5G背后的激流暗涌
發(fā)布日期: 2019年08月23日 來源: 硬核財(cái)經(jīng)
1987年,廣東為了與港澳實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信接軌,率先建設(shè)了模擬移動(dòng)電話系統(tǒng)。廣東郵電局從國外引進(jìn)了一百臺(tái)“大哥大”手機(jī),在廣州六運(yùn)會(huì)上開通并正式商用。
那個(gè)時(shí)代,中國做不了移動(dòng)通信系統(tǒng),固網(wǎng)設(shè)備也全靠進(jìn)口,分別來自7個(gè)國家和8種制式的機(jī)型,形成了“七國八制“的格局。
這一年,43歲的任正非在深圳的一間簡易房里創(chuàng)辦了華為,做電話交換機(jī)(PBX)的銷售代理,只能賺點(diǎn)小錢;從MIT辭職的猶太人教授歐文·雅各布創(chuàng)辦高通也才兩年,在一家比薩店的樓上租了一間辦公室,他們主推的CDMA技術(shù)無人問津,日子同樣過得緊張。
這時(shí)世界電信巨頭有十幾家之多,像美國的摩托羅拉、朗訊,歐洲的諾基亞、愛立信、阿爾卡特,加拿大的北方電訊,日本的富士通、NEC等。當(dāng)時(shí)沒人能夠想到,后起之秀高通和華為將在30年后的5G之爭中扮演主角。
一
1973年,摩托羅拉工程師馬丁·庫珀發(fā)明了世界上第一臺(tái)移動(dòng)電話。但是移動(dòng)電話制造出來了,要如何規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)?AT&T公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室給出了答案,那就是蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,每一個(gè)地理范圍都有多個(gè)基站,這些基站以蜂窩的形狀排列,并受一個(gè)移動(dòng)電話交換機(jī)的控制。
在這個(gè)區(qū)域內(nèi)任何地點(diǎn),移動(dòng)電話都可經(jīng)由無線信道和交換機(jī)接入公共交換電話網(wǎng)(PSTN),同時(shí),在兩個(gè)或多個(gè)移動(dòng)交換機(jī)之間,只要制式相同,還可以進(jìn)行自動(dòng)和半自動(dòng)轉(zhuǎn)接,從而擴(kuò)大移動(dòng)電話的活動(dòng)范圍。
蜂窩網(wǎng)絡(luò)
1978年,貝爾實(shí)驗(yàn)室基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)概念研制成功了先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)(AMPS,Advanced Mobile Phone System),這就是第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)(1G)。5年后,這套系統(tǒng)在芝加哥正式投入商用。
積極跟進(jìn)1G的還有日本、北歐、德國、法國、意大利、加拿大等國,他們建設(shè)了各自的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。
1985年,英國建設(shè)了頻段在900MHz的全接入通信系統(tǒng)(TACS,Total Access Communications System),它實(shí)際上是美國AMPS的修改版本,主要是頻段、頻道間隔、頻偏、信令速率不同,其他完全一致。
1G時(shí)代的王者非摩托羅拉莫屬,它不僅壟斷了移動(dòng)電話市場,而且還是AMPS系統(tǒng)的設(shè)備供應(yīng)商。
摩托羅拉在全球攻城略地,也意味著第一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)把持在美國人手里,全球超過70個(gè)國家應(yīng)用AMPS標(biāo)準(zhǔn),英國的TACS標(biāo)準(zhǔn)也在近30個(gè)國家和地區(qū)使用,其中就包括中國。
但是1G系統(tǒng)先天不足,由于采用落后的模擬和頻分復(fù)用(FDMA)技術(shù),存在容量有限、系統(tǒng)太多、系統(tǒng)不兼容、通話質(zhì)量差、易被竊聽、設(shè)備昂貴、無法全球漫游等眾多缺點(diǎn)。
從1G發(fā)展到2G,為了提高通話質(zhì)量,業(yè)界提出用數(shù)字通信替代模擬通信,提升容量主要有兩種解決方案,時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA),當(dāng)時(shí)歐洲和美國幾乎所有的電信巨頭都選擇了TDMA,只有剛成立的高通在堅(jiān)持CDMA。
1G所采用的FDMA技術(shù),一個(gè)用戶在通話時(shí)占用一個(gè)信道。TDMA則可實(shí)現(xiàn)在單個(gè)信道內(nèi)服務(wù)多個(gè)用戶的能力,它將無線信道分成8個(gè)時(shí)隙,供8個(gè)用戶得輪流使用,從而提升了容量。
各國在TDMA上達(dá)成共識(shí),接下來就要討論標(biāo)準(zhǔn),這時(shí)歐洲各國吸取了1G時(shí)代各自為政的失敗教訓(xùn),1982年歐盟聯(lián)合成立了GSM負(fù)責(zé)通信標(biāo)準(zhǔn)的研究,愛立信、諾基亞、西門子和阿爾卡特等電信巨頭都加入了進(jìn)來。
最初GSM是法語移動(dòng)專家組的縮寫,后來這一縮寫含義被改為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile communications),以此彰顯歐洲人將GSM標(biāo)準(zhǔn)推廣到全球的雄心。
在歐洲已經(jīng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)之時(shí),美國業(yè)界開展了CDMA和TDMA的技術(shù)之爭,討論究竟哪一種技術(shù)更有優(yōu)勢,結(jié)果這兩種技術(shù)分別被不同的運(yùn)營商采用,一個(gè)國家搞出了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)時(shí)美國有眾多模擬AMPS的存量用戶,所以并沒有采用歐洲的GSM網(wǎng)絡(luò),AT&T只是在AMPS中應(yīng)用了TMDA技術(shù),每個(gè)信道的容量從1提升到了3,但與GSM仍有不小差距。
1989年CDMA就被證明能夠支持10倍以上的AMPS系統(tǒng)的容量,但是CDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)成熟得晚,1994年才開始商用,此時(shí)歐洲主要國家的GSM滲透率已達(dá)80%,國際化程度非常高。
1995年,中國移動(dòng)采用GSM技術(shù)建設(shè)了2G網(wǎng)絡(luò)。中國聯(lián)通隨后也采用了GSM技術(shù)。
自1991年愛立信和諾基亞在歐洲大陸上架設(shè)了第一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)。短短十年內(nèi),全世界有162個(gè)國家建成了GSM網(wǎng)絡(luò),市場占有率高達(dá)75%。2G時(shí)代的美歐之爭以歐洲的勝利告終。
歐洲的愛立信和諾基亞成為最大的受益者,在2G時(shí)代飛速發(fā)展成為全球領(lǐng)先的通信設(shè)備商和手機(jī)廠商。摩托羅拉因?yàn)樵谀M手機(jī)上的固執(zhí)以及銥星計(jì)劃的破產(chǎn),開始走向衰落,1997年在手機(jī)市場被諾基亞拉下神壇。
二
80年代初,麻省理工學(xué)院的猶太人教授歐文·雅各布翻出了塵封已久的CDMA技術(shù)。
CDMA并非一項(xiàng)全新的技術(shù),其前身是好萊塢艷星海蒂·拉瑪爾在1941年發(fā)明的“跳頻技術(shù)”,一種擴(kuò)大通訊容量并保密信息的方式。她為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利,并將它無償送給美國政府,希望對(duì)二戰(zhàn)有所幫助。但是它并沒有引起美國政府的重視,最終這項(xiàng)專利過期。
直到冷戰(zhàn)時(shí)期,美國軍方才將CDMA技術(shù)應(yīng)用到軍事通信上,以確保信息傳輸時(shí)不被蘇聯(lián)所竊取。
雅各布與CDMA的淵源就從這時(shí)候開始了,他和猶太人科學(xué)家安德魯·維特比創(chuàng)辦的通信公司Linkabit,負(fù)責(zé)承接這筆訂單,為美國軍方和航太局開發(fā)衛(wèi)星通信和無線通信技術(shù)。
1980年,雅各布和維特比將Linkabit賣給同屬通訊領(lǐng)域的M/A-COM公司,然后于1985年創(chuàng)辦了高通(Qualcomm),意即高品質(zhì)的通信(Quality Communications)。
不得不提的是,維特比在1967年發(fā)明維特比算法,用于在數(shù)字通信鏈路中解卷積以消除噪音。它使卷積碼廣泛用于信息和通信行業(yè),不論GSM還是CDMA標(biāo)準(zhǔn),亦或是3G、4G的信道編碼技術(shù)采用的都是卷積碼。
不過由于CDMA技術(shù)起步較晚,當(dāng)時(shí)所有人的目光都集中在TDMA技術(shù)上,押寶給TDMA,在研發(fā)方面投入巨資,歐洲早早確立了GSM標(biāo)準(zhǔn),美國電信工業(yè)協(xié)會(huì)也認(rèn)可TDMA為第二代移動(dòng)通信技術(shù)。
為了證明CDMA比GSM好用,高通可謂是煞費(fèi)苦心,它花了數(shù)年時(shí)間進(jìn)行實(shí)地實(shí)驗(yàn)、驅(qū)動(dòng)測試以及行業(yè)演示,高通不僅要做標(biāo)準(zhǔn),還要做芯片,還要做設(shè)備,還要做手機(jī)。
不得不說,高通確實(shí)是個(gè)狠角色,在CDMA上孤注一擲,當(dāng)所有人的注意力還在TMDA上時(shí),高通圍繞著功率控制、同頻復(fù)用、軟切換等技術(shù)構(gòu)建了專利墻,幾乎申請(qǐng)了與CDMA應(yīng)用所有的相關(guān)專利。
因?yàn)楦咄▽?shí)現(xiàn)了CDMA的專利壟斷,它的專利授權(quán)費(fèi)自然不低,同時(shí),高通還把CDMA的演算法嵌入集成芯片。其最大特點(diǎn)為整合信號(hào)的發(fā)送與接收、電源管理和數(shù)模轉(zhuǎn)換等于單一芯片之上,即SoC芯片。
高通強(qiáng)制規(guī)定,使用高通SoC的手機(jī)廠商,在繳納巨額授權(quán)費(fèi)后,還必須繳納相當(dāng)于手機(jī)價(jià)格5%-10%的錢作為專利費(fèi),這在后來被稱作“高通稅”,也是后來高通被叫作“專利流氓”的根源。
但在當(dāng)時(shí)高通的專利費(fèi)根本沒地方收,美國的運(yùn)營商都不愿意采用尚未成熟的CDMA技術(shù),更何況是在GSM上投入大量資源的歐洲,不過高通的前瞻性確實(shí)讓人佩服。
1989年,高通向舊金山太平洋電話公司成功演示了CDMA技術(shù)的可行性。理論上,在使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動(dòng)網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍,實(shí)際使用中比模擬網(wǎng)大10倍,比GSM要大4-5倍。
CDMA優(yōu)勢明顯
這標(biāo)志著高通的CDMA技術(shù)開始走向成熟,但距離真正的商業(yè)化尚有一段距離,當(dāng)時(shí)美國的所有運(yùn)營商都不愿做第一個(gè)吃螃蟹的人,高通只能在海外找小白鼠。
1994年,高通與摩托羅拉合作在香港建立起全球第一個(gè)CDMA網(wǎng),但效果和服務(wù)質(zhì)量都太差,全球其他運(yùn)營商對(duì)CDMA失去信心,設(shè)備廠商也對(duì)CDMA技術(shù)半信半疑。
高通真正的機(jī)會(huì)實(shí)際上在韓國,1990年11月,高通和電子通信研究院(ETRI)簽署有關(guān)CDMA技術(shù)轉(zhuǎn)移協(xié)定。高通答應(yīng)把每年在韓國收取專利費(fèi)的20%交給韓國電子通信研究院、協(xié)助其研究,韓國政府也宣布CDMA為韓國唯一的2G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),并全力支持韓國三星、LG等投入CDMA技術(shù)的商用化。
1996年11月,韓國的CDMA用戶達(dá)到一百萬,第一次向市場證明CDMA正式商用的可能性,讓美國一些運(yùn)營商及設(shè)備廠商對(duì)CDMA技術(shù)開始恢復(fù)信心,也讓韓國廠商在CDMA市場上初露頭角。
這之后,美國的朗訊、摩托羅拉,加拿大的北方電訊都成了高通的擁躉,CDMA在北美登堂入室,運(yùn)營商Verizon是CDMA的最大支持者,1996年建成了美國第一個(gè)CDMA網(wǎng)絡(luò)。CDMA終于成為與GSM分庭抗禮的2G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),美國、加拿大、日本、韓國都是CDMA陣營。
美國還試圖將CDMA推廣到中國來,美國政府極力向中國推銷,要求中國引進(jìn)高通的CDMA技術(shù)。據(jù)原國家計(jì)委副主任張國寶回憶,“美國政府向中國施加了不小的壓力,理由是說中美之間有貿(mào)易逆差,要求中國買美國的技術(shù)。”
當(dāng)時(shí)中國移動(dòng)主要負(fù)責(zé)GSM網(wǎng)絡(luò),于是國家決定由中國聯(lián)通承接從高通公司引進(jìn)CDMA技術(shù)。
信產(chǎn)部讓中國聯(lián)通與高通談專利授權(quán),談了很久很久,直到2001年才談妥如何向高通“交稅”的事情。幾個(gè)月后,中國聯(lián)通投資240億元的CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)一期工程正式建成并在全國運(yùn)營,這是高通第一次打入中國市場。
當(dāng)時(shí)高通的CDMA技術(shù)已經(jīng)從IS95(2G)演進(jìn)到了1x(2.5G),而聯(lián)通采用的是IS95技術(shù),中興作為唯一能夠提供IS95設(shè)備的中國公司,賺了個(gè)盆滿缽滿。華為因?yàn)殛P(guān)閉了IS95,全力賭1x,結(jié)果在基站上輸了個(gè)精光。
三
中國的3G牌照是在2009年發(fā)放的,但是在前十年歐洲就迫不及待邁向3G時(shí)代了,當(dāng)時(shí)歐洲人堅(jiān)定地認(rèn)為:2G已經(jīng)這么成功,3G也一定能成功!
90年代,隨著全球手機(jī)用戶快速增長,GSM網(wǎng)絡(luò)容量有限的缺點(diǎn)不斷被暴露,在網(wǎng)絡(luò)用戶過載時(shí),就不得不構(gòu)建更多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。在此背景下,必須要對(duì)通信技術(shù)進(jìn)行升級(jí),但在當(dāng)時(shí)尚無一種技術(shù)被證明優(yōu)于CDMA。
為了繞開高通的專利地雷,1998年,愛立信、諾基亞、阿爾卡特聯(lián)合歐洲各國廠商成立了一個(gè)叫3GPP的組織,商討應(yīng)對(duì)措施。
當(dāng)時(shí)3GPP搞了一個(gè)叫UMTS的3G標(biāo)準(zhǔn),采用WCDMA技術(shù),就是寬帶CDMA的意思,等于說底層技術(shù)還是CDMA,依然繞不開高通的專利,專利費(fèi)是交定了,只是多少的問題。
WCDMA核心技術(shù)
1999年開始,歐洲國家基于WCDMA標(biāo)準(zhǔn),發(fā)了不少3G牌照,單單英國通過拍賣5張3G執(zhí)照而獲得近225億英鎊收入。
WCDMA不斷擴(kuò)張自己的版圖,這是高通不能容忍的,于是拉著美國一幫通信界大佬和國外的幾個(gè)小弟成立了3GPP2,就是要和3GPP唱對(duì)臺(tái)戲,高通主推的3G標(biāo)準(zhǔn)是CDMA2000。
這時(shí)候中國也想在3G上有一定的話語權(quán),一是“七國八制”的歷史教訓(xùn),二是中興、華為、巨龍、大唐這幾家通訊設(shè)備商發(fā)展起來了,時(shí)任信產(chǎn)部部長吳基傳將這四家并稱為“巨大中華”。
其實(shí)一開始中國是支持WCDMA的,不過歐洲人覺得你用我的技術(shù)可以,但不可以多嘴,中國專家一開口就吃到了閉門羹。天無絕人之路,中國找到了一個(gè)突破口:TDD技術(shù)。
實(shí)際上,世界無線電通信大會(huì)(WRC)給3G分配的頻率本身就有FDD(頻分雙工)和TDD(時(shí)分雙工)兩種。
歐洲的WCDMA就是基于FDD技術(shù)的,在相同頻率相同功率的條件下,F(xiàn)DD比TDD能提供更好的覆蓋,歐洲地廣人稀,可以少建一些基站,省錢。中國人口稠密,基站本來就建得多,所以不存在省錢的問題。
更重要的是,國外廠商關(guān)注TDD比較少,中國在TDD領(lǐng)域提自己的標(biāo)準(zhǔn),成功的希望要大一些。
TDD在后來也被證明更適合中國人的使用習(xí)慣,F(xiàn)DD的上行和下行頻率需要對(duì)稱,而手機(jī)上網(wǎng)主要用的是下行頻率,采用TDD技術(shù)可以將頻率多分給下行,避免流量的浪費(fèi)。
FDD和TDD比較
1998年6月,以大唐電信為主的研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了中國自己的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。2000年5月,在國家信息產(chǎn)業(yè)部、中國移動(dòng)和中國聯(lián)通等運(yùn)營商的強(qiáng)硬表態(tài)支持下,國際電信聯(lián)盟(ITU)正式宣布將中國提交的TD-SCDMA,與歐洲主導(dǎo)的WCDMA、美國主導(dǎo)的CDMA2000并列為三大3G標(biāo)準(zhǔn)。
但在2000年下半年,IT泡沫破滅。前期投入巨大的3G項(xiàng)目無法暫停,沃達(dá)豐、法國電信、T-MOBILE等運(yùn)營商背負(fù)了巨大的財(cái)務(wù)壓力。當(dāng)時(shí)法國電信陷入巨幅虧損,搞了嚴(yán)格的KPI和末尾淘汰,不少人因?yàn)闃I(yè)績壓力自殺了。
而高通的CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)出來得晚一些,美國還沒來得及在IT泡沫破滅之前發(fā)3G牌照,陰差陽錯(cuò)躲過一劫,直到2004年才開始大規(guī)模開展3G業(yè)務(wù)。
華為在3G上也是受盡折磨。實(shí)際上華為做移動(dòng)通信已經(jīng)非常晚了,1998年才啟動(dòng)GSM研發(fā),不過發(fā)展速度很快,一年半之后就中標(biāo)第一個(gè)GSM商用項(xiàng)目,當(dāng)時(shí)趁著東南亞金融危機(jī)的影響,華為憑借比競爭對(duì)手低30%的價(jià)格,拿下了東南亞的大片市場。
當(dāng)時(shí)中美歐都已經(jīng)制定了各自的3G標(biāo)準(zhǔn),在GSM上賺到錢的華為對(duì)3G充滿信心,投入大量人員和資金攻克3G技術(shù)。華為采取了三頭下注的策略,對(duì)三個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)投入,給公司造成了很大的資金壓力,華為迫切希望政府盡快發(fā)放3G牌照,哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都行。
但是中國政府遲遲沒有發(fā)放3G牌照,任正非帶領(lǐng)孫亞芳一行人到北京拜訪國家計(jì)委和信產(chǎn)部,請(qǐng)求盡快發(fā)放3G牌照,理由是現(xiàn)有的2G頻率資源已經(jīng)使用殆盡,必須盡快發(fā)放3G牌照以滿足手機(jī)用戶迅速增加的需要。很可惜,當(dāng)時(shí)國家計(jì)委和信產(chǎn)部的領(lǐng)導(dǎo)都沒有同意。
兩部委的領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為,與其他兩個(gè)3G標(biāo)準(zhǔn)相比,中國的TD-SCDMA是最薄弱的一個(gè),沒有芯片,沒有手機(jī),沒有基站,沒有儀器儀表,一切都要從基礎(chǔ)做起。如果當(dāng)時(shí)發(fā)放3G牌照,無疑將是WCDMA和CDMA2000的天下。
歐洲和中國是華為3G的主要目標(biāo)市場,當(dāng)時(shí)中國沒有牌照搞不了,而歐洲雖然有了牌照,但是缺少終端產(chǎn)品讓歐洲的3G推進(jìn)緩慢。對(duì)當(dāng)時(shí)的人們來說,3G多出來的網(wǎng)速根本用不上,打電話和發(fā)短信,GSM足夠了。
唯一上量的業(yè)務(wù),是用3G數(shù)據(jù)卡做便攜機(jī)上網(wǎng),數(shù)據(jù)卡因而銷售火爆。當(dāng)時(shí)華為改進(jìn)了數(shù)據(jù)卡,在歐洲大受歡迎。但是賣數(shù)據(jù)卡賺的錢,和3G研發(fā)投入相比仍是杯水車薪,2008年任正非還動(dòng)了賣掉終端業(yè)務(wù)的念頭,只是金融危機(jī)突然來襲未能成行。
對(duì)高通來說,更多的是郁悶。盡管所有3G的技術(shù),無論是WCDMA、CDMA2000還是TD-SCDMA都是基于CDMA技術(shù),高通都可以收錢。但是那幾年全球3G市場并沒有做起來,收不到什么錢,而高通還要養(yǎng)著上千名律師。
3G時(shí)代的美國亂成了一鍋粥。IT巨頭Intel眼紅高通在所有3G標(biāo)準(zhǔn)中都能收錢,于是拉著IBM、摩托羅拉、北方電訊,以及北美的一些運(yùn)營商,搞了個(gè)WiMAX標(biāo)準(zhǔn),相當(dāng)于加強(qiáng)版的WiFi,從局域網(wǎng)擴(kuò)大到城域網(wǎng)。
隨著WiMAX實(shí)力壯大,ITU終于接納它為第四個(gè)3G通信標(biāo)準(zhǔn),北美的設(shè)備商、運(yùn)營商都在WiMAX上投入了大量資金,北方電訊甚至將傳統(tǒng)3G業(yè)務(wù)賣給阿爾卡特,全部資源砸向WiMAX。
在美國國內(nèi),CMDA和WiMAX就這樣打起來了。但是CDMA成熟的產(chǎn)業(yè)鏈不是WiMAX能比的,當(dāng)時(shí)要啥啥沒有,網(wǎng)絡(luò)設(shè)施跟不上,芯片供應(yīng)跟不上,產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展嚴(yán)重不足,WiMAX的使用體驗(yàn)非常差。
WiMAX陣營開始瓦解,很快Intel解散WiMAX部門。最慘的要屬北方電訊,當(dāng)時(shí)分拆出售的摩托羅拉早已日薄西山,WiMAX只是它的最后一搏,北電不一樣,明明可以堅(jiān)持CDMA,卻要在WiMAX上孤注一擲,最后落得破產(chǎn)的下場。
四
2007年之前,3G建設(shè)推進(jìn)緩慢,而被歐美認(rèn)為是落后技術(shù)的GSM在中國和其他發(fā)展中國家煥發(fā)了生機(jī)。
臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科在2006年推出一套面向GSM手機(jī)的Turnkey(交鑰匙)解決方案,他們將手機(jī)芯片和手機(jī)軟件平臺(tái)預(yù)先整合到一起,有了這套解交鑰匙方案,任何廠商只要裝上屏幕和電池,就可以生產(chǎn)手機(jī)。很快,山寨手機(jī)從華強(qiáng)北開始風(fēng)靡到全國,為GSM打下了大片江山。
華為也在GSM上獲得了巨大機(jī)遇,當(dāng)年歐洲電信設(shè)備商集中精力搞WCDMA,中興在大規(guī)模推廣CDMA,這讓華為在移動(dòng)通信覆蓋較低的亞非拉地區(qū)大展拳腳,用多年未變的老基站占領(lǐng)了不少市場。
見此形勢,余承東當(dāng)即把“UMTS和GSM行銷部“的名字改成了“GSM和UMTS行銷部”,調(diào)轉(zhuǎn)槍頭拼命賣GSM。海外GSM市場的成功布局,讓華為成為那些發(fā)展最快的電信設(shè)備商,將同城競爭對(duì)手中興遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后。
時(shí)間來到2007年,這一年發(fā)生的兩件大事,重塑了全球電信行業(yè)格局。
第一件大事是金融危機(jī)的爆發(fā),西方電信設(shè)備商遭遇當(dāng)頭棒喝,大幅虧損的朗訊賣身阿爾卡特,諾基亞和西門子的電信部門合并,加上北電破產(chǎn)、摩托羅拉分拆出售,那一年華為、中興什么也沒干,排名就上升好幾位。
隨著后來諾基亞收購阿爾卡特-朗訊,市場上就只剩下華為、愛立信、諾基亞、中興、三星五家主要設(shè)備商,沒有一家是美國的。
第二件大事是iPhone的橫空出世,史蒂夫·喬布斯用IOS系統(tǒng)和iPhone手機(jī)這樣的完美組合重新定義了智能手機(jī)。幾乎在同一時(shí)間,Google發(fā)布了安卓系統(tǒng),高通發(fā)布了第一代驍龍芯片。
iPhone的出現(xiàn),首先重塑了終端市場的格局,把持全球手機(jī)市場十六年之久的諾基亞被拉下神壇,就在旦夕之間,曾經(jīng)的手機(jī)大國日本徹底退出了終端市場,而這些空缺都在日后被中國廠商所填補(bǔ)。
而iPhone更深遠(yuǎn)的意義則在于,APP Store帶動(dòng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)井噴,創(chuàng)業(yè)者用APP創(chuàng)造了豐富的內(nèi)容和業(yè)務(wù),人們對(duì)網(wǎng)速提升的需求一下子被引爆。經(jīng)歷了命途多舛的7年后,3G終于找到了它的歸宿。
目光回到大洋彼岸的中國,中國移動(dòng)在TD-SCDMA上的努力,為日后中國在移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)有更大的話語權(quán),打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2009年1月,工信部同時(shí)向三大運(yùn)營商發(fā)放3G牌照,中國聯(lián)通是WCDMA牌照,中國電信是CDMA2000牌照,實(shí)力最雄厚的中國移動(dòng)拿到的是最不成熟的TD-SCDMA。
實(shí)際上,當(dāng)年提出TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)后,信產(chǎn)部就有意讓實(shí)力最強(qiáng)的中國移動(dòng)負(fù)責(zé)建設(shè)TD-SCDMA。這一過程中,中國移動(dòng)經(jīng)營上遇到很多困難,內(nèi)部一些人也對(duì)應(yīng)用TD-SCDMA技術(shù)產(chǎn)生動(dòng)搖。
即使在拿到3G牌照后,中國移動(dòng)依然心里打鼓,全球建設(shè)TD-SCDMA的只此一家,壓力可想而知。但是沒辦法,只能硬著頭皮上,眼睜睜看著不少優(yōu)質(zhì)客戶都流失到了聯(lián)通和電信。
不過站在國家大義的角度看,中國移動(dòng)強(qiáng)推TD-SCDMA是值得的,2G時(shí)代中國移動(dòng)比較依賴國外設(shè)備商,而從TD開始,中國企業(yè)漸漸成為了中國移動(dòng)的主流供應(yīng)商,展訊等芯片公司也成長了起來。
更重要的是,我們讓西方人明白了一件事,如果在標(biāo)準(zhǔn)制定中不增加中國的話語權(quán),中國完全有能力自己搞一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)出來,到時(shí)候極有可能失去中國市場。因此,歐洲在制定4G標(biāo)準(zhǔn)時(shí)極力拉攏中國加入。
歐洲的4G標(biāo)準(zhǔn)是2004年12月在3GPP多倫多會(huì)議上正式立項(xiàng)并啟動(dòng)的,取名為LTE(Long Term Evolution,長期演進(jìn)),顧名思義是UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)。引入OFDM和多天線MIMO等技術(shù)。
當(dāng)時(shí)3G發(fā)展并不好,歐洲著急搞4G標(biāo)準(zhǔn)主要是受到了WiMAX的刺激。
WiMAX用的就是WiFi技術(shù),2003年IEEE引入正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM),WiFi傳輸速度從原先的11Mbps提升至54Mbps。后來Intel搞WiMAX就用了OFDM技術(shù),這個(gè)技術(shù)不但能有效消除多徑干擾,復(fù)雜度也比CDMA小了很多,相較于CDMA更有優(yōu)勢。
OFDM并不是什么新技術(shù),早在60年代貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明OFDM后,技術(shù)框架在80年代便已建立完成。但是中美歐在制定3G標(biāo)準(zhǔn)時(shí),OFDM的硬件還不成熟,便排除在3G標(biāo)準(zhǔn)之外。
如果Intel和IT大廠沒有在WiFi上將OFDM技術(shù)發(fā)揚(yáng)光大,電信業(yè)沒有一家會(huì)注意到早期不被重視的OFDM。由于WiMAX的關(guān)系,OFDM才又重新進(jìn)入電信業(yè)和學(xué)術(shù)界的視野中。
所以歐洲在制定LTE標(biāo)準(zhǔn)時(shí)也采用了OFDM技術(shù),若能有效將4G傳輸速率提升,又能繞過高通的CDMA專利地雷,是再好不過了。當(dāng)然也看到了OFDM的發(fā)展前景,2005年就耗資六億美元,戰(zhàn)略性收購了專門研發(fā)OFDM技術(shù)的Flarion公司。
中國的積極性也很高,2005年6月在法國召開的3GPP會(huì)議上,大唐聯(lián)合國內(nèi)廠家,提出了基于OFDM的TDD演進(jìn)模式的方案,同年11月,3GPP工作組會(huì)議通過了中國針對(duì)TD-SCDMA后續(xù)演進(jìn)的LTE TDD技術(shù)提案。
LTE核心技術(shù)
隨著中國的加入,LTE陣營如虎添翼,天平很快就倒向了歐洲這邊。高通在2007年提出的CDMA2000的演進(jìn)升級(jí)版本UMB(CDMA+OFDM+MIMO),由于沒人支持而迅速式微,隔年高通就把UMB停掉、宣布加入3GPP的LTE陣營了。
2010年,Intel在WiMAX失敗后,宣布將支持LTE技術(shù),自此LTE標(biāo)準(zhǔn)一統(tǒng)江湖,雖然同時(shí)存在FDD和TDD兩種方案,但實(shí)際上差別非常小。
2013年12月,工信部向三大運(yùn)營商同時(shí)發(fā)放TD-LTE牌照,中國移動(dòng)在TD上有先發(fā)優(yōu)勢,因此成了最大贏家,僅2014年就建設(shè)了50萬個(gè)基站,逐漸形成了覆蓋全國的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。
華為在2012年中國移動(dòng)TD-LTE招標(biāo)中獲得約25%的份額,仍是中國移動(dòng)的第一大合作伙伴,這為華為在2013年?duì)I業(yè)收入超過愛立信打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
從3G到4G的過程中,最郁悶的就是美國了,摩托羅拉、朗訊、北電一下子全沒了,就剩下了高通。4G時(shí)代,高通的專利封鎖線也被毀掉了,不僅沒競爭過老對(duì)手歐洲,而且眼睜睜地看著中國的崛起,美國人急需在5G時(shí)代扳回一城。
五
4G時(shí)代LTE一統(tǒng)江湖,3GPP2逐漸被邊緣化,3GPP開始完全主導(dǎo)5G標(biāo)準(zhǔn),中美歐都要按照3GPP的要求來搞。
3GPP定的5G標(biāo)準(zhǔn)是峰值速率高達(dá)20Gbps,用戶面時(shí)延要低至0.5ms(URLLC),峰值速率是LTE的20倍,時(shí)延是LTE的1/10。其中最難實(shí)現(xiàn)的是低時(shí)延,目前業(yè)界對(duì)于5G的攻克主要體現(xiàn)在速率上。
實(shí)現(xiàn)更高的速率主要有兩種方法,其一是增加頻譜利用率,其二是增加頻譜帶寬。
在2G到4G的發(fā)展過程中,從TDMA(時(shí)分多址)到CDMA(碼分多址)再到OFDMA(正交頻分多址),均增加了信道容量。但是到了5G,用的還是OFDM技術(shù),所以容量的提升要大大增加頻寬。
4G時(shí)代,中國移動(dòng)TD-LTE的最高頻率為2635MHz,頻寬為130MHz,相比之下,3GPP將5G的頻段分成了兩個(gè)范圍:FR1為450MHz-6000MHz,F(xiàn)R2為24250MHz-52600MHz,這顯然不是一個(gè)量級(jí)的。
三大運(yùn)營商頻率分布
5G頻率如此之高,速率自然能夠得到大幅度提升,但是根據(jù)“光速=波長×頻率”公式,頻率越高,波長就越短,5G波長可以短至毫米級(jí),也就是我們說的毫米波,覆蓋范圍會(huì)比4G小得多。
再來說增加頻譜利用率,主要通過信道編碼技術(shù)來實(shí)現(xiàn),這是“信息論之父”克勞德·香農(nóng)在1948年提出的,同時(shí)他還提出了著名的香農(nóng)極限,即在給定帶寬上以一定質(zhì)量可靠地傳輸信息的最大速率,信道編碼技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無限接近但不能超過這一速率。
幾十年來,信道編碼技術(shù)經(jīng)過幾代人的努力,已經(jīng)越來越接近香農(nóng)極限。1991年法國人發(fā)明的Turbo碼被認(rèn)為是第一個(gè)接近香農(nóng)極限的編碼方案,1999年3GPP采用Turbo碼作為3G UMTS系統(tǒng)的信道編碼。
這時(shí)候,另一種信道編碼技術(shù)LDPC碼進(jìn)入了學(xué)術(shù)界的視野,它是MIT的Robert Gallager在1962年的博士畢業(yè)論文中提出的。但是由于計(jì)算能力的不足,缺乏可行的譯碼算法,長時(shí)間被人們所忽略。
到了1996年,有研究表明,采用LDPC長碼可以達(dá)到Turbo碼的性能,隨后學(xué)術(shù)界對(duì)LDPC投入了大量的關(guān)注,對(duì)編碼矩陣構(gòu)造、譯碼算法優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)展開研究。其中,高通公司對(duì)LDPC的發(fā)展有著不小的貢獻(xiàn)。
近二十年來,LDPC碼被廣泛應(yīng)用于深空探測,衛(wèi)星和地面數(shù)字電視、WiFi、以及HDD、SSD存儲(chǔ)系統(tǒng)等,當(dāng)年WiMAX也采用了LDPC碼。
其實(shí)2006年在確立4G標(biāo)準(zhǔn)時(shí),就有人提出了編碼應(yīng)該用LDPC碼取代Turbo碼,但是通信標(biāo)準(zhǔn)從來就不是技術(shù)之爭,Turbo碼是歐洲人提出的,在歐洲主導(dǎo)的4G標(biāo)準(zhǔn)中當(dāng)然只能用Turbo碼。
前兩年在制定5G標(biāo)準(zhǔn)時(shí),歐洲(主要是法電、愛立信)主張5G還用Turbo碼。但在5G時(shí)代,Turbo解碼復(fù)雜的缺點(diǎn)就暴露了出來,所以要選擇解碼速度快延時(shí)低的方案,降低對(duì)硬件要求,LDPC被認(rèn)為是一個(gè)好的選擇。
本來LDPC是5G編碼的唯一選擇,高通也可以借此揚(yáng)眉吐氣了,但是美國人沒有想到的是,華為搞出了Polar碼,被認(rèn)為是迄今唯一能夠達(dá)到香農(nóng)極限的編碼方法。
華為的Polar碼在2007年由Erdal Arikan教授提出,這位土耳其人是Gallager在MIT的學(xué)生。Polar碼兼具較低的編碼和譯碼復(fù)雜度,其所能達(dá)到的糾錯(cuò)性能超過目前廣泛使用的Turbo碼、LDPC碼。
2009年,Arikan教授關(guān)于Polar碼的論文在IEEE正式發(fā)表,開始引起通信領(lǐng)域的關(guān)注。那一年,華為開始5G研究,他們發(fā)現(xiàn)了Polar碼有作為優(yōu)秀信道編碼技術(shù)的潛力。
從2010年開始,華為做了非常多的試驗(yàn)和試用研究,華為在2013年11月6日宣布將在2018年前投資6億美元對(duì)5G的技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與創(chuàng)新,截至目前,華為5G基本專利數(shù)量占世界27%左右,排第一位。
其實(shí)中美歐在編碼上提出各自的方案,說白了就是專利之爭,歐洲在Turbo碼上專利最多,所以無論如何也要保住Turbo碼,但是由于技術(shù)缺陷已經(jīng)沒什么競爭力。而高通和華為,雖然在LDPC碼和Polar碼都有技術(shù)積累,但是高通LDPC碼專利更多,華為反之,所以支持哪個(gè)方案不難做出決定。
在這樣的背景下,2016年3GPP召開了三次覺得5G編碼的會(huì)議,中美歐提出了各自的方案,果然Turbo碼因?yàn)榉磳?duì)的人最多而最先被淘汰。在Turbo碼徹底沒戲后,歐洲公司開始站隊(duì)LDPC碼,原因是他們有更多的LDPC碼專利,5G標(biāo)準(zhǔn)之爭從中美歐三國殺演變成了中國和美歐的對(duì)峙。
在3GPP的RAN1#86會(huì)議上,關(guān)于5G eMMB場景該采用何種數(shù)據(jù)信道編碼方案,LDPC陣營和Polar陣營爭的不可開交。
高通陣營提出LDPC作為編碼唯一方案,華為陣營提出Polar作為編碼唯一方案,而歐洲提出的是LDPC+Turbo組合方案,實(shí)際上天平已經(jīng)倒向LDPC了。高通和華為陣營互不妥協(xié),這次會(huì)議什么也沒討論出來,只能擇日再議。
幾個(gè)月后,由中興牽頭提出了一個(gè)折中方案, 以數(shù)據(jù)信道數(shù)據(jù)塊大小分為長碼塊和短碼塊,其中數(shù)據(jù)信道長碼塊用LDPC碼,數(shù)據(jù)信道短碼塊用Polar碼。這樣一來,就已經(jīng)注定了LDPC在長碼上的勝利。
然后2016年11月RAN1#87會(huì)議討論了數(shù)據(jù)信道的短碼和控制信道編碼用LDPC還是Polar,之前支持Turbo的歐洲陣營轉(zhuǎn)頭支持了LDPC,因此在數(shù)據(jù)信道短碼上LDPC再下一城。
但是考慮到華為的強(qiáng)硬態(tài)度,高通陣營提議控制信道用Polar碼的建議,經(jīng)過激烈的爭論,華為陣營同意短碼用LDPC,控制信道用Polar碼。自此,在5G eMBB場景上,Polar碼和LDPC碼二分天下。
5G的編碼方案
然而5G之爭才剛剛開始,在5G的三大場景中只確定了eMBB場景的編碼方案,URLLC、mMTC場景的標(biāo)準(zhǔn)仍待確定,最終鹿死誰手依然不好說。所以美國對(duì)中國的警惕一直沒有放松,從1G到4G,美國、歐洲的利益從未如此統(tǒng)一過,面對(duì)強(qiáng)大的對(duì)手,美國、歐洲終于在5G時(shí)代站到了一起。
六
2018年2月,在巴塞羅那MWC上,華為面向全球正式發(fā)布首款5G商用芯片——巴龍5G01和5G商用終端——華為5G CPE。
這次高調(diào)亮相,徹底警醒了超級(jí)大國,美國向來對(duì)華為緊閉大門,而在去年,美國又開始要求澳大利亞、新西蘭、德國、意大利、英國在內(nèi)的盟友禁止購買華為的電信設(shè)備。
其中,澳大利亞和新西蘭已經(jīng)明確表態(tài)拒絕華為參與本國5G項(xiàng)目,英國電信(BT)也將華為排除在競標(biāo)供應(yīng)5G核心網(wǎng)合同的名單之外,要知道歐洲可是華為的傳統(tǒng)市場。
在這一系列的施壓后,2018年華為在移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施的全球份額上被愛立信反超,歐洲的5G項(xiàng)目幾乎都被愛立信拿下。
愛立信反超華為
但是今非昔比,華為的運(yùn)營商業(yè)務(wù)保持穩(wěn)定的同時(shí),以手機(jī)為主的消費(fèi)者業(yè)務(wù)開始扛起大旗,2018年華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)增長45%達(dá)到3489億元,成為第一大業(yè)務(wù),這在十年前是不可想象的。
于是,美國又瞄準(zhǔn)華為的手機(jī)業(yè)務(wù),高通、ARM、谷歌等重要供應(yīng)商均表示中止與華為的合作,將在芯片和操作系統(tǒng)層面對(duì)華為造成打擊。
但是華為的強(qiáng)大不得不令人佩服,在歐美陣營中沒有一家公司有華為這樣完整的產(chǎn)業(yè)鏈,高通做底層技術(shù),華為能做,高通、英特爾做手機(jī)芯片,華為也做,愛立信、諾基亞做電信設(shè)備,華為又做,蘋果、三星做終端,華為還做,蘋果、谷歌做操作系統(tǒng),華為繼續(xù)做。
可惜華為畢竟只是一家企業(yè),美國政府一句“安全問題”就可以讓華為喪失大片市場。但是,5G不是華為、中興一家兩家企業(yè)的事,其實(shí)從2016年的那次標(biāo)準(zhǔn)之爭開始,中國企業(yè)已經(jīng)形成一股合力。
目前在5G標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)并且通過的企業(yè)中,中國移動(dòng)10項(xiàng)、華為8項(xiàng)、中興2項(xiàng)、中國聯(lián)通1項(xiàng),中國合計(jì)21項(xiàng),而美國的高通+Intel只有9項(xiàng),除中國外的所有國家合計(jì)29項(xiàng),中國已經(jīng)占到40%以上。
電信設(shè)備商中興和華為占到全球市場40%的份額,基站數(shù)量中國有絕對(duì)優(yōu)勢,三大運(yùn)營商的4G基站超過350萬個(gè),總基站數(shù)超過640萬個(gè),而美國4G基站數(shù)不超過30萬個(gè),全世界加起來都沒有中國多。
而且中國有強(qiáng)大的內(nèi)銷能力,占了全球近一半市場,排斥中國的結(jié)果就是失去世界上最大的5G市場。更何況不管是哪個(gè)陣營,都有大量專利掌握在對(duì)方手中,相信沒有人再愿意看到3G時(shí)代的混亂局面。
文章來源:硬核財(cái)經(jīng)
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