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【图】放眼过去、现在和未来 5G时代美国最怕的是中国通讯行业弯道超车

更新时间:2018/12/22 14:03    出处:互联网
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放眼过去、现在和未来 5G时代美国最怕的是中国通讯行业弯道超车

连接方式将决定未来社会。从AI和自动驾驶汽车,从远程医疗到VR/AR,再到一些尚未实现甚至无法想象的技术,但凡是让我们生活变得更容易、更安全、更健康的事物,几乎都和高速、稳定的互联网连接有关。

为了跟上新式物联网设备和车联网产业的爆炸式增长,还要加上流媒体视频产业的快速兴起,通讯行业对5G技术的投入日益增加,急迫想要抢占技术高地。

5G网络有望给你的手机提供大约每秒10G的下载速度,比目前典型的4G网络快了600多倍,还比谷歌光纤提供的标准家庭宽带服务快了10倍。在这个速度下,你可以在25秒内下完一部4K超清电影,也可以选择同时播放几段高清视频。

美国运营商承诺,无论如何,5G将在2020年全美普及,但首批5G网络的速度或许达不到设想目标。5G不是一项单一的技术或标准,而是一系列不同技术的集成,部署这些技术的路径方法和建设4G网络截然不同。多家运营商已经推出了演示和试点项目,展示了在5G下,无线网络性能的巨大飞跃。但演示归演示,实际上,网速最快、基于“毫米波”技术的5G移动网络很可能在数年内都无法广泛铺开。

因此,各公司可能会开发其他技术建设5G网络,比如用4G基础设施和5G核心设备结合,也就是所谓的非独立组网。虽然最终效果比独立5G网络差点,但在很大程度上可以依赖现有的基础设施,而且网速也比现在快,是过渡时期可以接受的方案。

之所以只能作为过渡方案,因为5G代表的不仅仅是速度,更代表一种近乎实时万物互联服务。随着联网汽车、环境传感器、恒温器等物联网设备的数量在未来几年加速增长,这一点将至关重要。

美国对5G技术发展的各个时间点颇为紧张。各行各业的行业专家和政治领袖都向社会发出了警告:如果中国或其他国家更快地为5G奠定了基础,美国企业有可能落后,为了在2020年前实现全国5G的目标,政府必须向运营商开放更多的无线频谱;运营商必须迅速扩大基础设施建设;硬件制造商需要赶紧研发新一代设备,为迎接5G浪潮做好准备。

从1G到5G

上世纪70年代末和80年代建成的第1代移动无线网络依托的是模拟信号,声音通过无线电波传送,没有任何加密,所有人都可以使用现成的组件收听对话。20世纪90年代建造的第2代开始出现了数字信号,传输内容得到加密,无线频谱的使用也更加高效,拨号网络随之出现,后来还有了早期DSL服务。第3代网络通讯,也就是3G网络,第1次给人们带来了网络代际的观念。除了网络带宽提升以外,3G网络还引领了智能手机革命。

无线频谱是指3000GHz以下无线电波频率的整个范围。为了不同目的,以及防止不同的用户互相干扰对方的信号,每个国家都有专门机构给运营商分配无线频谱。传统上,移动网络主要依赖低频段和中频频段,因为这些频段电波覆盖距离广、穿墙能力强。不过,由于前几代网络占用了过多频段,5G只能使用更高频段。

全球首批3G网络出现于本世纪初,但它们在中美的普及都较慢。当2007年第1代iPhone发布时,它甚至不支持全3G的速度,更不用说4G了。而在欧洲,当时的诺基亚仍是全球最大的手机制造商,这很大程度上要归功于欧洲2G网络的主流地位。在3G覆盖和移动互联网使用方面,日本是相对领先的国家。

但在2008年7月,首批具备3G功能的iPhone开始普及后,美国的移动互联网发展正式启动。几个月后,首批使用谷歌Android操作系统的手机开始在美国上市。很快,一度被视为奢侈品的智能手机成了生活必需品,随后社交网络的出现,互联网的用户群迅速扩大,用户粘性持续上升。

紧接着,移动互联网倒逼通讯技术发展,美国率先转向4G,运营商业务扩大和网络升级,带来了巨大的就业和创新增长。与此同时,随着美国企业在通讯产业的地位日渐提升,诺基亚(Nokia)和日本手机制造商在全球范围内逐渐失去了市场份额。

全球各地的运营商已经开始建设5G测试网络,然而,尽管这项技术的核心规格从2011年开始议定,到2018年6月完成,但外界乃至业内对其具体内容仍不甚明了。例如,AT&T去年宣布,将在20个城市推出名为“5G演进”(5G Evolution)的服务,但有人称这是他们的宣传话术,因为AT&T用于这些网络的技术实际上是竞争对手T-Mobile已经在使用的4G技术。

部分厂商还在推进其“毫米波”网络的部署,这倒是真的5G网络,但又和传统的有所不同。比如Verizon的“5G家庭”服务,就是为家庭宽带提供固定无线服务,而非移动无线服务。

5G的未来

包括运营商、设备制造商和政客在内的美国人都担心,如果美国在5G网络方面发展太慢,在4G时代唯美国命是从的欧洲、日本移动产业可能会发生变化。

其担心来源于中国。在2018年1月泄露的一份美国国家安全委员会文件中,该委员会提议建立一个国有化5G网络,以补充私营部门。他们担心,如果中国率先推出领先的5G技术和设备,其蓬勃发展的科技产业将为下一代通讯产业制定标准,并引发一连串不利后果:抢占5G技术先机,中国可以在AI竞赛中占据优势,因为更完善的5G网络意味着更大的数据传输量,更多数据用于训练算法可能意味着更好的AI应用。

为了更快地建设5G网络,通讯行业需要更多网络频段。5G最常使用的是毫米波频段,主要是因为中低频段都被占用了。虽然毫米波网络可以提供10Gbps的网络速度,但代价也相当巨大。毫米波信号衰减很快,很容易被树木、人甚至雨水等障碍物干扰。要实现如今一样的移动网络覆盖率,运营商不可能像现在一样,只部署几个大型基站,而是要在城市中部署大量的小型接入点。

以后的毫米波接收器可能会像烟雾探测器一样小,但无处不在。麦肯锡的一份报告称,运营商可能需要15至20个毫米波段接收器,才能覆盖目前只靠2-3座现代手机发射塔就能覆盖的城市地区。同时,就像你家里的Wi-Fi路由器,这些接入点很可能需要连接到有线网络。部署所有这些额外的接入点,再将它们连接到互联网,运营商需要付出高昂的建设成本,还要耗费大量时间。

为了降低前期建设成本,通讯产业正在不断推进新技术。例如,Facebook和一些通讯公司联合开展了一项电信基础设施项目,意图开发一种名为Terragraph的天线,让无线接入点互相连接,无需完全依靠有线连接进行回程。

Verizon在休斯顿的5G网络试点独立研究发现,毫米波或许比预期更有弹性,但问题是,全国性的毫米波网络可能需要数年时间才能建成。因此,世界各地的运营商现在都在转向所谓的“中频”无线频谱,其中包括Wi-Fi路由器和一些移动电话网络使用过的频率。由于可用频段上,它不像高频信号一样,可以高速传输数据,但是信号可以传播得更远更可靠,这使得使用大型发射塔覆盖区域成为可能。

FCC已经批准运营商使用部分目前用于军用雷达和卫星通信的中频频谱,但进度仍比较落后,比如在韩国,政府已经开始拍卖中频频谱,而中国更是在4G阶段就为5G保留了大量中频频谱。

目前,美国尚处在拍卖高频段频谱阶段,拍卖中频段频谱的提议仍在推进中。根据Recon Analytics的数据,运营商可能需要数月甚至数年的时间,才能将拿到频谱使用许可证转化为实际使用频谱,因为升级现有的基站需要时间。这一过程不仅涉及到实体部署,通常还需要在州政府或地方政府走冗长的许可程序。

消费者产生了另一层次的担心,有人认为,5G的快速普及正在削弱公众对无线行业的监管。例如,FCC在2017年取消了对网络中立的保护,理由就是更少的监管将带来对5G等网络基础设施更多的投资。2018年,它又投票推翻了州和地方有关无线设备配置的规定,以帮助运营商更快地建设5G网络。与此同时,T-Mobile和Sprint正敦促监管机构批准2家公司的合并,理由是它们将能够更快、更有效地共同部署5G。

紧接着,监管减少和通讯行业寡头形成的后果将会显现,消费者面临5G价格上涨和可用性下降的风险。消费者组织Public Knowledge副总裁菲尔德(Harold Feld)警告称,如果没有监管部门强制要求,运营商可能就不会在低收入地区或农村建设5G网络。

即使5G网络能立即推出,市场上也很少有设备能利用它。小米Mix 3和联想旗下的摩托罗拉5G Moto Mod预计将于2019年上市,苹果预计要到2020年才会发布一款5G手机。

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