早期移动通信技术主要由美欧公司推动。而随着有望再度改变互联网使用方式的5G时代来临,中美之间正在上演一场主导权争夺战。
两国设备生产商和电信运营商都在加紧测试和铺开新一代无线网络,这一网络的速度要比目前的4G标准快100倍左右。两国政府也投入其中,北京方面付出的心血尤其巨大。
在5G支持下,无论是无人驾驶汽车上路行驶,还是医生进行远程复杂手术,都有可能变为现实。该网络可以为所谓物联网(Internet of Things)、虚拟现实和增强现实中的联网设备提供依托。信号塔将把高速互联网接入设备,降低设备对线路和Wi-Fi的依赖。
华为技术有限公司(Huawei Technologies Co.)高管和研究人员7月份齐聚深圳总部,庆祝该公司一项技术被认定为5G开发的关键一环。发明了这项技术的土耳其科学家Erdal Arikan收获了大家雷鸣般的掌声。这一胜利对华为来说意味着未来的特许费收入来源和谈判筹码,同时也是中国寻求主导5G技术过程中的一个里程碑。
最近,在Verizon Communications Inc.(VZ)位于新泽西州贝德明斯特的实验室,电脑屏幕向工程师演示了防眩光窗户涂料如何干扰5G超高速互联网接入室内。一个名为“Head夫人”的头部模型测试了新无线设备的音频质量。Verizon去年开始在11个市场试验5G技术。
在距此不远的新泽西州墨里希尔,诺基亚公司(Nokia Co., NOK)的工程师们在测试一个5G兼容套袖,工厂工人值班时可以像手臂支架一样佩戴这种套袖来操纵无人机或用来监测自己的生命体征。诺基亚在2007年就开始了5G相关研究。
虽然5G技术的经济效益仍在研究之中,但支持者表示该技术的潜在回报巨大。拥有专利的公司将获得数十亿美元专利使用费。拥有最大和最可靠网络的国家将在研发需要更快网速支持的技术方面领先一步。占主导地位的设备供应商可以让国家情报机构和军方在监视或扰乱敌对国家网络方面拥有优势。
华为轮值董事长徐直军(Eric Xu)对出席这场公司活动的人士称,面对未来,公司深知5G标准的诞生代表着一个新的开始。
Verizon首席执行长Hans Vestberg在提到5G时也非常兴奋。他称:“我们深信5G将在社会生活的诸多领域带来深刻变革。消费者、媒体、娱乐……所有产业。”
以某些标准衡量,中国处于领先地位。自2013年起,一个政府牵头的委员会即开始与中国多家移动运营商和设备生产商在测试和研发上展开合作。在国家牵头和庞大内需市场护航下,华为等中国公司得以销售大量5G设备,并在这个过程中积累宝贵经验。
在美国,政府通常避免向私人部门发号施令,也很少在公司间牵线搭桥,研发活动基本上由美国电话电报公司(AT&T Inc., T)、Verizon、三星电子(Samsung Electronics Co., 005930.SE)和诺基亚公司(Nokia Co., NOK)等主导。上周,英特尔公司(Intel Co., INTC)、思科系统(Cisco Systems Inc., CSCO, 简称:思科)等多家科技公司在提交给美国贸易代表的文件中称,关税计划将抬高路由器、交换机和其他产品成本,拖慢5G在美国的发展。
三家主要运营商计划今年晚些时候在部分城市推出5G服务,不过大多数能兼容新网络的移动设备要到2019年初才能准备就绪。
伴随5G竞争而来的是各国针锋相对的监管举措,旨在确保各自的优势。特朗普政府3月份阻止了总部位于新加坡的博通(Broadcom Ltd., AVGO)收购美国芯片巨头、5G领军企业高通公司(Qualcomm Inc., QCOM),理由是担心博通会削减高通的研发资金,并使中国企业在5G领域处于领先地位。
中国政府7月份否决了高通收购荷兰芯片制造商恩智浦半导体(NXP Semiconductors NV, NXPI)的交易,这宗交易本可帮助高通从联网汽车等新市场的5G投资中获利。
美国的不安情绪很大程度上源于华为日益增强的影响力。美国国会一个委员会2012年将华为和中兴通讯股份有限公司(ZTE Co., 000063.SZ, 0763.HK, 简称﹕中兴通讯)一道列为国家安全威胁,称这些公司的设备可能被用来监视美国人。美国的盟友澳大利亚8月份表示,将禁止华为和中兴通讯设备接入其5G网络。美国其他盟友也在研究类似的禁令。
华为和中兴通讯一贯否认向政府机构提供了进入其产品的后门。同样地,因担心间谍活动,中国也在推动在中国网络上替换或弃用美国高科技公司的产品。
中国在开发前几代移动网络的过程中未能跟上西方国家的步伐,因此将5G技术作为优先发展重点。2000年代末推出的4G技术由美国主导,3G标准则由欧洲控制。美国在4G技术中的领先地位惠及苹果(Apple Inc., AAPL)和高通(Qualcomm Inc., QCOM)等公司,并在美国促成一大批消费者智能手机应用诞生。
根据咨询公司德勤(Deloitte)8月进行的一项研究,2015年以来中国已建造了约35万个蜂窝基站,而美国不到3万个。德勤还指出,中国每一万人有14.1个基站,美国则为4.7个。这对5G至关重要,因为5G网络需要的蜂窝基站数量远远多于4G。
在北京以北的长城附近,政府设立了一个5G实验室,这是中国进军5G的切实举动。据参观过这个实验室的工程师和业界高管称,整个实验场地错综复杂,布满基站和移动设备模型,每家大型中资移动运营商和设备生产商都有各自的室内及室外设施。
在多家科技公司、大学和中国工业和信息化部下辖研究机构的协作下,实验正在陆续进行,参与各方的目标是到今年年底前将实验阶段收官。
据前贝尔实验室研究员、现中国移动首席移动技术科学家易芝玲(Chih-Lin I)称,上述实验结束后,中国移动将在17个城市开展自己的后续实验。中国移动是国有移动运营商,用户数量全球居首。预计到2020年中国将实现5G商用。
速度更快的新一代5G网络依赖能更有效利用无线电波的尖端技术。相关计划要求该高速网络在高频毫米波上运行,这些高频毫米波能够处理更多数据,但传输距离不如前几代网络所使用的低频电波。这意味着5G网络将依靠大量天线以及和靠近消费者和企业的去中心化数据中心,也就是说需要对基础设施进行大笔投资。预计5G网络将具备无人驾驶汽车等先进设备所需的速度和响应能力,无人驾驶汽车必须与交通信号、其他车辆及周边环境保持即时沟通。
中国引领5G未来的雄心很大程度上取决于能否制定技术标准,全球其他地区必须遵守这些标准,并支付使用和许可费用。为此中国一直在制定全球标准的国际电信产业团体中扮演积极角色。
中国国内和国外专家预计,一旦相关标准完全确定,高通等西方公司最终将掌握大多数关键专利,但中国也在取得进展。
2009年,随着华为启动5G技术研发,该公司聘请了现已倒闭的设备制造商北电网络有限公司(Nortel Networks co., NT)的前高级研究员童文在渥太华建立一个研究实验室。在翻阅一本学术期刊时,童文无意中发现了“极性编码(polar coding)”,这是土耳其科学家Arikan发明的修正数据传输错误的新方法。
华为投入了大量资源开发这种编码。2016年在内华达州里诺Peppermill举行的一次关键的标准制定会议上,中国政府要求中国企业集体投票支持这种编码。据当时在场的一位标准专家称,竞争很激烈,一直持续到午夜以后,与之竞争的另外一种技术受到多数西方公司青睐。
这位专家称:“中国人认为这很重要。这是我们所见过的最大的政治斗争之一。”
会议以一种折中的方式结束:该标准的一部分将采用极性编码,这将赋予华为一项关键专利的所有权。迄今为止,华为已经在5G研发上投入了超过10亿美元。
美国政府已不再强制要求私营部门采取行动,这就导致单个公司所做的工作带来了更为分散化的成果。今年1月,美国国家安全委员会(National Security Council)一位高级官员提出,可以由政府主导,打造国有化的无线网络,以便与中国政府相抗衡。但监管机构和官员们表示,这个点子代价太高且不切实际。
美国联邦通讯委员会(Federal Communications Commission, 简称FCC)本月早些时候宣布,计划不理会涉及小型蜂窝发射器部署的一些地方性法规和费用,以加快5G网络的建设。该计划料将于9月底获批。小型蜂窝发射器是5G网络的一个重要组成部分。
得到美国政府资助的一些学术研究为商用技术的研发铺平了道路。美国国家科学基金会(National Science Foundation,简称NSF)正协调各方,为5G以及未来几代无线网络构建测试平台。
NSF在2015年发表的关于5G网络开发的内部报告显示,相较于欧洲、韩国、日本和中国,美国在这一领域非常落后。
贝尔实验室前研究员、NSF董事Thyaga Nandagopal正在领导上述测试平台项目,企业、学术机构和政府部门可以在该平台上协同测试5G及其他无线网络应用。美国、欧洲和亚洲近30家公司已承诺未来七年投入5,000万美元资金和设备,美国政府也承诺投入5,000万美元。在纽约,哥伦比亚大学(Columbia University)等学术机构运营着一个由NSF资助的试验场,该试验场计划在1月前启动一个小规模试点。
Nandagopal称,协同投资令中国处于相对有利的位置,但NSF的努力侧重2020年后的无线研发,而不是5G部署的最初几年。
他称:“我们可以进行战略性投资,并获得比其他人更好的结果。”
美国一些电信公司正在抢占屋顶和电信杆,用于部署可加快网速的小型基站,同时也在施压设备制造商生产5G兼容产品。
业内专家指出,尽管进行了这些投资,但5G标准还没有完全敲定,移动运营商仍要弄清楚如何才能从这项服务中获得最大好处。
在7月份加州圣克拉拉举行的5G论坛上,FCC前首席技术长Henning Schulzrinne表示,运营商还必须找到方法,大幅削减数据成本,让消费者用得起5G增强现实(AR)或虚拟现实(VR)等应用。其中一些应用使用4G或Wi-Fi也能运行。
他表示,如果每分钟要花10美元,谁还会用AR或VR?
美国电话电报通讯业务首席执行长John Donovan称,公司研究人员一直是5G标准最多产的撰写者之一,但在将该技术付诸实施之际,该公司态度谨慎。
Donovan表示,在需求和使用案例出现之前部署该技术就是在浪费钱。
华为高管也试图降低外界对5G的期望值。徐直军4月份在深圳总部举办的年会上对分析师表示,整个行业以及各国政府对5G期望过高,认为5G将成为全球数字化的基础设施。
华为和中国移动的高管称,无论如何,两家公司将大力推进5G。
美国富瑞金融集团(Jefferies LLC)驻香港电信分析师Edison Lee表示,对中国而言,5G是一个如此重要的战略项目,涵盖方方面面,动用所有资源。他说,因为中国若跨入5G大门,那也会在6G、7G、8G上占得先机。