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任泽平:“新基建”或将成为中美决战新一代信息技术

2020-03-25 13:11:31

部署之争:中国Sub-6频段丰富,领跑5G部署



  3.2 部署之争:中国Sub-6频段丰富,领跑5G部署

  丰富的Sub-6资源是5G部署取得先发优势的关键。国家5G部署受到国家战略、运营商投资、频谱资源分配等多方面影响。其中频谱资源分配是最为关键和基础的因素。目前世界主流国家主要采用Sub-6和毫米波两个频段对5G进行部署,其中Sub-6具有覆盖范围广、建设成本低的特点,而毫米波作为5G新开发频谱,覆盖范围小、相关技术尚不成熟、部署成本远高于Sub-6频段,因此世界主流国家均选择Sub-6作为5G初期建设主要频段。

  3.2.1 频谱分配:中国优先发展中频段,美国中频资源不足转向毫米波

  中国和欧洲在5G发展初期率先布局中频段,美国优先发展毫米波,日韩完成三重频谱分配。中国在中频段向移动业务分配了300MHz频谱,分布在3.4-3.6GHz和4.8-4.9GHz两个频段,并向三家移动运营商颁发了实验用频许可。中国2019年正式开始5G商用。6月6日,工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放了5G商用牌照。10月31日三大运营商共同宣布5G服务启动,并发布了5G相应的套餐。欧盟也在《5G行动计划》中提出是3400-3800MHz频段为欧盟2020年前5G部署的主要频段。欧盟5G部署没有偏重毫米波频段,而是从不同的低、中、高频段满足不同的5G需求。韩国抢跑毫米波,低频资源分配不足。韩国在2018年6月成功拍卖了26.5-28.9GHz频段频谱2.4GHz,平均每个运营商800MHz;3420-3700MHz频谱280MHz,成为第一个对毫米波完成分配的国家。但韩国低频资源分配相对不足,供分配低频谱资源477MHz,在国际主流国家中倒数第2。由于低频资源稀缺,韩国在2016年进行700MHz频段的2×20MHz频谱拍卖时,由于价格昂贵而流拍。日本高中低频段均分配了丰富的频谱资源,已经为四家运营商分配5G频谱,涉及39GHz、28GHz、4.5GHz、3.7GHz等多个频段。

  美国中段频谱主要是军用或商用,划分上比较困难,因此美国在5G建设上采取毫米波优先的战略,把拍卖高频频谱作为优先发展规划,分配了丰富的高频谱资源。美国于2016、2017年连续两年发布了5G频谱规划,授权包括24.25-24.45GHz、24.75-25.25GHz、47.2-48.2GHz、27.5-28.35GHz、37-40GHz、64-71GHz等频段用于5G,共计12.55GHz。目前美国已经完成3次全国性频谱拍卖,24GHz、28GHz、37GHz,39GHz和47GHz多个波段均已分配。中频段拥挤,短期难以协调。3.5GHz为国际主流5G建设波段,而美国3.45GHz波段被军用雷达系统占用,很难清理。3GHz和4GHz频谱大部分是美国国防部广泛使用的频段,可用与5G部署的中频段资源非常有限。美国政府提出FCC在2020年底之前出售至少280MHz的频谱,但实际效果如何还未可知。积极释放低频资源。FCC对600MHz、800MHz和900MHz频段进行更改,扩大5G业务低频段的使用。目前美国累计释放716MHz低频频谱。

  美国毫米波建设难度较大,成本收益不匹配。毫米波短波长和窄光束的特性限制了传播距离,因此对基站数量要求较高,建设成本成倍与Sub-6。另外,毫米波很容易被墙壁,树叶和人体本身等障碍物阻挡,进一步加剧了基站部署的难度。全球大多数国家未来5G生态系统是建立在Sub-6中频频谱之上,美国也将面临毫米波设备通用性的挑战和Sub-6基础设施安全问题。无线网络的领导地位要求全球市场认可并遵循领导者所制定的频谱频段规范,因此,如果美国继续探索与世界其他国家不同的频谱范围,一方面会导致5G组网缺乏全球供应链基础。另外美国即使在毫米波取得较强的技术优势,由于缺乏追随者,仍然无法主导5G标准话语权,美国本土供应商无法投资研发未来的5G产品,进一步失去失去市场主导权。

  3.2.2 商用进展:5G商用进度超预期,中日韩正式商用

  全球来看,5G商用进展超预期。5G商用在2019年正式启动,截至2020年1月,全球共有121个国家/地区356家运营商正在进行5G计划、试验、部署或已经实现5G商用,其中34个国家/地区62运营商已经宣布3GPP标准下5G商用服务(包括固定接入服务和移动服务),目前运营商公布的5G商用规划基本都在2020、2021年。

  目前中国、韩国、美国及欧洲部分国家均已经实现5G商用,日本软银预计今年3月27日正式推出5G服务。韩国在5G商用上走的最快,在2019年4月份全球率先开展5G商用,截至年底三家运营商在5G网络方面合计部署约19万站AAU,覆盖了85%的城市和93%的人口,5G用户规模到达到500万。美国部分运营商在2018年初期就开始小规模5G部署,但由于缺乏中频资源,存在信号差、覆盖宅的问题;中国在2019年11月1日开始提供5G服务,计划在今年底实现全国所有地级市覆盖5G网络。

  3.3 标准之争:中国SEPs数量领先,华为Polar码在关键领域取得突破

  5G标准制定权决定产业话语权,具体体现在标准必要专利的数量与分布领域。5G作为新一代移动通讯网络,其网络架构发生较大变革,其调制、编码、空口等都需要运用新的技术方案。为保证无线通讯的通用性、实现规模效应,各国加入3GPP组织,以3GPP选定的最优技术方案作为标准进行5G网络建设。5G关键技术相关的标准必要专利(SEPs, Standards-Essential Patents)的分布和构成,体现了各企业在不同关键技术及其产业实践中的话语权。SEPs在5G领域是指经3GPP认定的实施某一技术标准无法避免、无替代方案、必须使用的专利。企业向3GPP提交的提案为标准的技术方案,经过3GPP采用、写入标准中并同时申请专利则形成了标准必要专利。企业技术方案被采用为SEPs后,可以向任何使用该专利的企业收取专利许可费,扩大自身产品市场份额,不断提高产业链地位与话语权。

  3.3.1 移动通讯发展史表明,标准制定权即产业链主导权 

  一般来说,拥有标准制定权的企业可以获得丰厚的专利费、巨大的市场价值,实现全球产业链的主导。移动通信行业作为一个专利密集型行业,每个通信产品都离不开其所依赖的通信协议标准,拥有标准制定权的国家可以进一步推广其技术、架构和设备。标准的垄断促进芯片等设备销售,带来巨大的市场价值。

  全球通信标准存在十年一代的规律,高通是2-4G时代的霸主,高通带领美国完成对GSM标准的逆风翻盘,成就了全球领导地位。2G时期,欧洲电信标准组织(ETSI)推行的GSM是行业主流标准;高通后期研发CDMA技术,并利用各大巨头争夺GSM标准的时机,大量注册CDMA技术专利。3G时代,高通联合诸多厂商成立3GPP2,制定CDMA2000标准,奠定其在CDMA生态圈中的霸主地位。据不完全统计,高通目前拥有的专利超过13000项,主要集中分布在3G和4G的核心领域,其中大约3900多项是CDMA的专利。

  高通对CDMA技术标准的垄断为其带来巨额专利费。CDMA技术作为移动通讯的底层技术,端到端的通信涉及到的基站设备、运营商网络、手机终端等,整个通信产业都要向底层核心技术专利所有者缴纳数额不菲的专利费。高通的专利费可以分为两个部分,一方面高通向使用其芯片的手机、平板等厂商收取专利费;另外高通还向其他使用高通专利的芯片生产厂商收取专利授权费,专利授权费采用整机收费的方式,向使用其他芯片的手机厂商收取。这些手机厂商每年需要向高通缴纳几十万至百万美元不等的固定授权费和产品销售价格的3%-5%的专利许可费。专利业务成为高通的利润奶牛,2018年专利授权业务贡献了高通总收入的23%,总利润的54%。

  3.3.2 中国经过1-4G时代的追赶,5G时代终获领先优势

  中国在无线通讯标准上实现了全面落后、2G追随、3G突破、4G同步到5G领跑的过程,目前中国在5G SEPs数量上遥遥领先,移动通讯最关键的底层编码技术上也取得突破。2G时代,国外企业主导技术标准,在市场上占据主导地位;3G时代,中国推出了自主网络制式 TD-SCDMA,但行业话语权依然很低,国内企业逐步开始与欧美企业在市场上直接竞争;4G 时代,中国企业在标准的话语权上增大,TD-LTE 迅猛发展,让我国通信技术走在了世界前列。5G 技术标准研发是我国赶超世界先进水平的历史机遇,也是中国通信业的一个必争之地。

  从数量上看,中国5G SEPs数量遥遥领先。近年来,5G SEPs专利数量急剧增加,主要来自中国、美国、韩国、欧洲和日本。根据Iplytics数据,截至2019年11月,中国标准必要专利已申报组数6783组,对5G标准贡献达到32103个,参加3GPP会议的工程师数量累计6512人,均位列世界第一的水平;具体到企业,华为标准必要专利已申报组数3325、对5G标准贡献达到19473,参加3GPP会议的工程师数量3098,超过所有参会企业。中兴和中国移动也对中国标准必要专利储备和标准的制定做出了重要贡献。

  从质量上看,中国在5G信道编码这一关键技术上已取得突破。5G 网络可以分为接入网和核心网,其中接入网相应的无线接口协议又可分物理层、数据链路层和网络层。物理层是整个系统设计中最核心的部分,占到了5G接入网标准必要专利申请量的67%,其中,新型调制技术、信道编码技术是物理层设计中最核心、最深奥的部分。在5G通信技术标准制定中,华为主推的 Polar Code方案成为了 5G控制信道eMBB场景编码方案。

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