美国人眼里的全球5G竞争格局

2019年04月30日 作者:satoll

随着5G商用不断加速,美国对于争夺5G领先地位的焦虑感和紧迫感日益强烈。2019年4月3日,美国国防部国防创新委员会发布了《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》(《THE 5G ECOSYSTEM: RISKS & OPPORTUNITIES FOR DoD》)报告(以下简称报告),该报告重点分析了5G发展历程、目前全球竞争态势以及5G技术对国防部的影响与挑战,重点分析了中国在5G领域的发展情况以及未来对国防安全的影响,并在频谱政策、供应链和基础设施安全等方面提出了等方面建议。

5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇(全文翻译)

发布机构:国防创新委员会

发布日期:2019年4月

翻译:中国信通院5G创新研究中心

概要

“5G”指的是即将到来的第五代无线网络和技术,它相比第四代(4G和4G LTE)网络在数据传输速度、容量和延迟(数据传输延迟)方面都有较大的飞跃。5G所带来一系列新技术,将会在从无人驾驶汽车到智能城市、从虚拟现实到作战网络等各领域重新建立公众及个人的业务标准。无线时代的历史变迁表明,该领域内先行者国家将获得数十亿美元的收益,同时还将创造大量就业岗位,并在技术创新方面处于领先地位。同时先行者国家还会制定标准和规范,其他国家将不得不采用这些标准和规范。相反地,在以前的无线迭代转变中落后的国家因为不得不采用领先国家的标准、技术和架构,从而丧失了新一代无线技术的开发能力和市场潜力。

2010年初,AT&T和Verizon利用在2008年竞标中赢得的700兆赫(MHz)频谱迅速在全美部署LTE。在这一部署的基础上,美国成为(继芬兰之后)第一个拥有LTE综合网络的国家,LTE网络的性能大约是当时3G网络的10倍。这种性能上的进步推动了智能手机的迅速普及,这种新型手机不仅可以传输更多内容,而且速度更快。Apple、Google、Facebook、Amazon、Netflix等无数美国公司都针对这一频谱开发了新应用程序和服务。随着LTE技术在其他国家部署,相应的手机和应用程序也得以在全球推广。这一举措助力美国取得无线和互联网服务领域的全球主导地位,并创造了一个由美国领导的无线生态系统,美国国防部和世界其他地区近十年都在使用这一系统。

自LTE推出以来,原来的无线竞争格局发生了变化。中国电信设备巨头华为的全球营收从2009年的约280亿美元增至2018年的1070亿美元,而爱立信、诺基亚等这些传统市场领军企业同期营收均有所下降。华为、中兴通讯、小米、VIVO和OPPO等中国手机厂商在全球市场份额迅速增长,尽管在美国市场的销量还比较小,但在使用率和影响力方面仍在迅速增长。2009年,收入排名前十的互联网公司都是美国公司。如今,在前十名中中国企业占了四个席位。这种趋势仍在继续,如果中国继续领先,以5G为代表的未来网络有可能进一步向中国倾斜。

从4G向5G的转变将极大地影响全球通信网络的未来,并从根本上改变美国国防部运作的环境。虽然国防部感受到5G带来的影响,但其部署工作仍由美国商业部门推动。本文对5G的商业环境和国防部运作环境进行了深入研究,以全面了解利益相关者的态度和5G的未来。

5G具备从网络互联到战场的战术边缘增强国防部决策和战略能力的能力。5G将增强国防部多个系统连接到更广泛网络的能力,实现实时共享信息,改善跨服务、地理和领域的通信水平,同时开发战场的通用图像处理技术,以提高动态感知能力。这种改良的连通能力将使一系列新技术和任务成为可能,从超音速和高超音速防御到弹性卫星组网和多跳网络。

频谱将在5G的运营、开发和推广中发挥关键作用。峰值数据速率由无线服务可用的频谱数量决定。在4G中,最多可以将5个20兆赫的信道连接在一起。但在5G中,可以连接多达5个100兆赫的信道,使速度比4G和4G LTE快约20倍左右。虽然部分5G技术将被部署到目前使用的蜂窝频谱中,并在性能上实现一定的提高(LTE已经相当优化),但全面的5G开发将需要更多的频谱,以便为消费者、国防部或其他部门提供性能上的进一步改进。

全球领域目前采用两种方法部署数百兆赫的5G新频谱。第一种的重心放在6GHz以下的电磁(EM)频谱上(“低到中频段频谱”,也称为“Sub-6”),主要在3GHz 和4 GHz频段。第二种方法侧重于24~300GHz之间的频段(“高频频谱”或“毫米波”),这是目前美国、韩国和日本采用的方法(虽然三国也在不同程度上探索Sub-6频段)。美国的运营商主要专注于5G的毫米波部署,因为世界其他地区使用的5G的3GHz和4GHz频谱大部分是美国独有的联邦频段,特别是国防部广泛使用的频段。

频谱分配问题是5G竞争的核心,对于可选的频谱波段,无论是Sub-6还是毫米波,都将影响5G发展的方方面面。3Ghz和4Ghz之间的频谱波段主导了全球的5G活动,因为相比于毫米波频谱,3Ghz和4Ghz的传播范围得到了改善,能用更少的基站数量提供相同的覆盖范围和性能。由于美国的大部分子Sub-6频段不可民用和商用,美国运营商和控制美国民用频谱的联邦通信委员会(FCC)将毫米波频谱作为国内5G的核心。

美国运营商可能会继续探索毫米波,但如果没有追随者,就不可能在5G领域领先。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,因为这些5G子组件和产品最终将推动跨网络的互通。世界其他地区与美国运营商相比,并不存在相同的Sub-6频段限制问题,所以他们后续将在该范围内寻求5G的发展。因此,如果美国继续探索与世界其他国家不同的频谱范围,可能会发现自己没有全球供应链基础。

如果世界上大多数国家采用的未来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。随着Sub-6成为全球标准,目前在这一领域处于领先地位的中国很可能会成为这一阶段的引领者。这将给依赖供应链中有中国组件网络的国防部海外行动带来安全风险。即使美国限制国内使用中国设备供应商的产品,但美国在无线领域的市场规模还不够大,无法阻止中国5G供应商继续在全球范围内增加市场份额,从而对一批将服务于美国市场的供应商造成巨大压力。由于市场份额下降以及竞争产品造成的数量限制,美国国防部和美国工业产业更好和更便宜的全球供应链将很可能被剥夺,进而导致美国供应商无法投资研发未来的5G产品。

中国计划部署第一个广泛使用的5G网络,其首批Sub-6网络服务将于2020年投入使用。先发优势可能会推动智能手机和电信设备供应商以及国内半导体和系统供应商的市场大幅增长。因此,中国的互联网公司将为其国内市场开发基于5G速度和低延迟性能的服务和应用程序。随着5G在全球以类似的频段部署,中国的智能手机和互联网应用及服务很可能占据主导地位,即便它们被美国市场排除在外。中国在5G领域的发展,将重现美国在4G领域的辉煌。

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