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重磅:为什么全球主要国家要在5G上展开较量?

阳光几米2018-12-05 17:44:31

图1、5G是当前科技竞争的主战场

中国和美国要在5G上发展差异分析

5G最近一直是头条新闻。在美国它今年一月份泄露的白宫备忘录中提出,美国政府认为创建一个国有化的5G网络是美国保护自己免受中国安全威胁的唯一途径。尽管立法者很快将这一想法驳回认为这是政府对私营领域的侵犯 - “我们不是委内瑞拉”,一位美国国会议员说,“我们不需要政府执行任何事情” - 但是这个想法甚至被认为是特朗普政府关于中国人开发5G技术的努力感到紧张的事实。

图2、5G在垂直领域具有广泛的应用

5G也在本月早些时候影响了特朗普总统的神经,当时他签署了一项行政命令,阻止总部位于新加坡的Broadcom(博通)以1170亿美元收购Qualcomm(高通),而前者已经承诺要把公司总部从新加坡迁回美国。美国的外国投资委员会(CFIUS,Foreign Investment in the United States )警告说,这项收购交易将会影响Qualcomm(高通)公司开发5G的能力。他们表示,这可能会让中国率先推进该技术。

那么5G究竟是什么?为什么谁首先开发出5G很重要?中国与开发一个全球性的5G标准的目标有多接近?

什么是5G?

5G表示移动网络中的第五代移动通信技术。专家预计,它的高速下载速度将高达每秒20千兆字节(20 gigabits) - 这足以在几秒钟内下载全长的高清电影。它具有更低的延迟和更高的连接性,这意味着更低的发送数据延迟时间以及能够同时连接到更多的网络设备上。专家认为,这些领域的改进对于迎接物联网(IoT)时代 - 包括无人驾驶的汽车,智能城市,虚拟现实甚至远程手术是必不可少的。

图3、5G设想的三个关键应用场景

定义5G的标准正在由两个主要国际组织编写:国际电信联盟(ITU,International Telecommunication Union) - 一个负责信息和通信技术的联合国机构 - 和第三代合作伙伴计划(3GPP,3rd Generation Partnership Project) - 由七个不同的全球电信标准组织组成的。他们共同努力制定国际电联制定的5G发展时间表,到2020年完成制定标准,预计届时大多数移动网络将面向公众提供商用5G服务。 而3GPP去年年底刚刚完成了一套5G标准的制定。

图4、5G国际标准已经基本确立

高频信号肯定会在标准中出现。移动网络以各种频率传输信息。但是,在大多数国家,大多数低频信号被用于无线电,电视,卫星通信和军事等功能。对于实现5G提供超高速数据速率的承诺,它将需要采用广泛的未使用的频率,并且不存在竞争性的干扰信号。出于这个原因,一些国家(包括美国)选择更加依赖更高的频率来发展5G。

图5、5G会采用混合组网方式

然而,高频信号有缺点。他们更容易受到雨,雾,建筑物和树木的干扰。它们也不能传播得太远,所以需要更多的天线来维持信号强度。无线运营商将在抱杆(电线杆)和屋顶上安装小型天线群,而不是像传统蜂窝那样在高塔上安装大型天线。然而天线数量的增加将使服务提供商切换到5G上成本较高。

图6、5G的频谱分布

这些较高的成本对于电信公司来说可能很难接受,特别是在短期内。 “对于移动连接似乎无法满足的前景对电信公司来说有不利影响。 。 。因为它需要大量的资本支出,“经济学人智库说。 “与此同时,竞争加剧迫使价格下跌。”报告预测,这些因素和其它压力将导致60个最大市场的电信业务的整体收入在2018年以美元计算下降2%。

图7、用户对5G的期待

为了避免这些问题,中国已经选择了更加依赖较低频率来发展5G。根据Jefferies的报告,中国在低频率方面拥有比美国更多的可用带宽。

图8、美国公司高通誓言要让毫米波移动起来

图9、美国公司高通推出5G芯片

图9、美国公司Intel加入5G芯片战队

图10、美国公司Intel推出5G芯片

我们仍然不知道所承诺的超高速下载速度是否会在真实世界中保持不变。但是对于大多数人来说,当前的4G网络并不符合ITU和3GPP已经宣布4G所必需的数据速率标准。我们也可能会发现5G在实践中也有可能不符合这些标准。

为什么谁率先开发出5G很重要?

成为第一个开发出5G的国家非常重要。这是因为无论谁先开发出5G,或者更现实一些率先开发出5G技术的各个组成部分,都可能将他们的知识产权(IPRs,intellectual property rights )植根于3GPP和国际电联的国际标准中。将重要的知识产权作为国际标准的一部分,将为企业带来巨大的商业优势,因为它不仅可以让他们销售符合标准的产品,它还将允许他们从使用该技术的其他公司收取版税。

图11、5G生态系统

因此,美国和中国政府决定鼓励和支持5G发展,因此至少可以部分地保护国内产业。根据中国工业和信息化部(MIIT,Ministry of Industry and Information Technology)的5G研究部门--信息通信技术研究院(CAICT,China Academy of Information and Communications Technology)的报告,到2030年5G可能会带动中国经济产出6.3万亿人民币,并创造800万个新的工作岗位。

图12、中国的5G用户数预测

图13、中国5G频段组网图

除了经济利益之外,影响国际5G标准还具有安全优势。这是因为开发标准化技术的人可能对其工作原理有更深入的了解 - 包括任何接入点或者漏洞。由于这些技术标准将影响连接到5G网络的任何内容,因此所有智能设备和物联网都可能存在任何漏洞。

图14、5G典型采用有源天线系统

这就是为什么美国政府对失去5G的发展控制感到紧张。在一封关于Broadcom(博通)-Qualcomm(高通)交易协议的书信中,美国的外国投资委员会(CFIUS,Foreign Investment in the United States )写道:“收购将降低Qualcomm(高通)在标准制定中的长期技术竞争力和影响力,将对美国国家安全产生重大影响。这在很大程度上是因为高通公司地位的减弱将为中国扩大对5G标准制定过程的影响开放更多的机会。“

图15、5G毫米波系统架构

中国走向5G

中国政府一直表示致力于开发5G技术。它强调“十三五”规划中的5G以及“中国制造2025”计划。在今年的“两会”立法会议上中国发布的年度政府工作报告中也强调了5G。

图16、中国强力推动5G发展

中国尤其渴望在3GPP和ITU内部发展国际标准方面发挥主导作用。在过去的几代移动网络技术的标准制定过程中,中国在很大程度上落后了,这次他们希望能够弥补这一点。 Jefferies的一份报告称5G为“中国的百年机遇”,并指出5G“中国可以从第一天起就可以开始参与设计过程,而且已经有了这样的机会。”

图17、华为推出端到端的全套5G产品

图18、中国的5G第三阶段测试安排

5G在中国两会期间占据了技术领域的领导地位,全国人大代表,中国信息通信研究院(CAICT)的刘多院长报告说,中国在3GPP的5G标准化项目中占了约40%。她还表示,中国向3GPP提交了8,700份相关文件,或者提交了32%的文件。 “中国日报”报道在报道中提到刘多说:“中国已经加入5G技术领域的顶级行列中,从技术跟随者转变为全球技术创新者。”

图19、中国对5G室内室外测试

根据Jefferies的报告,去年,来自中国的代表担任3GPP中57个职位中的10个,担任3GPP组织或者小组的主席或者副主席。而在2013年这一数据8个。法律服务和技术咨询公司LexInnova估计,到2017年初,中国拥有“5G基本”知识产权中约10??%的份额。

图20、中国5G测试与3GPP规范保持一直

华为尤其一直在投入研究和开发资金。 来自“纽约时报”报道说,自2009年以来,华为已经花费了6亿美元进行5G研究,仅在2018年就安排了8亿美元的5G研发资金。

图21、中国联通披露 2019 年 5G 预商用

图22、中国电信宣布 6 城市开通 5G 基站,计划 2020 年投入商用

中国还努力在与发达国家一致的时间表上开发自己的5G网络。中国的无线网络提供商已经在多个城市测试5G服务。这包括北京的怀柔区,中国信息通信研究院(CAICT)的刘多院长称这是目前全球范围内最大的5G现场测试。

图23、中国展开5G无线接口测试

图24、中兴通信发力5G

还包括北京以外的新开发区雄安,一些专家认为这可能是中国提供5G网络的第一个地区。中国电信和中国移动都在那里进行了5G试点测试。就在几天前,中国移动在运营的地区通过5G网络完成了对中国远程遥控汽车的测试。

图25、美国运营商Verizon积极发展5G

图26、T-Mobile 计划年内在 30 个城市建立 5G 网络

图27、各种5G技术在并行开发发展

显然,5G是一个大问题。有必要引入一整套面向未来的技术,并确定机器,人员和城市如何连接。然而,我们仍然不知道最终产品会是什么样子,更重要的是,谁的想法将会被用来创造它。这仍由国际机构决定的。

图28、5G的脚步越走越近


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