为何大国都在争5G?通讯标准风云史

中环陆羽茶室2021-06-25 10:05:56


上周,5G通信技術第一階段的標準化工作完成,人類向5G時代又邁進了一步。

 

回顧這些年通訊市場的變化,我們看到摩托羅拉、諾基亞等巨頭的興衰輪轉。通訊商業巨頭們的股價曾在萬眾矚目中榮登頂峰,又被時代的洪流沖刷而下。

 

背後究竟是什麼在主導著一切?

 

“一流企業定標準、二流企業做品牌、三流企業做產品”——通訊標準的爭奪才是各國博弈的真正戰場。

 

從1G到4G,通訊標準風雲中,我國話語權逐步加大。5G時代,我國能否最終取得領先地位?讓我們回溯歷史,為今天的“中國製造”打call。


作者:林弘煒

源自:雲鋒金融(ID:majikwealth)


從1G說起,你大哥的大哥大

 

1G打電話,2G聊QQ,3G刷微博,4G看視頻。一切還得從最基礎的“打電話”說起。

 

1986年,摩托羅拉8000X在美國芝加哥誕生,第一代移動通訊技術(1st Generation,簡稱1G)登上舞臺。

 

摩托羅拉8000X,被中國人民親切地呼喚為“大哥大”。為什麼叫大哥大?一是因為,在那個“萬元戶”年代,想用上大哥大,要先支付6000元的入網費,並且每分鐘資費0.5元,就跟現在的“北上廣深房”一樣,普通人窮盡一生買不起。當時誰若是從背後掏出一架大哥大,周圍人無不膝蓋一軟,匍匐跪地,嘴裏呢喃“你是大哥...你是大哥...”。二是因為摩托羅拉8000X體型巨大,形如板磚,在黑幫火拼中會有出人意料的效果,深得黑幫老大哥喜愛,因此得名“大哥大”。

 

但是大哥大還沒當好多年,就退出了歷史的舞臺。原因是什麼?先說個故事。

 

聖經舊約的創世紀章節裏說到,當年人類為了通往天堂,聯合起來修建通天塔。上帝得知後十分憤怒,於是大手一揮,讓人類說起不同語言,相互之間無法溝通。通天塔無法進行下去,計畫失敗。

 

和通天塔不一樣,通訊行業的玩家一開始就用不同的“語言”。1G時代不同國家的通信類比系統互不相容,導致各國廠商的設備無法互通。比如當年的巨頭摩托羅拉和愛立信,兩個巨頭誰也看不上誰,各自的“大哥大”用的都是自家的頻段,無法互通。這種閉關鎖國的排外意識在一定程度遏制了全球通訊行業的發展。

 

“發展才是硬道理”,“互惠共進,而不是互相遏制”這個道理想必除了特朗普,誰都懂。為了修建一條通訊行業的通天塔,大家意識到必須用同樣的標準,說同樣的話。

 

1G-2G:開始說同一個語言

 

大家都同意說一個語言,可是說誰家的呢?毫無疑問,所有人都希望用自家的。

 

歐洲國家不乏瑞典芬蘭這樣的傳統通訊巨頭,但他們也意識到,與其內耗,不如抱團取暖,一起對抗美國這個強敵。商量之下,歐洲幾個通訊巨頭決定共同研究移動通訊技術標準,立志於讓全球的移動電話共同使用一個標準,讓大家一部電話走天下,打造移動通信世界的通天塔。

 

當年去營業廳辦SIM卡,業務員小姐姐通常會問,辦“神州行”,“動感地帶”還是“全球通”?這個“全球通”是什麼?

 

1991年,歐洲開通了“全球行動通訊系統”(Global System for Mobile Communications)。GSM標準採用了TDMA(時分多址技術),在傳輸速率和開放性上完勝1G模擬通信,很快便成為2G時代的主流標準。GSM便是“全球通”真身。

 

反觀美國呢?歐洲短短數年間在全球廣布基地台,建立起以GSM為標準的國際漫遊通訊體系。而美國主導的CDMA(碼分多址技術)因為發力稍晚,導致失去擴張的機會。美國在2G通訊標準上的失利也間接壓縮了美國通訊巨頭摩托羅拉的競爭力和市場份額。

 

後來我們看到,摩托羅拉、諾基亞等一代代巨頭都被歷史的車輪碾了。但是在2G往3G發展的階段,出現了一個至今屹立不倒的巨頭。它幫助美國在通訊標準上完成了對GSM的絕地逆轉,堪稱美國爭奪3G標準霸主的最強兵器。

 

2G-3G:高通一手遮天

 

你也許從來沒見過它的產品,但是你每天都在付錢給它。它是通訊行業最“拉仇恨”的公司,是幾乎所有公司夜不能寐的夢魘。

 

它就是高通。

 

一切還得從CDMA說起。高通在2G時代初期就是CDMA的推行者,奈何動作不夠快,導致丟失市場,最終只能含恨離場。但是很多人沒意識到,CDMA技術帶來的承載量是GSM的10倍以上,在技術層面完勝TDMA。

 

就在人們還沉醉于TDMA技術時,高通圍繞功率控制、同頻複用等技術構建CDMA專利牆,將所有有關CDMA技術的專利納入麾下,開始一場曠日持久的陰謀。

 

第一步。高通先是將專利技術套入通訊標準,推行該標準,讓大部分手機基於該標準才能互相通話。

 

然後再召集一批規模不亞於技術團隊的專利律師軍團,在大家用CDMA技術用得不能自拔之時,迅速抓住把柄,開打專利官司,罰對手一個血流成河。

 

第二步。將CDMA演算法嵌入晶片,提供一整套系統單晶片(System on Chip,SoC)解決方案。

 

當時大部分手機廠商沒有SoC整合的技術能力。於是高通對手機廠商們說,“你們一個個買通訊基帶,CPU、GPU、音效卡網卡晶片,太麻煩了。這樣吧,我給你們打個包,全部組合進一個晶片裏,小巧精美哦”。手機廠家們很少能抵抗住高通的誘惑,紛紛選擇高通的晶片,心甘情願地交晶片的錢,同時付高通CDMA標準的專利費。

 

高通一石二鳥,瘋狂收割。

 

其實正常交個專利費也不是什麼問題,但高通的專利費收法有點誇張。舉個例子,首先,使用了高通專利的手機廠商必須先給一筆授權費,手機出廠後,根據手機售價再給5%-10%的費用。這意味著,就算你在手機上鑲個鑽石,這鑽石的利潤也得算高通頭上,十分霸道,以至於小廠家聽了都可能被嚇尿。

 

然而,大家繳“高通稅”痛苦,用高通產品卻很上癮。

 

痛並快樂著,這才是最難辦的。

 

2017年,高通的晶片佔據手機市場的半壁江山,最熱門晶片前三名都歸高通驍龍。驍龍晶片目前依然被認為是最先進的手機晶片,許多手機廠商的旗艦手機都以驍龍晶片為賣點。甚至是即將上市的小米,都曾因為驍龍晶片沒到位而沒法開手機發佈會。


圖片來源:安兔兔評測

 

2G-3G時代,CDMA標準的推廣讓高通得以賣出CDMA制的晶片,而高集成度的晶片又讓更多的手機廠商使用CDMA標準,反過來又推動更多晶片的銷售,形成正回饋,最終造就了高通不可一世的行業地位,帶領美國完成對GSM標準的逆風翻盤。

 

一杯龍井一曲牡丹亭能不憶江南

太湖名石鎮府邸俯首榮華自風流


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2G-3G:中美歐三國殺

 

“一流企業定標準、二流企業做品牌、三流企業做產品”。

 

高通的晶片之所以強,不僅是因為它的產品好,品牌亮,更是因為高通是處於食物頂端,是定標準的企業。

 

國際標準的制定其實是一種政治操作的過程,背後涉及各方利益。各個廠商為了能夠在標準的制定中取得利益的一致性,達成最終共識,便成立了3GPP和3GPP2這類組織。

 

1998年12月,歐洲領頭成立3GPP,致力於繞開高通專利,從GSM向WCDMA 過渡。美國不甘示弱,1999年1月,高通領頭成立3GPP2,致力於推行自家的CDMA2000 技術。

 

在幾番爭論試驗後發現,WCDMA比高通的CDMA2000 更好用。於是歐洲動起了小心思,迅速開始推行WCDMA 成為3G唯一的國際電信標準,希望能夠引領全球3G局面。

 

回想起當年被歐洲GSM支配的恐懼,美國慌了。這時美國想起中國從西門子那買了核心技術,做了個叫TD-SCDMA的標準,並且這個標準也是基於CDMA制的,高通依然能收專利費。於是美國找到中國說,“你們TM不是也想,不對,你們TD-SCDMA不是也想進標準嗎?咱們得抱團,一起支持TD-SCDMA和CDMA2000一起進標準,不能讓歐洲一家獨大。”

 

“鷸蚌相爭,漁翁得利”,中國沒理由拒絕。於是在中美聯合下,歐洲放棄一家獨大的妄想。

 

中標TD-SCDMA,美標CDMA2000 和歐標WCDMA 共同成為3G國際電信標準的格局就這麼形成。

 

然而故事還沒完,對於美國來說,這種局面從來就不是他想要的。他還想要再“逆風翻盤”一次。

 

隨著21世紀的到來,美國Intel推出採用了OFDM技術的WiMax(理解起來就是wifi的加強版,家裏wifi覆蓋100米,WiMax站點覆蓋3000米)。

 

更讓人窒息的操作是,原本國際電信聯盟已經公告全世界,1998年是3G標準方案提交的Deadline,可是到2007年,美國WiMax還能打著3.5G的旗號,一哭二鬧三上吊,逼著國際電信聯盟再開專題會,成為第四個3G國際電信標準。

 

美國一波騷操作瞬間帶起了WiMax 熱潮。當時加拿大、韓國、馬來西亞等都成了WiMax的試驗田。

 

只不過這些都是美國的跟風小弟。中歐兩大勢力的態度才是關鍵。

 

很不巧,歐洲表示敵視,中國還在旁觀。

 

這時候,中國的站隊就很重要。如果中國也像當年那樣站美國,那中國就會成為壓死歐洲的最後一塊紅色板磚。

 

回想起當年中美聯合時吃的虧,歐洲立刻一路小跑來找中國結盟。其實,歐洲能找上中國,不是因為中國的技術有多麼強大,而是因為在華為中興的打拼下,中國的國際電信市場地位已不容小覷。

 

中國的抉擇決定了未來通訊格局。

 

3G-4G:中國成為遊戲規則的制定者之一

 

這個抉擇並不難做。  歐美其中一方壟斷通訊市場,對中國都不會是好事。讓他們互相制衡才是正解。

 

於是中國拍拍歐洲肩膀說,“老兄別慌,我不會加入WiMax 陣營的。我可以和你拉鉤保證。”

 

在中歐聯盟抵抗WiMax後,WiMax 的通信基礎設備失去支援,使用體驗慘不忍睹。時延高達1000毫秒,室內覆蓋400米就不行,完全無法滿足用戶需求。隨後WiMax最大支柱英代爾撐不住了,宣佈解散WiMax部門,當初孤注一擲投身WiMax 的加拿大電信巨頭北電面臨破產,韓國,馬來西亞等國家紛紛割肉換隊。WiMax淒慘落幕。

 

雖然這一戰贏了,但看到如此慘狀,中國意識到,真正的地位只能靠自己打出來,投靠別的陣營只會淪為被利用的道具和權力鬥爭的犧牲品。

 

另一方面,面對人民日益增長的視頻聊天交友需求,3G網速顯然很乏力。恰逢4G核心正交分頻多工(OFDM)技術逐漸成熟,傳輸速率是CDMA的十倍以上,同時還繞開了高通的CDMA專利,這無疑是個一箭雙雕的歷史機會。

 

還有一個問題,調製模式我們是用時分雙工(TDD),還是頻分雙工(FDD),兩者區別就在於雙向通信時採用哪種模式的信號收發通道。兩者各有優缺點,有90%的底層技術是一樣的,這時候採用哪個雙工模式就得上升到戰略層面了。

 

過去中國在通信標準上都是跟在歐美兩大傳統通信巨頭後面,如今華為中興在國際通信市場打下一片天,地位早已今時不同往日。回想那句話,“一流企業定標準、二流企業做品牌、三流企業做產品”,光做產品和品牌難免受制於人,只有制定遊戲規則的人才能真正地立於不敗之地。

 

於是,得知歐洲採用FDD後,中國立馬開始主攻不同雙工模式的TDD(雖然中國本就有比較多的TDD相關專利),最終整出了TD-LTE。這是第一個中國主導的,具有全球競爭力的4G標準。憑藉這個標準,中國拉攏了印度,日本,甚至美國的一些運營商。

 

在2017年,TD-LTE 基站有200萬,占全球4G基站的40%,全球支援TD-LTE 的終端近4269款,支援TD-LTE 的手機3255款以上,實現了在通信標準層面上的彎道超車,成為全球通訊遊戲規則的制定者之一。

 

4G時代,在TD-LTE 標準的推動之下,中國的全球通訊地位更上一層樓。這個時期,我國手機品牌如華為,小米,oppo等迅速發展,開始與全球手機巨頭三星,蘋果同台競技。

 

全球智慧手機市場份額(16Q4-17Q4)

(圖片來源:IDC官網)

 

4G時代,手握TD-LTE標準的中國成為全球通訊格局中不可忽視的一股力量。

 

5G時代:最大的敵人是自己

 

1G打電話,2G聊QQ,3G刷微博,4G看視頻,那麼5G還有多少想像空間?



首先我們來看看,5G要滿足的三個場景:

 

1、增強型移動寬頻(EnhanceMobile Broadband,簡稱eMBB)--更快,更更快!


2、海量物聯網通信(Massive Machine Type Communication,簡稱mMTC)--萬物互聯的物聯網


3、超可靠和低延時通(Ultra Reliable & Low Latency Communication,簡稱uRLLC)--工業自動化,自動駕駛

 

也就是說,5G不只是秒秒鐘下完一部電影這麼簡單了,還意味著機器將更加的自動化,什麼虛擬現實,物聯網,人工智慧,智慧城市等等一系列操作,有了更強大的5G以後,都將迎來廣闊的應用空間。

 

從我們身邊的每一件物體變得智慧化,到無人駕駛汽車解放雙手,再到VR和AR爆發出虛擬和現實交融的魔力,5G將滲透進我們生活的方方面面,讓我們生活的便利性和豐富性飛升到一個難以想像的層面。

 

關於5G究竟有多麼重要,高通CEO莫侖科夫這麼說,“5G是一種全新的網路,它能為大量設備提供支援。5G的誕生與電力或汽車同等重要,它將對經濟和社會產生深遠影響。”

 

5G的影響力大家都能想像得到。那麼拿下5G的標準,制定5G的遊戲規則,重要性可想而知——不僅能夠通過收專利費財源廣進,更能夠打破全球通訊格局。

 

前段時間大家還在被“聯想5G標準投票“事件刷屏,一群不明真相的圍觀群眾紛紛噴聯想。那麼真相是什麼?

 

要知道真相,我們至少先得明白聯想5G投票到底投的是什麼東西吧?

 

目前可供5G選擇的編碼方案只有3種:

 

1、美國高通為首主推的LDPC技術

2、中國華為為首主推的Polar技術

3、歐洲法國企業為首主推的Turbo

 

而5G技術在上文講的三個場景裏,還分為控制通道編碼和資料通道編碼兩個標準,編碼又有長碼和短碼之分。目前還處在制定第一個場景eMBB的標準上。伴隨我們從3G到4G的Turbo碼由於種種原因,在5G時代遇到瓶頸,最先撲街,所以只剩下LDPC和Polar一決高下。

 

該在這場看不見硝煙的戰爭裏,編碼技術優勢是一回事,綜合實力和利益糾葛又是一回事。


資料來源:3GPP,雲鋒金融整理

 

在資料通道編碼的長短碼方案上,LDPC較為成熟,專利成本低,贏得了多數投票。

 

在決定控制通道編碼的短碼方案上,Polar碼在會上贏得了多數支持。值得一提的是,在此編碼投票上,華為的老對手中興,在手機市場上的競爭者小米,vivo等,以及海峽對岸的臺灣同胞聯發科,宏基,臺灣國立大學等都給予了巨大的支援。此編碼方案能最終入選,體現了中國日益強大的國力,以及中華民族走向團結的心。

 

聯想在控制通道編碼的短碼方案上投了華為。至於另外兩個方案聯想是如何投票的,聯想沒說,華為也沒說。

 

唯一能說的是,在中興芯痛事件發酵下,大家發揚愛國情懷無可厚非,可是拿著蘋果手機上網噴他人不愛國,就不是很酷了。

 

說到底,中國在全球通訊行業的地位已經從受人欺辱,到跟班歐美,再到如今獨領風騷。但是我們也看到,中興缺芯,聯想不想,內憂外患,國步艱難,缺乏領先技術,就難免處處受制於人。

 

5G標準之爭才剛剛開始,未來大家還會要針對mMTC和uRLLC這兩個場景的編碼方案做投票決議。暗潮湧動之下是各國在技術實力,凝聚力,話語權等綜合實力的較量。

 

雖然在國家03專項支援之下,中國在通信標準的軟體實力上已經處於領先地位,但是在晶片射頻等硬體方面依然不容樂觀。

 

未來,中國將通過03專項的努力,在2020年到來時成為新一代移動通信產業全球領跑者之一。中國將以運營商為龍頭,以應用帶動系統,以系統帶動設備,以設備帶動終端,以終端帶動晶片,同時把軟體、天線、儀錶這些薄弱環節帶動起來。

 

我們不得不加大推進力度,攻堅克難,加快核心技術的突破,拿出更強的實力,才有可能在2020年到來時,站上5G時代的制高點,一覽眾山小。

 

最後,再為中國5G拉個票:

 

你內訌,我內訌,中國通訊怎麼弄?

 

你不投,我不投,中國哪年能出頭?

 

你不上,我不上,中國未來靠誰戰?

 

你努力,我努力,中國就能出奇跡!


主要參考資料來源:

1.《Evolutionof Mobile Communication Network: from 1Gto 4G》

2.《Overviewon Generations of Network: 1G,2G, 3G, 4G,5G》

3.《從1G到5G通訊產業變遷史回顧》

4.《中國通信簡史》

5.  鮮棗課堂

 

作者:林弘煒;来源:雲鋒金融(ID:majikwealth),點擊本頁左下角“閱讀原文”可以流覽原文頁。


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