术依赖于外国知识产权。而当4G标准推出时,中国在标准制定上发挥了更加积极的作用,尽管在基础技术方面仍远远落后于西方同行。

这一次,中国希望通过参与制定更适合网络产业雄心的标准,在起跑线上就引领5G技术的发展,从而使其领先于众多全球竞争对手。重点可能会放在推进:1)大规模机器交互的工业应用和2)依托增强移动宽带和超可靠低延迟通信的媒体应用的相关产业标准,并推广“大规模多输入多输出” (Massive MIMO) 系统,在该系统下可能有数百个天线和接收器在同一基站上运行,而不是当前的两到四个天线。

华为和(曾经的)中兴通讯已经成为天线和基站架构领域的领导者,而唯一能与之开展全球竞争的对手,是韩国的三星,芬兰的诺基亚和瑞典的爱立信。尽管北欧设备供应商在取得与全球运营商开展5G先期测试的谅解备忘录方面领先,但华为在2016年超越爱立信成为全球最大的移动设备供应商,占据约30%的全球市场份额。

参与5G网络测试的五大电信设备供应商(按测试合作的公司数量计) 来源:Stratfor

摩根士丹利预计,美国、韩国和日本的5G资本开支总额将为4G资本开支的1.3-1.4倍,而中国的5G投入将达到4G资本开支的2.2倍,尽管5G世代将有10至12年间的时间跨度,而4G仅为6-8年。在中国,市场对5G资本开支风险的关注,似乎在近期2.6GHz频谱的相关新闻报道后有所消退,但大摩预计高5G资本支出会对早期的投资资本回报率 (ROIC) 造成负面影响,特别是对于中国移动而言。中国的第一份5G资本开支前瞻导引或将于2019年3月披露,届时可能会成为行业负面情绪的新催化剂。

中美韩日四国的预计5G波段成本和资本开支 来源:摩根士丹利

华府的担忧

在5G验证测试上的领先地位,以及作为无线接入网 (RAN) 供应商在市场上的高占有率,自然引发了华府对华为的“特别关注”。自2012年以来,由于担心潜在的安全风险,美国政界人士对在美国网络中采用中兴和华为设备表示了担忧。因此,在美国寻求遏制中国技术崛起的民族主义情绪日益高涨的背景下,美国对华为和中兴设备的采购禁令事实上可能更具永久性——尽管这两家企业已经在加拿大,日本和欧洲多国签署了5G领域的全球合作伙伴协议,并达成了部分商业交易。此前甚至有报道称,白宫正在考虑将美国的5G网络国有化,并且还在考虑动用紧急权力条款来限制中国在某些敏感行业的进一步投资。

但华为和中兴不是华府唯一担心的问题。虽然像英特尔和高通这样的美国公司同样在整个5G生态中扮演着关键参与者的角色,但美国国内并不具备成规模的5G RAN硬件制造商。因此,对华为和中兴的禁令实际上极大的限制了美国本土的5G网络发展,因为除了这两家之外目前只有三家其他公司,三星、诺基亚和爱立信还在探索5G的端到端解决方案。

电信运营商及设备供应商互相重叠的复杂5G生态圈 来源:Stratfor

美国将寻求保护该国5G产业的其余部分,即便制造过程并不总是发生在美国本土。这是华府如此强烈关注中国知识产权战略和技术转让做法的原因之一,特别是考虑到像高通这样的芯片设计公司并不总是制造他们自主研发的半导体,而是将其外包给从事纯晶圆代工业务 (pureplay) 的专工公司 (foundry),这些公司中有的就设在中国。

企业巨头之争

5G领域并不仅是国家层面的斗争;该行业的诸多跨国巨头也在进行你死我活的斗争,以寻求发展新兴网络的机会,其中有的企业甚至来自同一个国家。目前在5G技术上竞争激烈的英特尔和高通几十年来一直互为对手,特别是在设计用于各种设备的计算机芯片和基础无线技术(如波形)方面。两者均能从注册专利中获得丰厚的版税,举例来说,即便在第三方产品不嵌入其芯片的前提下,高通依然能够收取版税,因为它拥有相关无线技术的专利。由于其掌握的诸多专利,世界上每售出一台5G智能手机,高通都能从中获利高达16.25美元。

然而,高通依赖版税的商业模式所引发的一系列法律纠纷,也令其成为政治上的一块烫手山芋。今年2月高通宣布,19家全球运营商和18家移动设备制造商已选择高通骁龙X50 5G调制解调器作为其产品元件,以便在2019年推出首批5G设备。然而苹果、三星和华为并不在这18家手机厂商之列;这三家公司去年占全球智能手机市场份额的45.3%。

各大企业在电信设备市场上的份额 来源:标准普尔/Stratfor

苹果一直以来都采用高通的调制解调器作为iPhone元件,然而自2017年1月以来,两家企业巨头就版税问题陷入了长期的法律纠纷。高通认为,它应该根据智能手机或设备的整体价值计算版税,而不是像苹果公司所希望的按照单个元件的价值来算。由于高通在中国提起诉讼,试图禁止iPhone在该国的销售,两者的法律纠纷已经开始造成全球影响。在另一起案件中,2017年10月欧盟对高通处于12亿美元的反垄断罚款,因其向苹果公司支付数十亿美元回扣,条件是苹果公司只能用高通的芯片生产其所有智能手机和平板电脑,而不向高通的竞争对手购买元件。

如果苹果停止与高通合作,目前尚不清楚谁将为其5G设备提供调制解调器。与英特尔的合作最具现实意义,而与华为在5G技术上合作在政治上就不存在可能性。韩国和中国的大型手机厂商也在对高通提起法律诉讼的过程中,令他们不得不放弃基于高通的技术,并开发自己的5G调制解调器——这是苹果面前的另一项可行选择。

高通深陷法律挑战,促使博通 (Broadcom) 今年年初发起对高通1210亿美元的敌意收购。然而,博通的举动立即引发了华府对美国国家安全和技术领先地位的担忧,因为若收购案通过,美国政府将停止向高通提供5G研发的联邦拨款。进而允许像华为这样的中国竞争对手取而代之,成为5G领域的领导者。博通是一家总部位于新加坡的公司,虽已承诺将其总部迁至美国并继续投资5G研发,以期推动收购交易,但博通的承诺未能说服美国总统特朗普,并于今年3月通过行政命令叫停了该笔交易。这一决定也令英特尔松了口气,因为它不希望面对高通博通合并后的庞然大物;有报道称为了阻止这笔交易,英特尔甚至已经在考虑先发制人对博通发起收购。

来自世界不同地区的个别国家和企业,都相信只要掌握了最新一代通信网络技术,就掌握了未来世界经济增长的命脉。目前,像华为这样从事全产业链业务的中国公司——在网络设备方面是诺基亚、爱立信和三星的竞争者,在芯片设计方面是高通和英特尔的对手,在终端用户设备方面是苹果和三星的挑战者——在5G等新兴技术领域深怀雄心,就像前几代产业革命中的美国公司一样。考虑到来自东方愈演愈烈的挑战,也就不奇怪华府为何要将5G摆在贸易和技术竞争大局中的显要位置了。


作者:张一苇

参考文献:The US, China and Others Race to Develop 5G Mobile Networks, Stratfor - Worldview - Assessments, April 2018