中企进军5G,从标准到商用

  5G相关产业链(网络规划设计、无线主设备、传输设备、终端设备、运营商等)将创造出3.5万亿美元产出,同时在世界上将创造出2200万的工作岗位。

作者:实习记者 胡万程 来源:南风窗 日期:2018-06-07
  信息的传达是人类自古以来的重要议题。从古代的耳口相传、到书信往来、到固定电话、再到移动网络,在信息传达的速率、容量、延迟、质量、信号、成本等方面上,技术永远都在迭代。
  而目前,5G就是未来通讯的发展方向。
  5G的全名叫做第五代移动通信系统。自从1983年第一代移动通信技术正式被采用后,在35年间,人类社会已经历了从1G到4G的四个通信大时代。每次变革,都是整个通信行业的升级换代,其产生的经济总量与社会价值都是巨大的。
  根据IHS Markit的调查报告显示,5G将在全球创造出12.3万亿美元的经济产出,5G相关产业链(网络规划设计、无线主设备、传输设备、终端设备、运营商等)将创造出3.5万亿美元产出,同时在世界上将创造出2200万的工作岗位。
  这是一块大蛋糕,从移动通信系统的标准制定开始,世界上的通讯企业都想分一杯羹。中国作为全球最大的移动通讯设备生产国,企业群体显然不会放弃这场标准之战。但是,中国企业也遭遇了远比预想激烈的阻击战。那么,如何突围?
 
  标准之战,从欧美到欧美中
  1G的核心技术是模拟通信技术,摩托罗拉在1G时代一枝独秀。到了2G时代,忍受了美国垄断一个时代通讯标准的欧洲,认识到单打独斗无法抗衡美国,于是欧洲运营商与设备商加强合作,搞出了名为GSM(全球移动通信)的新标准。同时欧洲加大投资,短短时间内建立了国际漫游标准,在全球广布GSM基站,获得了2G时代的大量市场份额。
  3G标准的主要制定者是美国高通,当年它深耕CDMA技术,不仅围绕CDMA建立了垄断式的专利布局,还将专利技术套入通信标准,把CDMA演算法整入集成芯片。凡是使用CDMA技术和高通芯片的设备厂,都被高通狠狠地收取专利授权费与权利费。
  4G标准上,其他企业吃一堑长一智,努力避开高通的专利优势。特别是中国和欧洲合作紧密,在LTE技术上暗度陈仓,使得美国高通的UMB和英特尔的Wimax两个标准都没能成为4G标准。不过由于高通专利布局广,在各个标准上都有投入,仍在专利上获利不菲。
  一流企业卖标准,二流企业卖品牌,三流企业卖产品,四流企业卖苦力。WTO入世以来,通信行业实力跃升的中国企业自然不甘于看人吃肉,只能喝汤的局面,在5G标准技术的研发上早早准备。
  2016年11月17日的3GPP RAN1 87会议上,华为用主推的Polar Code(极化码)方案拿下5G短码标准的事件成为了一个具有里程碑意义的事件。
  所谓的3GPP,是一个成立于1998年的电信标准开发协会。它的主要会员是世界各大通信公司,实质上是一个商业组织。协会致力于采用当下最先进的通信技术,构建一个世界通用的蜂窝无线网络标准,去满足社会不断发展的移动通讯需求。
  各家公司支持什么技术,基于一个大前提:技术本身是否满足各种应用场景标准要求。3GPP 定义了 5G 的三大场景:增强型移动宽带 、大连接物联网和超可靠低时延通信。在此基础上,各家公司权衡所拥有的专利数量,以及与专利主导企业的合作与交易,自由选择站队哪一项技术。归根到底,都是为了自身商业利益的最大化。
  在3GPP会议上,华为主导的 Polar 码作为控制信道的编码方案,高通主导的 LDPC 码作为数据信道的编码方案被投票确立为5G标准。虽说是两家公司主导,但Polar码与LDPC码作为一种技术,并不是被一两家企业所垄断与独占的。高通既有LDPC码的部分专利,也有Polar码的专利。华为率先开发Polar码,但也同样参与了LDPC码的技术研发。各大厂商其实是一种“你中有我,我中有你”的状态。原本提出Polar码方案的只有华为一家,最终能被多数企业选择作为5G控制信道的短码方案,主要原因就是因为其技术层面上的优势。
  中国Polar码领域领军学者,北京邮电大学的牛凯博士向《南风窗》记者阐述了Polar码在中国的发展与其优势所在。Polar码是2008年由土耳其学者艾瑞肯(Erdal Arikan)提出,在理论上Polar码可达到香农极限,并且具有线性复杂度编译码能力。但实际情况中,Polar码长度有限,大多在500比特~2000比特之间,艾瑞肯提出的经典算法存在错误传播现象,效果不佳。
  之后,Polar码算法被通信技术研究者们继续优化,比如牛凯团队提出了有限码长下的译码解法,并将循环冗余校验码与极化码相结合。在这种算法下,Polar码展现了其在纠错能力,功能耗所,复杂度上的优势,实际性能最终超越了Turbo码和部分应用条件下的LDPC码。
  而华为也在Polar码诞生初期,看到了Polar码的未来潜力,着手建立团队投入Polar码的实用研究。比如华为5G首席科学家童文手下的李斌团队就是华为Polar码研究的主力军。除了Polar 码的技术优势,作为全球第一大电信设备商,华为拥有的巨大市场份额也为它在3GPP上主推Polar码时获得了足够的话语权。最终由于Polar码方案的确立,中国公司第一次进入到基础通信框架协议领域。
 
  突破外资的专利壁垒
  标准下拉到终端,国内众多整机厂被卡专利费已属家常便饭。平均来看,在4G时代,国产一部智能手机售价的四分之一用来支付了专利费用。
  手机集合了成千上万的专利,主要分为两大类。一类是标准专利,指的是底层技术领域,电话/上网/消息/GPS等功能技术是任何手机产品都无法回避的,必须使用的功能;另一类是应用类专利,比如FaceID,屏下解锁,Animoji动物表情,语音助手,AI摄像等功能就属于应用类专利了。
  专利是受到法律保护的发明创造,它保护了发明人辛苦投入获得的成果不会被随意剽窃。但另一面,专利也是优势企业攻城略地,弱肉强食的有力武器。当一家公司掌握的专利达到一定规模,形成弹药充足的“专利火药库”,那么新兴公司就面对着高耸无比的专利壁垒,难以进行继续创新。
  高通,爱立信,诺基亚这类公司善于“养肥了再杀”。发现专利被初创公司擅自使用时候,先按兵不动等着对方成长到一定规模。待时机成熟,祭出数把“专利大刀”同时发威,刚刚发家的小公司法务部门薄弱,根本招架不住。大多都会被狠狠割上一刀,有些甚至直接被高额专利费用压垮。
  除了这些实力雄厚的专利大佬,还有不少躲在暗处的专利流氓。这些公司没有实体业务,也不生产产品,只积极申请并收购专利,并通过发动专利侵权诉讼而生存。不要小看这些专利流氓公司,它们给正规企业带来的成本困扰也是巨大的。据统计,每年全球的专利侵权案的六成以上都是由这些“非执业实体”发起的,诉讼给企业造成的直接经济损失高达200亿至400亿美元。
  面对专利保护,付点钱就能摆平倒还算小事,被起诉弄个海外禁售可就麻烦了。现在在印度混的风生水起的小米,2015年被爱立信起诉专利侵权禁止在印度销售。雷军为此事可是急得上火,最终答应“每台设备预缴100印度卢比于法院提存”的苛刻条件,才临时获得部分手机的销售许可。
  中国企业自3G时代以来,不断加大自主研发专利和专利并购的力度。一位曾参与华为polar码研发的工程师对《南风窗》记者说,高通把每年营收的20%以上投入研发上,促进更多专利的产生,获取更多的专利授权费。而在2016年后,华为的研发投入占比也接近20%,加上华为的体量要数倍于高通,华为在研发投入的资金绝对值已大大高于高通。
  根据国家知识产权局网站统计数据显示,截至2018年4月,华为申请的专利达111206条,中兴申请的专利达88356条。比起高通公司拥有的191720条还有一定差距,但是考虑到发展历史,这两家中国公司后来奋起的速度是令人惊异的。
  以上工程师分析,高通的定位是一家终端芯片厂商,只提供解决方案,不生产完整的设备产品,对专利的依赖程度相对较小。而中国的通信设备企业不同于高通的商业模式,因为研发设备涉及整合技术,面临很多的专利授权问题。因此中国公司的专利申请更偏向于防御性质,目的是获得交叉授权,可以少交或者不交专利费用。高通的商业模式无法复制,但随着中国企业的专利积累增多,高通这类企业将越来越难在中国企业身上占到便宜。
 
  抢占市场也是5G时代话语权
  掌握5G领域技术优势的中国企业,在全球范围的布局与宣传上不吝投入,因为市场也意味着话语权。2016年~2017年很多海外的知名展会,包括美国拉斯维加斯的CES展,西班牙巴塞罗那的MWC展,德国汉诺威CEBIT展,中国通讯企业对于5G的投入与宣传力度非常巨大。
  《南风窗》记者了解到,拿华为来说,无论是CES展,MWC展,还是CEBIT展,华为的展厅都是极佳的位置,大到城市里大街小巷的悬挂条幅、会展中心巨幅海报上、商场外墙的广告、巴士站滚动屏,小到展会指南书,会场地图,摆渡车身,资料手提袋,甚至入场牌的吊带上都印上了华为的菊花logo。不仅如此,在德国CEBIT所在的汉诺威城市,每天早上从各宾馆接送参观观众去会场的大巴都是华为出钱租的。
  粗略估算了一下CEBIT,光是场地费用大概就在1000万人民币以上,赞助与广告投入费,运营费总共加起来,华为每次参展的投入不会低于3000万人民币。而在素有“天价展会”之称的MWC,华为想必更是投入巨大。要知道,2017年MWC的个人门票最便宜也要799欧元(6130人民币)。
  在2017年的海外主流电子展会上,通讯展区的主题就是5G。除了老牌强势的高通、英特尔之外,最亮眼的公司无疑就是中国的华为与中兴。移动终端市场份额已相对落后的中兴,在未来的5G的布局和宣传上甚至更加先声夺人一些。
  早在2014年6月,在荷兰举办的5G World Sunmit上,中兴已经率先提出Pre5G概念了。之后中兴通讯积极实现Pre5G的规模商用,在全球部署了40多个Pre5G网络。2017年MWC上,中兴展出了全球首个Pre5G FDD Massive MIMO的基站。
  中兴没有选择单打独斗的方式,在5G的推进过程中主动寻求和美国领军企业的合作。与高通合作展开5G技术的测试实验,与英特尔合作发布了世界上第一个基于软件定义架构和网络功能虚拟化的5G无线接入产品(IT BBU)。
  现阶段,华为与中兴在全球无线通讯基建占有率和5G测试量上保有四成份额,是国际5G布局中无可争议的领头羊。2018年4月,一篇发表在英国《金融时报》名为《美国与中国的数字化冷战》的文章提到,“据估算,中国公司已经拥有10%被认为对5G网络至关重要的知识产权。而5G解决方案的潜在技术几乎全部来自美国和欧洲。”
  但是,在贸易保护主义卷土重来的今天,中国企业的路不会平坦。通讯设备公司对技术授权十分依赖,此外如果失去半导体硬件的供应,更会影响日常经营。因此,中国企业要顺利征战5G时代,既需要强化研发,苦练“内功”,与此同时,更愈发有赖于一个更开放和自由的国际贸易大环境。然而,这不是光靠企业自己可以做到的。
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