最近,美国在全球5G的竞赛中明显加速了。前有高通与苹果两个积怨已久的寡头突然和解,使苹果5G版iPhone的推出早于预期,反映了美国在5G赛场上“一致对外”的决心;后有特朗普宣称“5G竞赛已经开始,美国必须赢”。特朗普指出,到今年年底,美国将有92个5G城市准备就绪,超过韩国的48个城市。特朗普称:“这是一场有伟大美国公司参与的竞赛。据估计,无线行业计划在5G网络上投资2750亿美元,迅速为美国创造300万个就业机会,为我们的经济增加5000亿美元动力”。
同时,美国还以安全保障方面的风险为由,正在加强对中国企业的封杀。继去年排除华为之后,4月17日提出了不允许中国移动进入美国的罕见方针。而这个五一假期期间,布拉格5G安全大会在捷克首都召开,来自美国、德国、日本和澳大利亚等32国,欧盟和北约以及4个全球移动网络组织的代表参加了这一会议,但作为未来全球5G网络的重要建设者之一,中国及中国企业未获邀参加上述会议。举办一个5G安全大会,作为5G建设的重要参与国中国居然未被邀请,这样的大会目的很明确,指向也很明确:与其说会议是讨论5G,倒不如说是怎么针对中国。美国这一系列动作,让中美在5G领域的竞争更呈剑拔弩张之势。
众所周知,5G技术对于一个国家发展的重要性。随着技术的不断成熟,5G会深入到社会生活与生产的各个环节,低时延广覆盖大流量等优势有可能大大的提升社会生产力,还会引发人工智能、大数据、VR、物联网等方面的量变到质变。因此,对5G网络的掌握对于一个不想受制于人、希望长远发展的国家来说是极其重要的,不光是关系高额的专利费,也不光是关系产业的主动权,而更在于国家安全和人民幸福。而美国无线通信和互联网协会(CTIA)的一份新报告显示,在“全球5G竞赛”中,美国从一年前的第三位跃升至与中国并列第一的位置。美国的行为足以让中国警醒,在5G的争夺中,只有胜利者和失败者,寻求合作共赢只是痴人说梦。下面,我们从技术、市场、国家战略等层面来进行对比,来看就目前而言,并列第一的中美两国在5G领域分别有哪些优劣势。
1、5G标准制定
2018年6月14日,3GPP全会批准了第五代移动通信技术标准(5G NR)独立组网(Standalone, SA)功能冻结,至此,首个完整意义的国际5G标准正式确定。
在标准制定方面,中国企业全面参与5G国际标准制定,加强5G国际合作,与国际企业一起推动形成全球统一5G标准。中国提出的5G愿景、概念、需求等获得了国际标准化组织的高度认可,新型网络架构等多项关键技术被国际标准组织采纳。
根据第43次《中国互联网络发展状况统计报告》,截至2018年3月,我国提交的5G国际标准文稿占全球的32%,主导标准化项目占比达40% ,推进速度、推进质量均位居世界前列。
就企业而言,全世界5G标准立项并且通过的企业是中国移动10项,华为8项,爱立信6项,高通5项,日本NTT DOCOMO4项,诺基亚4项,英特尔4项,三星2项,中兴2项,法国电信1项,德国电信1项,中国联通1项、西班牙电信1项、Esa1项。按国家统计,中国21项,美国9项,欧洲14项,日本4项,韩国2项。从数据来看,中国是5G标准的重要主导者。
2、5G专利
2019年4月,德国专利数据公司IPlytics最新5G专利报告发布,报告指出:截至2019年4月,中国企业申请的5G通讯系统SEPs件数占全球34%,位居各国之首。
SEPs全称Standards-Essential Patents,即标准关键专利,也叫标准必要专利。拥有SEPs的企业可以收取专利费,而且在建设5G网络和打造5G基站、手机等设备的时候可以降低成本,促进产业发展。如果企业拥有的SPEs数量多,重要性高,那么它可以通过交叉授权免费使用对手的技术。
这四年里全球5G SEPs件数逐年增加,截至2019年4月,全球5G SEPs已经达到6万多件。综合各方数据,华为拥有15%的SEPs,成为世界5G最大专利拥有者。包括华为在内的中国SEPs件数比美国高了近20%。相比之前3G、4G时美国占据主导地位,如今的情况已有所转变。
3、5G频段
众所周知,频率越低,覆盖能力越强,穿透能力越好,但低于3GHz的部分已经在之前的2G/3G/4G网络中使用,因此,目前3.5GHz是5G应用的主流。同时,3GPP也划定了其它可用的频段,以便于灵活部署。我们通常说的毫米波属于高频,穿透能力较弱,但带宽十分充足,且没有什么干扰源,频谱干净,未来的应用也十分广泛。
国内频谱是由工信部直接划拨的,据人民邮电报报道,三大运营商已经获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可,其中中国电信获得3400MHz-3500MHz共100MHz带宽;中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz共260MHz频段,其中的2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz频段为新增频段,2575-2635MHz频段为重耕中国移动现有的TD-LTE(4G)频段;中国联通获得3500MHz-3600MHz共100MHz带宽。
美国频谱都是通过拍卖获得的,黄金频率堪称天价,这种方式给运营商带来不小压力。截止2019年1月21日,Verizon拥有全美76%的28GHz频谱,覆盖2.58亿次pop,这要归功于它在2017年完成的XO Communications的收购。T-Mobile通过2013年收购MetroPCS获得了28 GHz的频谱许可证,覆盖了1亿pop,占纽约28GHz商用频段的20%左右。AT&T可能会与Verizon就DISH频谱展开竞购战,或考虑游说联邦通信委员会开启新的sub 6-GHz 5G频谱(可能是2.5 GHz,3.5 GHz,4 GHz或6 GHz)。Sprint在2.5 GHz频段内拥有100 MHz带宽,可支持5G部署,用户下行链路速度可提供1Gbps服务。
目前美国24 GHz频段的拍卖尚未开始,美国联邦通信委员会(FCC)计划在2019年晚些时候拍卖37 GHz,39 GHz和47 GHz频段。此外,FCC还计划到2020年在26和42 GHz频段内释放另外2.75千兆赫的5G频段。
4、5G芯片
随着3GPP完成了初步的5G规格制定,芯片商正紧锣密鼓地部署5G基带芯片。高通、英特尔、联发科等芯片厂商都已先后发布5G基带芯片。
联发科
联发科最新公布的首款5G基带芯片Helio M70将于2019年出货,Helio M70基带支持5G NR,5Gbps的下行速率,符合3GPP Release 15独立组网规范,Helio M70基带基于台积电7纳米工艺打造,在发热控制上有不错的提升,支持独立(SA)和非独立(NSA)网络架构,支持Sub-6GHz频段、高功率终端(HPUE)及其他5G关键技术。另外,联发科技的5G解决方案也将支持毫米波频段,满足不同运营商的需求。
高通
2016年10月高通率先公布5G基带芯片Snapdragon X50,采用28纳米工艺制程,最快下行速率可达5gbps。在解决毫米波的移动性方面,骁龙X50 5G调制解调器采用多阵元天线阵列,而不是有限的几根天线(如4G)。这些天线使用波束成形和波束追踪技术,将毫米波的移动性和覆盖扩展到非视距范围,从而实现智能协同。2019年1月,高通宣称其Snapdragon X50将在2019年成为30多个5G设备的核心。
Intel
英特尔将自己定位为“端到端”5G解决方案提供商。2017年11月,英特尔发布5G调制解调器XMM8060系列产品,英特尔的5G基带芯片是XMM 8060,支持最新的5G NR新空口协议,向下兼容2G/3G/4G,包括CDMA。在网络频段上,XMM 8060既支持28GHz(高通称之为mmWave毫米波),又整合了华为、诺基亚主推的Sub-6GHz(国内主推的方案)。其下一代5G基带芯片XMM 8160也已发布,支持独立(SA)和非独立(NSA)组网,并且兼容4g/3g/2g网络,最快下行速率可达6gbps,不过Intel的XMM 8160要到2019年底才能量产,据称苹果计划在2020款iPhone中采用。2019年1月,Intel在CES上谈到即将推出的一款名为Snow Ridge的芯片,该芯片专为“5G无线接入和边缘计算而开发”。
紫光展锐
1月29日,紫光展锐称将于2019年推出两款5G芯片,不缺席5G时代,目前已有一款5G芯片开始流片,采用12纳米的技术,紫光展锐还宣称同年年底可推出8核5G芯片手机。目前英特尔与紫光展锐已达成了战略合作,双方将面向中国市场开发搭载英特尔5G调制解调器XMM8060的全新5G智能手机芯片平台。
华为
2018年2月25日华为公布了其首款5G基带芯片,巴龙5G01,符合5G标准R15规范,支持Sub 6GHz中低频,以及28GHz高频毫米波,兼容2g/3g/4g网络,华为的巴龙5G01并非针对手机开发,主要应用在小型网络终端产品上。
1月24日,华为在5G发布会暨2019世界移动大会预沟通会上宣布推出全球首款专为5G基站设计的核心芯片——华为天罡,其计算能力是上一代芯片能力的2.5倍;搭载最新的算法及Beamforming(波束赋形),单芯片可控制高达业界最高64路通道;支持200 MHz的超高频谱宽带;该芯片还对有源天线单元(AAU)进行了一系列改进,实现基站尺寸缩小了50%,重量减轻了23%,功耗降低了21%;由于该芯片,部署5G基站的时间比部署4G基站短50%。
当天,华为还宣布推出5G商用芯片巴龙 5000以及华为5G CPE Pro,巴龙 5000体积小、集成度高,能在单芯片内实现2G、3G、4G和5G多种网络制式。巴龙 5000正式解锁了5G时代,除智能手机外还支持多种丰富的产品形态,包括家庭宽带终端、车载终端和5G模组等。华为5G CPE Pro采用巴龙 5000技术,使用户能够更自由地接入网络。
除了5G基带芯片,事实上建设5G的各个领域都需要芯片,如核心网络的管理系统需要计算芯片,也需要存储芯片;基站等众多设备需要专用的管理、控制芯片;手机需要计算芯片、基带芯片和存储芯片,未来的大量5G终端还需要感应芯片。总体而言,就目前发展水平来看,美国在芯片领域居于主导地位,中国正在加大加量寻求突破,未来的5-10年,整个态势会不会有较大的变化未可知。
5、5G基站
中国基建在世界上有一个很响亮的称号,叫做“基建狂魔”。如今国内各地都在抓紧5G基站的部署工作。一组数据显示,其中广东省、江西省、上海市、天津市、重庆市、武汉市将在2020年底前,预计完成规划的5G基站建设数分别为7298座、20000座、10000座、10000座、12000座、30224座(27224座微站+3000宏站),再加上太原市预计2035年前完成建设的6216座宏站,合计95738座。这意味着,今年和明年这两年内,国内首批5G基站建设省市将有近十万基站陆续拔地而起。
三大运营商做为5G基站的实际推动者,日前也公布了各自的5G基站所坐落城市的“势力范围”。做为实力最强的中国移动,目前5G基站主要分布在广州、上海、武汉、杭州、苏州等地,而紧随其后的中国联通5G基站主要分布于:北京、上海、广州、深圳、天津、成都、南京、武汉、重庆、杭州、沈阳、青岛、郑州、福州、贵阳、雄安等地。中国电信5G基站主要覆盖区域为:上海、深圳、成都、苏州、兰州等地。上述这些城市将率先推广5G技术服务。
在4G建设时,世界其他国家在网络部署方面和中国的差距就已非常明显,这样的差距如今也体现在5G的网络部署中。据统计,中国现在的5G基站的数量已经是美国的10几倍之多,仅仅2017年3个月,中国新建的基站数量就超过美国过去3年所建设的5G基站的总和。这种基础建设的差距,会最终影响这个国家的社会管理能力,会影响整个社会的效率。
事实上,除了基站,5G网络由核心网络、管理系统、基站、天线、铁塔等一系列产品组成的,被称之为通信系统。全世界的5G网络都必须要有这样的通信系统来提供服务。谁有能力研发提供这样的通信系统,这就是5G最有实力的证明。在4G时代,通信系统的格局基本成为华为第一,在全世界176个国家和地区参与了网络建设,成为世界上最强大的通信系统设备制造商,爱立信第二,诺基亚第三,中兴第四,三星居第五。
此外,还有服务支撑能力,出现了问题能否及时响应、能否及时解决问题也是关键所在。中国企业人力成本较低,效率高,工作时间长,对于出现同样的问题,其及时解决问题、处理问题、保证网络畅通的能力远远超过其它对手。
6、国家政策
对于5G这样庞大的系统工程,不依靠政府支持,显然很难做到高速度发展,很多业务方面、法律、法规都需要政府的大量支持和帮助。
我国高度重视5G战略地位,政府大力推进5G技术、标准和产业发展。中国在网络强国、制造强国、“十三五”规划、信息化发展战略等战略规划中,均对推动5G发展做出了明确部署。盘点这些年我国相关政策如下表所示:
来源:中创产业研究院
至于美国,美国白宫科技政策办公室(OSTP)于2月21日发布的《特朗普执政第二年科技政策亮点》,总结概述了一年来美国政府科技政策的主要工作,其中将5G方面的工作总结为:制定长期国家频谱战略,加速部署5G;美国联邦通信委员会(FCC)讨论“5G快速”计划(5GFAST),提升美国在5G技术方面的优势。
国家频谱战略是特朗普政府为保证无线通信领域领导地位所做的全面的国家愿景,行动计划包括:1、为期5年的频谱拍卖时间表;2、重申自由市场频谱原则;3、政府政策和程序的现代化三个步骤。独家使用许可,灵活使用权,依靠市场力量确保频谱达到最高和最佳用途,全球统一频谱,优先清除频谱和投资友好技术规则是美国之前保持领先地位的秘诀,国家频谱战略应建立在这一历史性成就的基础上,支持持续的改革,鼓励各级政府明确制定5G部署战略,以及公共优先权。
“5G快速”计划包括:释放更多的频谱,为5G和WiFi添加额外的无线电频谱;促进无线基础设施建设,进行FCC级别的基础设施政策改进;现代化法规,包括废除网络中立规则以及近期通过的限制地方政府向无线运营商收取部署5G基础设施费用的规则。
知己知彼,百战不殆。在这一轮5G世界竞争中,中国通信技术后来居上,成为了美国强有力的竞争对手。但除了技术,美国在无线通讯领域积累的许多经验、依据经验提出的战略仍然值得我们学习。
7、5G商用部署
5G作为基础的网络设施已上升到国家竞争的层面,谁能率先商用5G就意味着谁获得了进入未来新兴技术竞争,如物联网、自动驾驶等领域的优先入场券。
全世界率先宣布正式商用5G的韩国,但其提供的5G服务自开通以来一直被用户吐槽。韩国的5G基站主要部署在首尔、釜山、大邱、光州和蔚山5个现代化城市,韩国5G用户认为5G信号的覆盖范围太小了,即使是在这些基站集中的城市5G网络信号也不够稳定,甚至有断网情况发生;美国是第二个宣布5G商用的国家,美国5G网络虽然在速度上达到了5G标准,但对信号对基站的依赖强度还很大,目前美国5G基站的部署还不完善,基站密度很小;中国目前还未开展5G商用,但也在近日宣布了即将开始的40个城市的5G试验网络,只待5G牌照发放就会进入这次全球5G之争。
对于5G的发展前景,华为创始人任正非曾表示,“实际上现在人类社会对5G还没有这么迫切的需要。人们现在的需要就是宽带,而5G的主要内容不是宽带。5G有非常非常多的内涵,这些内涵的发生还需要更多需求的到来,还需要漫长的时期.......5G的发展一定是缓慢的。”由此可见,消费端目前还没有形成对于5G的明确需求,这反映在5G自身的发展过程中,就会造成5G的商业模式不清晰。因此,对于5G的商业模式,现在各国都还处于摸索阶段。
在我们比较了制订标准、专利数量、5G芯片、相关政策、商用前景等几个方面后可以发现,美国和中国各有所长。当在美国企业为频谱资源和5G基站建设所苦恼时,中国企业在政府的主导下,所面临的阻力并没有前者大。不过,尽管目前中国在5G关键核心技术、国际标准制定方面已经实现了领跑,但不明朗的商业前景、与其他国家之间的竞争压力也不容小觑。我们应该清晰认识到,在这场全球5G竞赛中,目前的距离并未真正拉开,领先地位依然不稳定。如果5G是一场长跑比赛,那现在离比赛的号令声响起才过去一小段时间,真正的决赛圈则是在商业落地期。
编辑:文婧
运营:冉小山
— 完 —
关注清华-青岛数据科学研究院官方微信公众平台“THU数据派”及姊妹号“数据派THU”获取更多讲座福利及优质内容。