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中國穩居5G龍頭地位
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胡卜凱
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A deeper tech concern is at the core of the U.S.-Huawei spat

John Pomfret, 02/04/19

Over the past few months, the U.S. government has launched an assault against Chinese telecommunications giant Huawei for three publicly acknowledged reasons: Huawei, as the Justice Department alleges, was involved in sanctions-busting with Iran. The company also allegedly stole U.S. technology and even awarded its employees bonuses to do so. And third, because Huawei is a Chinese company and Chinese law mandates that it follow the orders of its security services, anything Huawei installs in equipment used by a U.S. ally could pose a security risk to the United States.

 

But, in the three-dimensional chess game that is U.S.-China relations, underlying this battle is another conflict with China over technology and U.S. concerns that it is losing the fight. This battle centers on the rollout of 5G telecommunications technology that is expected to reshape not only modern economies but modern warfare, too. And so far, China appears to be ahead — very far ahead.

 

This matters because 5G will produce enormously faster broadband speedsupward of 10 gigabits per second — with no lags. This web of connectivity could facilitate the introduction of highways with driverless cars, advanced automation on factory floors and a brave new world where machines effortlessly exchange oceans of data. It could also transform warfare with integrated military operations that would make today’s joint operations look like children playing in a kindergarten sandbox. Imagine squadrons of pilotless fighters, drones and smart missiles along with a coordinated cyberattack.

 

Tragically for the United States, China’s efforts to roll out its 5G network have lacked any of the catalyzing drama associated with the Soviet Union’s launch of Sputnik, the world’s first satellite, in 1957. According to a report last year by Deloitte, since 2015, China has outspent the United States by an estimated $24 billion in wireless communications infrastructure.

 

Density is key to 5G. A successful network needs more cell towers than 4G. That means more small cells on telephone polls and street lamps. According to the Deloitte report, China Tower, the world’s leader in building these relay stations, has invested $17.7 billion since 2015, beating all its U.S. rivals combined

Nationwide, China today has 1.9 million wireless sites compared to 200,000 in the United States. For every 10 square miles, China has 5.3 sites, while the United States has a paltry 0.4. Chinese telecommunications firms are on track to begin standalone 5G service in 2020, five years ahead of their U.S. counterparts. Faced with this disparity, the Deloitte reports warns that "China and other countries may be creating a 5G tsunami, making it near impossible to catch up.”

To get ahead, China has leveraged its systemic differences with the United States. A few decades ago, American analysts scoffed at China’s continued use of communist-era “Five-Year Plans” to manage its economy. Not anymore. According to Deloitte, China’s most recent plan earmarks $400 billion for 5G-related investments, dwarfing anything similar in the United States. China’s government has forced its three big telecommunications providers to work together to build 5G, something the U.S. government could not do. China also has strong-armed leading Chinese Internet platform companies — such as Baidu, Alibaba, Tencent, JD.com and ride-sharing company Didi Chuxing — into taking a nearly $12 billion stake in one telecom provider, China Unicom, to subsidize its 5G rollout.

 

China has harnessed the full weight of its national government to ensure that Chinese firms are at the forefront of standards-setting negotiations worldwide. In a report released in November, the Eurasia Group consulting firm estimated that, while China was on the sidelines of the standards setting for 3G and 4G, Chinese firms could end up holding upward of 40 percent of the standard essential patents for standalone 5G.

 

China is not the only country ahead of the United States in 5G. Japan has far more sites per 10 square miles — 15.2 — than both China or the United States. Germany has made similar progress to China’s — with nearly 10 times more sites per 10 square miles than in the United States. But, despite some of President Trump’s claims, neither Japan nor Germany are considered threats to the United States.

 

At root, the issue here is trust. U.S. moves against Huawei are driven by a fear that the Chinese Communist Party not only rejects the values of a Western liberal economic system but also is at war with those values across the globe. What’s more, U.S. officials worry that the Communist Party has conscripted Huawei in this battle, both as a weapon to dominate cutting-edge technology and as an agent that can conduct espionage on the West.

Seen in this light, the American actions against Huawei mix both an independent law enforcement action and a high-stakes worldwide contest with a government whose core ideology is increasingly inimical to U.S. values.

So, what’s next?

 

Just a few years ago, pundits heralded the victory of globalization and the onset of a borderless world. Now, the Huawei case raises the prospect of a newly bifurcated globe, split into technological spheres of influence. The United States and its closest allies — Canada, Australia, New Zealand, Great Britain and Japan — are coalescing into one. China leads another. In the developed world, Germany and France are sitting on the fence. In the global south, Malaysia and Indonesia are up for grabs.

 

And Huawei is at the center.

https://www.washingtonpost.com/opinions/2019/02/04/deeper-tech-concern-is-core-us-huawei-spat/?utm_term=.0ba53e2e0781



本文於 修改第 1 次
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別“狂吹”5G了! -- 瞭望智庫 庫叔
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117日,華為創始人兼CEO任正非在接受媒體採訪時說:

“5G實際上被誇大了它的作用,也被更多人誇大了華為公司的成就……實際上現在人類社會對5G還沒有這麼迫切的需要……不要把5G想像成海浪一樣,浪潮來了,財富來了,趕快撈,撈不到就錯過了。5G的發展一定是緩慢的。

此前一段時間內,“5G”是輿論場的寵兒,儼然被塑造成了萬能的救世主形象,似乎5G引領的未來已經觸手可及;更有很多人對中國的5G發展高度樂觀,中國是5G領跑者中國主導5G時代等觀點傳播甚廣。

而任正非的話讓人不得不反思:5G是否只是看上去十分美好?

同時我們也看到,美國運營商對5G並不感冒,美國總統特朗普的團隊甚至考慮由政府主導5G網路建設;而中國方面的運營商似乎也並沒有表現出人們想像中那樣高的興趣。

抽絲剝繭,對於5G,看法不能流於表面。

5G技術發育到底到了什麼水準?實際商用的效果怎樣?人們對5G究竟有無迫切的需求?中國在5G領域的實力和地位,是不是真的可言主導?熱議之下,庫叔來冷靜地講一講。

本文為瞭望智庫原創文章,如需轉載請在文前注明來源瞭望智庫(zhczyj)及作者資訊,否則將嚴格追究法律責任。

現有5G技術沒有那麼神奇

當年的一場聯想投票門,引起輿論的巨大關注,但也造成了很多人的誤解。比如把編碼炒得過熱,甚至把LDPCPolar5G編碼技術)等同於5G標準。實際上,編碼只是5G關鍵技術之一,而且在提升傳輸效率上還稱不上最關鍵的技術。

那麼,5G關鍵技術有哪些呢?請看下圖。

(圖為5G關鍵技術)(請至原網頁)

就調製、編碼、多址、組網、多天線等方面看,很多是沿用老技術,而一些新技術不成熟、不可用,或者傳輸增益有限。

先來看編碼,被熱炒的LDPCPolar,對系統效率的提升其實並不明顯。據業內人士分析,其主要意義在於實現了一個理論極限,代表了人類對自然界探索的里程碑,而對實用效率的提升意義有限。

再看多址接入方面,多址是移動通信的核心技術領域,第一代到第四代移動通信(即1G4G)分別採用了FDMATDMACDMAOFDM技術。現在5G多址技術的主流看法是NOMA(國內外設備商的各種五花八門命名的技術都是NOMA的修改版本)。

新的技術意義何在?

據業內人士介紹:

NOMA(非正交多址接入)是NTT Docomo20149月首先宣導的。其思想是發射端不同的用戶分配非正交的通信資源。在正交方案當中,如果一塊資源平均分配給N個用戶,那麼受正交性的約束,每個用戶只能夠分配到1N的資源。NOMA擺脫了正交的限制,因此每個用戶分配到的資源可以大於1N。在極限情況下,每個使用者都可以分配到所有的資源,實現多個用戶的資源分享。

雖然理想很豐滿,但經數學證明,NOMA路線的頻譜效率增益嚴格為

類似情況在4G時代也發生過。

4G標準制定中,愛立信主推的SC-FDMA作為LTE的上行多址方案,是OFDM的一種變體。愛立信宣稱該方案能夠降低峰均比,降低對終端功放的要求。然而,之後的研究和實踐表明,SC-FDMA所帶來的對導頻設計的負面影響,甚至超過它的帶來的好處,其綜合性能還不如OFDMA簡單的削波方案。但即便如此,愛立信通過自身影響力,將SC-FDMA納入了4G通信標準專利。這種做法雖然增加了愛立信公司在4G標準的話語權,能夠收到更多專利費,但卻拉低了整個系統的運行效率。

再看多天線技術。5G宣傳的是超多天線技術mass MIMO)。MIMO(多天線技術)是最近20多年的熱門議題,確實是有潛力的,是提高通信能力的一個方向。但通過多年研究發現,仍然難以實現從實驗室到市場的實用轉化,未能實現商業應用。

至於原因,其實不難理解。據業內人士分析,多天線技術最初從軍事雷達領域而來,但轉入民用則面臨與天空完全不同的複雜地形等環境,難以控制成本就成了其商業轉化的命門。

就組網而言,CoMP相對於4G時代的SFR/MLSFR也幾乎是零增益,甚至可說是負增益。

再說一下前段時間被熱炒的時分雙工TDD),前段時間,有文章稱今天全世界的5G技術都是TDD技術,然而,這種說法容易引起誤會,需要說明。

5G的藍圖中,用的並不是時分雙工,而是全雙工

4G時代,TDD-LTE採用時分雙工,FDD-LTE採用頻分雙工。全雙工簡單的說就是集成了時分雙工和頻分雙工的優點,實現魚和熊掌可以兼得。

【注:TDD指上下行傳輸採用同一個通道,主要優勢在於收發間不會產生干擾、上下行通道切換靈活等;FDD採用兩個獨立的通道可以同時進行資料傳輸,主要優勢在通信速度高、抗外部干擾性能更好等。】

只是,全雙工同樣停留在實驗室,無法商用。因此,仍然只能拿老技術——時分或頻分雙工湊合著用,而無法取得實質性突破。

所以,在這些關鍵技術上,現在所謂的5G的技術升級沒有傳說中的那麼神奇,很多新技術增益有限、或尚不成熟難以實用,部分專利甚至在技術上有開倒車之嫌。

正是因此,有人將現在的5G稱之為商用概念,而不是技術反覆運算,將之稱為4.9G。我們當前與真正的“5G”,尚有距離。

為何運營商不甚熱心

說了這些提升有限、不成熟,但5G的網速是實實在在肉眼可見的提高,這是怎麼做到的呢?

方法其實頗為簡單粗暴,就是擴大佔用的頻段、加大投資基站密度提升晶片資料處理速度等手段。

以頻譜資源來說,5G準備用1G左右的頻寬。要知道,GSM(中國移動的2G網路)整個移動才5M頻寬,3G20M頻寬,4G60M頻寬。

以此前愛立信的極限測試,網速的確驚人,測出高達20Gbps資料傳輸速率,但用了800M頻寬。

因此,不談細節,光看網速快慢,意義並不大。當前5G條件下的高網速,很大程度上要拜大頻寬頻譜所賜。

這樣,問題就來了。低頻點頻譜非常珍貴,直接劃撥800M頻寬實在太奢侈。在國外,這樣的黃金頻率堪稱天價,運營商對此必須三思而後行。

那麼,如果現在要部署5G,就必須用高頻。

但高頻的覆蓋能力差。低頻率(2G使用的頻率段)的頻譜資源衍射能力能夠覆蓋數平方公里,而高頻率(比如Wifi使用的頻率段)的頻譜資源衍射性通常不會超過一個20平米的房間。也就是說,用黃金頻率建1個基站,其覆蓋範圍可以媲美用高頻建N個基站。

實際上,美國的5G頻譜選的就是高頻。

20181115日,美國聯邦通訊委員會(FCC)召開美國首次5G頻譜拍賣會,開啟28GHz毫米波5G頻譜(27.5-28.35GHz頻段,共計850MHz)拍賣。此前愛立信的測試也是在15Ghz這個點上前後開闢800M的寬度,即14.615.4Ghz之間的寬度。這些頻段資源超過了過去無線通訊已經使用過的頻段的總和——當然,過去是在中低頻率頻段,而5G只能動用高頻率頻段。

現在5G使用高頻、採用毫米波小基站的發展路線,問題就在覆蓋很差,這將使最終覆蓋結構非常感人。按照現在宣傳的傳輸速率的標準,5G要覆蓋目前全球4G覆蓋的區域,基站數量至少是4G5,也就是150020005G基站。

(圖為中國電信的5G基站)

這個建設成本可想而知。這也解釋了為什麼運營商明知道5G是個好東西,卻不像大家想像中那樣熱心。

缺乏殺手級應用

通信領域的發展,必須充分考慮其用戶對技術應用的需求。

有種說法,聲稱5G主要不是給人用的,而是給用的,也就是說5G將大大超出過去20年無線通訊發展史中以大眾公共通信網路為主業的範疇。

的確,目前全球宣傳5G的主線,即萬物相連或稱為物物連接

不過這裡卻有一個問題,目前所謂物物連接的很多場景,要麼不需要5G,要麼不敢信賴公眾性的無線通訊。

雖然很多媒體在報導中將物聯網和5G“捆綁在一起。但其實物聯網並非必須配合5G應用。因為現有物聯網主要是追求長壽命,設置一個物聯網節點,肯定不希望1-2天內就去更換一次,且大量應用都是低速、小資料量的通信連接,用2G3G4G就行了。

以目前全世界最大規模的物聯網應用案例——ofo自行車智慧鎖為例。其使用的NB-IOT其實就是華為和中國電信北京公司合作出的簡化版、刪減版4G,且只需要用很小的通信容量。

無獨有偶,不久前,國內運營商進行了物聯網晶片招標,中標斬獲大單的物聯網晶片用的就是2G

所以,物聯網,至少當前的物聯網,和所謂萬物互聯,和5G沒有必然聯繫。

而另一個被熱捧的應用方向——無人駕駛,先不提無人駕駛技術本身是否成熟,即便是穀歌搞的無人車,也是胖終端的無人駕駛,接受信號而做出反應的過程是放在車上。而把5G和無人駕駛聯繫在一起的則是瘦終端模式,做出決策是在遙遠的伺服器,這種做法是存在極大隱患的。現有條件下,用5G網路來搞無人駕駛,可以說是自找麻煩,人為創造了駭客頃刻間把現代社會徹底打亂的空間,這後果看看《速度與激情8》可知一二。

目前,人流超高密度區的通信需求,是5G可行的潛在應用方向。此前曾出現十一黃金周期間,由於遊客過於密集,直接導致杭州西湖附近的4G網路癱瘓的狀況。為了應對類似情況,中國移動開始力推4G基站密集組網。如果5G組網的性價比能夠優於4G基站密集組網(當然,現在5G在這方面控制成本的難度相當高),這有可能成為當下5G一個不錯的應用方向。

因此,目前5G殺手級應用仍然在水面之下,需要交給時間去發掘。

4G+5G

Wifi傳送速率這麼高(遠遠高於5G宣稱的速度),但無線電信運營商仍然能夠生存下來,這是為什麼呢?

因為用戶對於普遍覆蓋(任何地點任何時間都能接入)的網路是剛需,比較而言超高網速反而並非必需。

使用者在離開WIFI的情況下,必須也要有通信網路。也就是說,在任何生活角落,都能保持資訊連接,因為在最緊要的時候這個資訊連接是能救命的。

Wifi或者此前存在的WiMax做不到這一點,其只能覆蓋很小的領域,或者試圖覆蓋整個城市但效果卻千瘡百孔。WiMax也因此被LTE擊敗,連帶導致押寶WiMax的加拿大北電和摩托羅拉破產。

然而,按照現在5G毫米波小基站的發展方向,追求的主要是傳輸速率。原因如我們前面所說,5G需要建設數倍於4G的基站,才能以其現在宣傳的標準,要覆蓋目前全球4G覆蓋的區域,成本極其高昂,使得運營商缺乏足夠興趣。

因此,如果沒有行之有效的商業模式,運營商不具備建設一張普遍覆蓋的5G網路的能力,那麼這就偏離了用戶的剛需。

綜上,從基建成本和實際需求來看,建設覆蓋全國的5G網路並不現實,也不必要。那麼,5G組網就不能實現了嗎?

並非如此。

從技術上來說,4G2G是非常成功的兩代技術,而5G處境和3G有些類似。正如過去2G+3G的組網模式,未來5G完全可以採用類似的組網模式。

由於5G不太可能形成一張普遍覆蓋的通信網路,就必須採用4G來完成廣域覆蓋。事實上,3GPP就搞出了“4G基站為主+5G基站為輔的組網方式,也就是用4G完成廣域覆蓋,5G基站建在大城市人流密集區域。這其實也是國外運營商選擇的主流組網方式。

這樣一來,既可以大幅減少5G基站高昂的建設成本,又能提升人口密集區域的網速。

理論創新突破至關重要

1G4G傳輸能力的提升,既有系統效率的提升因素,也有暴力堆砌的因素——依靠消耗頻譜資源、用性能更強的晶片和高額投資建設基站實現。

暴力提升的層面,前文已經說明。

系統效率的層面,1G2G提升較大,但3G的提升就小了很多很多。

當年高通的宣傳,CDMA將提升增益18倍,之後發現沒那麼高,但大家還認為CDMATDMA可以高5-6倍,結果最終發現這個增益只高了10%

而事實上5G的情況更加極端,對比以往歷次通信技術升級,其系統效率的提升不顯著,主要是靠暴力堆砌提升性能。

即便3G的提升有吹牛的成分,但CDMA相比TDMA還是有10%的提升。而在4G時代,也有SFROFDMAlamouti等重大改進,其中SFR還是中國工程師原創性技術。

SFR——軟頻率複用(SFRSoft Frequency Reuse),被外國人用後改了個名字叫ICICInter-cell Interference Coordination,翻譯過來是蜂窩(基站)間互相作用的協調。軟頻率複用在近十年已經成為無線通訊一個新增的大領域,現在運營商都有ICIC介面功能。SFR在實驗室條件下性能提升高達100%,即便是商用條件下實戰,最初的性能提升也有10%,相當於從TDMACDMA的效率提升,進一步的深化的MLSFR可以提升30%

相比之下,由於4G充分運用過去幾十年的技術儲備,在很多方面已經接近現有理論的天花板了,目前的5G在系統效率提升方面空間實在有限。

要想打破如今的局面,需要的是少一些商業的喧囂,靜下心來,搞理論創新突破。

因為人類科技的根本性進步,都需要倚賴理論突破,否則便永遠只能是量的累積,無法實現技術反覆運算。

5G,也是如此,基礎理論的突破是必需。

中國是重要參與者

目前,5G在媒體宣傳和商業運作中,存在一定神化的風險,往往會有“5G秒天秒地秒空氣之感;另有一些媒體極力宣稱5G是中國主導標準,或5G是中國偉大創新。其實,這並不客觀。

3G時代之後,全球通信廠商對高通一家獨大心有餘悸,因而在之後的標準制定中,大家都在玩平衡,實現決不讓任何一家公司、任何一個國家一家獨大。就5G標準制定而言,中國當然是一個重要參與者,但遠遠談不上主導

有人會用中國的專利數量說事,但實際上,通信標準專利含金量高低相差很大。至少,我們在5G時代,也沒能實現高通在3G時代憑藉核心專利全球徵收高通稅的能力,甚至仍然需要承擔高通稅。這也從側面說明,專利數量尚沒能給中國帶來5G的主導地位。

中國在通信產業上的優勢,是強大的國家決策執行力,能夠集中力量,擁有三大運營商這樣能夠實現村村通的國有企業,以及一批優秀的通信設備整機廠和終端整機廠。

但短板也很明顯,那就是核心器件尚受制於人,一旦核心器件被卡脖子,整個通信產業將遭遇重大的挫折和困難。

因此,當下,動輒中國主導5G”中國5G綜合實力最強,未免有些過於樂觀。我們走在前進的道路上,但道阻且長,腳踏實地不懈努力才可能讓我們真正實現心中的願景。

 庫叔  史蒂夫智庫 120日 2019

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