詳解中國5G實力與挑戰(zhàn)

楊蓉

當前，5G全球競爭的序幕已經(jīng)拉開。世界上許多國家都將5G視為科技競爭的“制高點”，紛紛將5G發(fā)展提升到了國家戰(zhàn)略的高度。這其中，韓國搶先一步實現(xiàn)了全球5G商用的首發(fā)，美國總統(tǒng)特朗普喊出了“5G競爭已開始，美國必須贏”的口號，而中國的5G實力則被視為與美國并列第一。顯然，相比以往的3G和4G，5G的重要性史無前例。那么，中國5G的優(yōu)勢和短板分別是什么？中國部署5G究竟該選擇NSA還是SA？中國5G發(fā)展面臨的投資壓力如何分解？……針對上述涉及中國5G發(fā)展諸多領域的“硬核”問題，中國工程院院士鄔賀銓作了如下解答。

5G緣何成為焦點

眼下，5G的熱度一再提高。究其背后的原因，鄔賀銓指出：其一，在于5G是數(shù)字經(jīng)濟時代的引擎；其二，在于美國等發(fā)達國家感受到5G時代，中國威脅將到了其科技地位。

面對即將到來的數(shù)字經(jīng)濟時代，5G將發(fā)揮出重要的引擎作用?！?G對經(jīng)濟的貢獻和國家的影響十分可觀，將比3G、4G高得多”，鄔賀銓如是說。來自咨詢機構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，5G到2035年將引領全球經(jīng)濟產(chǎn)出增加4 %，規(guī)模高達12.4萬億美元；如果將這一數(shù)字換算成GDP，那么就是全球增加值新增7 %；全球5G產(chǎn)業(yè)鏈將創(chuàng)造3.5萬億美元的增加值，同時創(chuàng)造2 200萬個工作崗位。預計在2020- 2035年間，5G對全球GDP增長的貢獻將相當于與印度同等規(guī)模的經(jīng)濟體。

“如果說3G時代，中國才剛剛開始‘露頭’；那么5G時代，中國已經(jīng)在標準化和產(chǎn)業(yè)推進方面起到了主導作用，這令發(fā)達國家感覺其科技地位受到了威脅”，鄔賀銓如是說。也正因為如此，在全球5G商用大幕開啟的關鍵時間節(jié)點上，5G成為世界各國競爭的“制高點”。這其中，美國不僅在加快本國5G的發(fā)展步伐，而且在“想辦法打壓中國5G的發(fā)展”，促使5G的熱度一再提升。

中國5G為何領先

“準確地講，中國5G領先是在6 GHz以下頻段，該頻段的系統(tǒng)和終端都走在了全球前列”，鄔賀銓特別強調(diào)，“而在毫米波頻段，中國其實是落后的，美國和韓國相對領先”。

中國5G在特定領域的領先，得益于多年來的厚積薄發(fā)，尤其是3G時代的積累?！爸袊诎l(fā)展3G時，提出了自己的TD-SCDMA標準，但發(fā)達國家都因為抵制而不生產(chǎn)相關設備，促使中國從芯片、終端、基站、儀表乃至網(wǎng)優(yōu)軟件做起，從而為移動通信產(chǎn)業(yè)鏈的建立打下了基礎。”3G時代的積累，證明了中國不僅可以提出技術(shù)創(chuàng)新的方案，而且最終也能夠?qū)崿F(xiàn)，極大地鼓舞了創(chuàng)新的士氣，相應也為5G的技術(shù)積累、產(chǎn)業(yè)培育打下了堅實的基礎。

“中國擁有非常大的移動通信市場，這也是中國5G得以領先的重要原因。”鄔賀銓指出。巨大的市場帶動了移動通信產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，成就了今天在全球通信設備制造領域排名第一的華為以及其他諸多在市場上領先的終端公司。與此相反，昔日通信設備制造巨頭們，紛紛在新一代信息技術(shù)變革的過程中失去了領先位置。

鄔賀銓認為，“中國5G沒有必要在名義上搶先，而是應基于中國企業(yè)腳踏實地的努力，向用戶提供與4G不同的體驗，實現(xiàn)比發(fā)達國家大得多的商用規(guī)模，取得實效?！?/p>

毫米波為何滯后

目前，中國為5G分配了6 GHz以下頻段，而美國、韓國則率先劃分了毫米波頻段。那么，中國5G為何沒有率先使用毫米波呢？對此，鄔賀銓給出了答案：“第一，中國毫米波頻段并不是空白，衛(wèi)星、雷達等已經(jīng)在使用該頻段，重新分配需要協(xié)調(diào)；第二，中國在該頻段的器件差距非常大。”

美國、韓國之所以率先使用毫米波，不僅是為了得到更高的帶寬，也在于其使用6 GHz以下頻段有著客觀的“難處”。例如，“美國目前很難協(xié)調(diào)出2.6 ～3.5 GHz的低頻段頻譜資源，高頻段協(xié)調(diào)同樣也存在挑戰(zhàn)?！?/p>

對于5G而言，高達20 Gbps的峰值速率只有在毫米波的高頻段才能實現(xiàn)?！拔磥碇袊?G肯定還是要使用毫米波的?！编w賀銓強調(diào)。6 GHz以下頻段，雖然峰值速率低于10 Gbps，但其優(yōu)勢在于建網(wǎng)比較簡單、成本相對低一些。

SA和NSA如何選擇

“只有SA獨立組網(wǎng)，才能真正帶動中國5G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！编w賀銓針對中國5G部署策略給出了這樣一個明確的觀點。

目前，已經(jīng)宣布5G商用的美國和韓國，實際上采用的都是NSA非獨立組網(wǎng)。所謂NSA，是在4G核心網(wǎng)的基礎上，增加5G的基站，用戶使用5G終端就可以享受5G的寬帶業(yè)務。“采用NSA方案，具有部署簡單、起步快和投資少的優(yōu)點，同時終端也只需要支持寬帶業(yè)務的能力，相對來說更容易生產(chǎn)和制造?！编w賀銓評價道。但是，NSA方案“因為核心網(wǎng)絡沒有動”，因此無法支持5G的高可靠、低時延和大連接這2個特征。

SA，則是新建5G網(wǎng)絡，使用5G的核心網(wǎng)、基站以及回程鏈路等，能夠真正滿足5G時代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于高可靠、低時延和大連接的需求。

對于中國5G而言，“未來的方向一定是SA，中國舉辦的2022年冬奧會，也希望通過部署SA而打造出與眾不同的新亮點”。

5G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要通過SA來帶動?！叭绻茸呦蚍仟毩⒔M網(wǎng)，很可能產(chǎn)業(yè)都滿足于只要簡單提供寬帶終端即可的現(xiàn)狀，其他5G業(yè)務的后續(xù)推廣難度就會增加，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進程也會拖慢。”鄔賀銓坦言，“因此，中國5G需要獨立組網(wǎng)，盡管也許暫時會慢一點，但未來整個產(chǎn)業(yè)都會受益。”

5G熱門應用是什么

“5G的三大應用場景給出的是一個很籠統(tǒng)的方向，現(xiàn)在很難預計未來5G哪個業(yè)務會更熱?！编w賀銓表示。

事實上，許多熱門的移動互聯(lián)網(wǎng)應用都是在網(wǎng)絡能力具備之后才出現(xiàn)的。例如，3G之初，還沒有微信；4G之初，微信也沒有引入視頻、移動支付等豐富應用；4G網(wǎng)絡升級之后，快手等應用變得火爆起來。

“預計5G剛開始商用時，主要以消費類應用為主，包括高清視頻、AR/VR等；未來，5G會走向工業(yè)化的應用?！编w賀銓指出。值得注意的是，5G采用了開放架構(gòu)，就像手機一樣，未來5G業(yè)務和應用能夠以類似APP的開放方式增加上去。

“5G未來轉(zhuǎn)向以工業(yè)應用為主，挑戰(zhàn)并不是技術(shù)的難題，而是行業(yè)間的壁壘，需要垂直行業(yè)的緊密合作?！编w賀銓指出。與此相應，電信運營商也面臨新的挑戰(zhàn)：之前的業(yè)務主要面向廣大用戶，具有共性特點；未來發(fā)展5G工業(yè)應用，由于不同行業(yè)乃至同一個行業(yè)的不同企業(yè)，都有著個性化的訴求，因此需要提供針對性的個性化服務。

如何應對5G投資壓力

當前，電信運營商正面臨著5G投資壓力。一方面，5G客觀來看需要巨大的投資；另一方面，電信運營商流量和收入的剪刀差越來越大，收入增長面臨困難，如何確保5G投資成為業(yè)界關心的熱點。

“5G投資是面向未來的，當前電信運營商網(wǎng)絡建設的投資基本會聚焦到5G上，4G方面投資相應就會縮減?！编w賀銓如是說。

5G網(wǎng)絡需要更多的基站，相應會帶來投資的增加。目前，業(yè)界普遍認為5G基站數(shù)量將達到4G的4～5倍。對此，鄔賀銓認為原因有二：一是5G頻率更高，達到與4G相同的覆蓋，就需要更多的基站；二是從網(wǎng)絡容量上來看，5G要提供給每個用戶更高的帶寬，就只能縮小蜂窩半徑，通過減少用戶數(shù)來實現(xiàn)。“不過，由于每個5G基站的功率要更低一些，更多的5G基站數(shù)，也會因為規(guī)?；鴰沓杀镜南陆??！?/p>

“運營商面臨的5G投資壓力，其實是整個中國5G產(chǎn)業(yè)鏈的共同挑戰(zhàn)?！编w賀銓坦言，“產(chǎn)業(yè)鏈都需要爭取5G市場空間，因此即使再難受也要往前沖?！?/p>

中國企業(yè)的優(yōu)勢和短板何在

“從芯片、終端和基站到網(wǎng)絡和應用等，5G產(chǎn)業(yè)鏈比較長，而芯片本身就是一個產(chǎn)業(yè)鏈?！编w賀銓指出，“其中，以華為為代表的中國企業(yè)在5G基站、終端和其他網(wǎng)絡設備上處于領先位置。”

芯片自身的產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋了設計軟件、架構(gòu)軟件、芯片設計、芯片代工線以及封裝測試等環(huán)節(jié)。鄔賀銓指出，盡管當前中國企業(yè)在芯片設計領域表現(xiàn)不錯，但用于芯片設計的EDA工具軟件卻受制于國外三大巨頭，分別是Synopsys和Cadence這兩家美國公司以及收購了Mentor的西門子。用于手機的芯片處理器設計，則需要ARM授權(quán)。ARM雖然是家日本公司，總部設在英國，但是2個研發(fā)中心位于美國，因此也受到了美國的制約。

在芯片設計和ARM授權(quán)上，“美國禁令給華為帶來的問題不大，華為的抗壓能力比較強”，鄔賀銓特別指出。華為之前取得的EDA工具和ARM授權(quán)都是高級版本，華為可以自己修改指令。事實上，華為在利用ARM上已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗，甚至幫助過ARM改進設計，因此，華為可以無障礙地使用ARM的V8；未來，華為可以在V8的基礎上，用華為自己的技術(shù)來進行升級。

在芯片代工線上，目前中芯國際代表了中國最高水平，但目前14 nm技術(shù)尚待穩(wěn)定，而5G需要5 nm技術(shù)，因此面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。這其中的困難在于，一方面代工線投資巨大，一條代工線需要高達幾百億美元的投資；另一方面即便投資到位，也可能受到瓦森納協(xié)議的限制，美國也絕不會把最先進的技術(shù)賣給中國企業(yè)。因此，“中國5G目前還無法依靠中芯國際，不得不選擇臺積電”，鄔賀銓坦言。盡管目前，臺積電表示并未受到美國禁令的影響，但“美國肯定是不甘心的”。

在終端領域，中國企業(yè)的短板在于芯片和操作系統(tǒng)。鄔賀銓指出，目前除了華為有自己的芯片以外，其他終端制造商使用的都是高通芯片，因此需要支付高額的專利費，這無疑是一個比較大的負擔；與此同時，終端離不開操作系統(tǒng)，而目前的操作系統(tǒng)只有安卓和iOS，iOS只供應蘋果手機，而安卓免費的只有很小一部分，主要的應用都需要授權(quán)。“眼下，安卓停止給華為授權(quán)，這對華為境外的用戶影響比較大，他們無法使用谷歌地圖等服務?！蹦壳?，華為雖然自研了操作系統(tǒng)，并考慮與安卓兼容，即能承載安卓系的APP，但還需要通過市場檢驗，因此未來表現(xiàn)有待觀察?！暗珶o論如何，華為已經(jīng)走在中國企業(yè)的前面?！?/p>

“芯片和終端的短板補齊，并不僅是舉國之力的問題，更需要一個能夠更好地激發(fā)自主創(chuàng)新的環(huán)境，從而讓企業(yè)能夠下決心投入，不僅要補短板還要強長板，提升競爭的話語權(quán)?！弊詈筻w賀銓特別強調(diào)。