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5G技术,为什么中国能行?

2019-07-11来源:第一财经

 

 


 

导读:当下,全球电信企业4G的网络容量一般尚有冗余,但这些冗余很快会在2到3年之内消耗殆尽。

 

作者 | 李剑锋

来源 | 第一财经

 

大的趋势和变化往往伴随着投资的机会,5G毫无二致。

在我们谈论5G的投资机会之前,有必要先理清楚一些基本的背景知识。这些背景知识,不只是一些基础的技术,更暗藏诸多人和社会的因素。笔者希望,通过本文让读者理解5G的现状及发展,洞见谁崛起、谁陨落,并尝试理清投资的逻辑。

5G虽好,但也很“烧钱”

首先我们需要了解什么是5G?5G是4G之后的通信标准,今年陆续在世界主要国家和地区开始商用。

每一代通信标准的升级,都是致力于用更高的效率传送更多的数据,5G自然也不例外。相比4G,5G的主要特性包括极高的下载速度(每秒1G以上)、极低的延迟滞后(低于1毫秒)和极强的网络可靠性(99.999%的无间断网络覆盖)。

通俗点说,就是用手机上网的时候,网速飞快、瞬间刷新、永不断网。而这些明显都是移动通信消费者最基本的诉求,只是5G技术把对这些诉求的满足提升到了一个前所未的高度,影响由量变产生了质变。

虽然5G紧随4G,但是从网络设计上跟4G并不是渐进的关系,而是质的飞跃。任何一个无线通信网络都包含三个部分:无线接取网络、传输网络、核心网络。5G标准对三个部分的设计都有很大的改变。

第一个部分是前端的无线接取网络(Radio Access Network),也是无线通讯网络唯一“无线”的部分,具体是通过天线等无线信号发射装置把无线信号发射给例如智能手机这样的移动终端设备,通过无线信号把它们连到网络中。这些天线一般放置在电信铁塔上,每个铁塔有自己的覆盖半径。5G跟4G最大的区别在于,分配给5G的频谱(Spectrum)频率非常高,其优点是传输速度非常快,缺点是传输距离短、穿透能力差。

事实上2G到3G、3G到4G,分配的频谱都是频率越来越高。因此,有时在室内使用手机没信号或者手机上的信号显示从4G变成了3G就是这个原因。5G的穿透能力非常差,几乎没有能力穿过任何阻碍,甚至还会受到天气的影响。所以,5G的信号发射就不能用以前惯用的方式。

4G或者更早的通信标准中,天线是三个一组,像“丫”字一样放在一起,每一个覆盖120度的范围,三个合在一起覆盖一个圆形区域。这个区域里面的出现的移动终端都可以接收到信号。由于5G信号的穿透力差,5G的信号发射不再是通过一个圆形覆盖区域,而几乎是从天线直接以一条直线的方式发射到移动终端,因此,这势必需要大量的天线。于是多输入多输出天线系统(Massive Multiple-input Multiple-output Antenna System)就应运而生了。

一个多输入多输出天线系统上面可以有几十个到上百个天线,而且为了全方位无死角的覆盖,每个房间都需要有这样的多输入多输出天线系统。

一个比较合理的5G的无线接取网络设计应该是用穿透力强的低频段频谱实现大区域的覆盖,然后用高频段频谱通过密度极高的多输入多输出天线系统在人口密集区域实现高速率。而后者正是5G建设成本极高的一个很重要的原因。

第二个部分是中端的传输网络(Transmission Network)。这部分是连接核心网络和无线网络的部分。传统的传输网络可能不完全是光缆,而5G无线端速度的提升,基本上要求全部传输网络变成光缆。

有部分读者可能认为5G无线终端的下载速度变得极快之后,光缆就可以开始退出历史舞台了。然而,这是个很大的误区。光缆的重要程度随着5G的到来会更加得到提升。好消息是,全球电信企业在光缆的铺设上并没有懈怠。但各国的发展水平参差不齐,中国的电信运营商网络基本已经是全光缆了,而欧洲有些运营商光缆覆盖率还比较落后。

最后一个部分是后端的核心网络(Core Network)。上面说到的无线接取网络和传输网络提供主要的价值是连接,而通信网络所有通信的功能,都是通过核心网络实现的。5G的标准把这部分的设计也进行了彻底的改变。4G及以前的通信标准下,核心网络的结构是分布式的,每个区域都有一个核心网络结构和相应的硬件设备,每个电信运营商根据各个地区的需求规划核心网络的容量。

众所周知,无线通信的消费行为跟用电一样,在一天中是有峰值的,例如上下班的高峰就是一个无线数据消费的高峰,电信运营商不得不根据每个区域的峰值来规划核心网络容量,这就造成了大量的闲置网络容量。在5G标准下,硬件和软件实现了分离。电信运营商可以把硬件和数据中心集中起来,然后用软件对各个区域实现动态的资源分配。

一个5G广受期待的功能是网络切片(Network Slicing),就是用软件单独分拨出来特定数量的网络资源给一个特定的客户或者任务服务,这样做的效果就像专门为这个客户或者任务建造了一个专门的最优网络一样。这在未来的自动驾驶应用场景非常重要,因为自动驾驶为了保障安全性,需要一个专门独享的网络,绝不能出现拥堵的情况。

由于5G相对4G核心网络架构的巨大不同,既有的4G核心网络并不能直接升级为5G所用,5G核心网络的建设需要单独进行投资,这又是电信运营商5G投入的一个重头。

5G相对于4G的这些变化,注定了5G投资是件比较烧钱的事情。业界对投资总量的估计不一,但基本共识是4G投资的2-3倍。这对电信运营商是不小的压力。

群雄为何逐鹿5G?

我们真的迫切需要5G吗?分析任何科技的时候,我们都应该多问一句:这个科技普及起来的动机何在?对于5G,动机这个问题尤为重要。

当下世界各国政府对待5G的热情空前高涨,硬生生地让5G变成了从标准落地到实际开始推行速度最快的一个标准。是消费者对5G的需求极为迫切吗?

其实不然。对于多数人来说,当下的4G网络完全够用了。上网、社交、看高清视频并没有什么明显的瓶颈。像5G能够达到的网速飞快、瞬间刷新、永不断网那么高的规格才能满足的应用场景,要么还只是非常小众前沿的应用,要么干脆还没有被发明出来。所以,对于5G的热情并非来自于消费者。

那是不是电信运营商急着推出5G产品提价呢?其实也不是。从以往的经验来看,任何电信运营商通过新技术提价的战略都是短命的。电信行业在世界上绝大多数国家和地区都是竞争最激烈的行业之一,几乎没有议价能力可言。任何指望5G能带来对用户价格提升的电信运营商,恐怕会很失望。

而每一代技术升级,都对应着电信运营商大量的资本支出。也就是说,一方面运营商需要花很多钱去买设备、升级网络,一方面又基本可以肯定消费者不会为更好的网络支付溢价,这么吃力不讨好的事情,为何电信商要一而再,再而三地做呢?

原因其实是出于无奈。任何一家电信运营商面对的最大的挑战,就是怎样满足消费者呈指数增长的数据使用量,为此他们常常需要未雨绸缪,提前布局未来。当下,全球电信企业4G的网络容量一般尚有冗余,但这些冗余很快会在2到3年之内消耗殆尽。

届时,在4G的基础上尝试继续满足用户的移动数据使用量,成本将会急速飙升。根据波士顿咨询公司的估计,如果仅仅依赖4G技术满足数据消费的需求增长,电信企业的单位用户成本在2022年后会迅速上涨,到2025年相对于2018年会上涨4倍。而建设完整的5G网络甚至可以实现单位用户网络成本相对于现在水平的下降。笔者认为,这是电信运营商建设5G最大的动机。

另外,来自各国政府的压力也是个重要的因素。之前的通信标准,从来没有像5G这样被这么多国家的上升到战略的高度。美国总统特朗普甚至公开表示,5G是一场美国必须取胜的战争。很多国家政府都在不同程度上提出了类似的口号,甚至在监管、频谱审批等方面给予了一定的支持。这样的重视程度,在5G应用场景和商业模式尚不清晰的时候,是非同寻常的。

笔者相信很多国家的政府官员在大谈特谈5G重要性的时候,内心其实未必真的理解5G到底有多重要。一方面,科技在当下已经成为各国政府在选民面前的谈资。另一方面,美国警惕中国科技崛起,欧洲更意识到自己在科技上已落后于中美,又不想让民众意识到欧洲开始缺席下一轮科技创新浪潮的事实,都造成5G空洞的“官方热”现场。

综上所述,5G从标准制定到商用,之间的跨度非常短,成为群雄逐鹿之地。

当然,这并不代表5G的普及速度会很快。相反,笔者认为,5G的普及速度会在全球范围内相当参差不齐。而这其中,中国必然会是毫无争议的领导者。

5G技术,为什么中国能行?

笔者认为,中国在5G投资上有其他国家无法比拟的三大优势。

第一,也是最大的优势,来自于中国特有的国家决策机制。前文说道,5G的投资数额巨大,短期回报率不高,国外的电信运营商投资不是特别积极,即使投资也是迫于竞争或者政府的压力。

但于此同时,国外的电信运营商也有来自其他股东的压力,在投资决策中要兼顾长期战略和短期效益,因此常常患得患失,顾此失彼。而中国的电信运营商都是国有企业,最大的股东是国家,在决策上可以真正做到只考虑长远的战略,不被短期效益束缚手脚。

当年,中国正是通过这样的决策机制,建设成了世界上最发达的基础设施,为中国经济的腾飞打下了最重要的基石。同样,未来几年中国几乎可以毫无悬念地建设成世界上技术最先进、规模最大、覆盖面最广的5G网络,为中国的科技腾飞再做好铺垫工作。纵观世界,没有哪个国家能如此有效地执行这一战略。

第二,是中国的技术优势。华为是5G科技的绝对领导者,远远地把竞争对手甩在了后面。笔者曾从华为欧洲销售的负责人那里当面了解到,华为建设5G的成本仅为竞争对手诺基亚和爱立信的一半甚至更低,而且性能更好。例如,华为是前面说到的多输入多输出天线系统的绝对领导者。华为助力的中国5G建设也在技术上占领了制高点。

第三,是中国占据了5G升级比较高的起点。前文所述,5G需要高密度的天线系统布局和大量的光缆传输网络,关于这两部分的投资,中国正好在4G建设的时候就已完成了相当一部分了。值得关注的是,韩国和日本同样具备这个优势,中日韩是目前世界上光缆网络和基站密度最好的三个国家。也因此,中日韩在5G的建设上会相对比较快。届时,中国的消费者和企业可以享受到前端、中端、后端的每个部分都是货真价实5G网络所带来的好处和便利。

反观欧美,各自有各自的问题。美国5G建设面临的最大挑战是,5G频谱中最好的一段——6 GHz 以下频段(Sub-6GHz)因历史原因被美国军方在很早之前就开始占用,只剩下毫米波(mmWave,也就是30 - 300GHz频段)可供商用5G应用使用。

相比较于6GHz以下频段而言,毫米波穿透力更差,为提高覆盖广度所需的投资要多得多,这便成为美国5G建设的硬伤,暂时还没有很好的解决办法。为此美国电信运营商头疼不已,出于无奈,只好大力下注毫米波技术。相比之下,中国的5G建设就是用的6 GHz 以下频段,这也是多数国家5G建设的标准配置。

至于欧洲,主要问题就是钱,准确地说是没钱。欧洲电信行业因为长期严格的监管,盈利能力几乎世界最低,欧洲企业因此也没什么多余的钱投资网络建设。欧洲的电信网络质量在4G阶段就已经全面落后于中美。笔者在英国每天半个小时的火车上班路程,无线数据信号要断至少5次,不得不唏嘘欧洲基础设施之落后。

没钱的欧洲电信企业,更没有动力去积极地投资5G,尤其是在回报可能不佳的情况下。从已宣布投入5G建设计划的欧洲企业来看,多数也仅仅是在投资前端的无线接入网络,推出5G频谱,增加网络密度,但建设速度会相对比较慢,相当于走一步看一步的观望态度。

而后端的核心网络,现在的欧洲企业还没有资源去投资,只能以后再说。所以,欧洲的5G可以说是“挂羊头,卖狗肉”,卖的仅仅是5G的频谱,那些5G真正的网络切分、软硬件分离、节省成本等5G特性,欧洲人民就无福消受了。现在,欧洲的电信公司都会对自己的消费者宣称已提供5G服务,消费者手机上的信号标识也会变成5G,典型的形式大于内容。

综上所述,中国在5G时代在各方面有其他国家无可比拟的优势。这就是为何,笔者如此确信,中国一定是全球5G的领导者,无论其他国家的口号喊得有多么响。

 

5G的机会在哪里?

前面说到,谈5G的商业模式为时过早,因为现在并无法想象。历史上很多科技都有类似的经历。例如互联网,起初一定不会有人想到有朝一日,谷歌、亚马逊、腾讯、阿里巴巴这样的企业会出现。

甚至更早些汽车刚出现的时候,连造车的公司自己也觉得市场顶多也就几百台汽车的需求,更别说预计到汽车行业对世界面貌和人类生活的改变。所以,在一个划时代基础技术的出现时,人们是无法预见这项技术普及之后所带来的深远影响的。5G也会是这样一个例子,真的当高速、实时的网络变得如空气般无处不在的时,很多我们当下还无法想象的应用场景就会应运而生。

所以,关于5G可能引爆的商业模式,笔者只能权当消遣般地猜测一番。首先是无人驾驶汽车,这是可以把5G高速、实时、可靠的技术优势发挥得淋漓尽致的一个应用场景。其次是物联网(Internet of Things, IoTs),也就是世界上的所有电子设备都可以实现互联,甚至连人也变成IoT上面的一个节点。这明显在第一代PC互联网和第二代移动互联网的基础上把互联网的概念拓展到了最大的范畴。所以IoT也常常被称作“万物互联”。

无论是工业还是家庭,甚至一个快餐店的厨房里面的冰箱、烤箱和炸锅之间也可以互相交流,提前启动、提前预热能节省时间。另外,远程控制也值得关注,应用场景包括无人机、恶劣和极端环境下(例如油井、矿山、极地等)机器设备的操作,甚至是远程医疗诊断和手术等等。

对于电信企业来说,可能这些场景都会形成一个单独收费的模式,利用网络切分技术设置专网,专门收费。甚至将来在电信行业可能会出现网络和零售分离的情况,正如今天的电力和燃气行业。

那么5G会对各行各业带来什么样的影响呢?又孕育了何种投资机会呢?

首先,5G推行过程中收益最大的,必定是铁塔行业,无论中外。从前面技术部分的介绍可以看出,无线接入网络建设中对网络设备密度的提升,基本是必经之路,而且是各国5G建设的第一步。不光原有的基站利用率会进一步提升,更多的基站和室内分布系统会建设起来。这都会在若干年内提升铁塔行业的现金流、利润率甚至议价能力。

然后需要提及的行业还有电信行业。前文说,电信行业要投入大量的资金,5G投资数额大,还很可能看不到回报,大多是为了竞争压力和政府压力而投资,所以电信行业相对压力比较大,尤其是5G商用开始的那几年。

再次是电信设备行业。5G的电信设备基本被华为、诺基亚和爱立信三家掌控。前面提到,华为技术和成本的优势巨大,即使华为在海外受阻,诺基亚和爱立信也依然没有机会。原因很简单,华为和竞争对手之争,战场在欧洲,而欧洲电信企业缺钱。即便华为在欧洲受阻,欧洲电信企业也不会做冤大头去花双倍的钱去建设5G,相反,笔者判断,他们一定会推迟或者放缓5G的建设,以保证总体资本支出的可控。

正如知名投资人、人工智能专家吴军所言:从1G到2G,是从模拟电路到数字电路的进化,让摩托罗拉取代了AT&T。从2G到3G,则是语音通信到数字通信,缔造了诺基亚。从3G到4G,实现了移动通信网络和传统电信网络的融合,成就了高通、苹果和谷歌。从4G到5G,则可以实现移动互联网和有线互联网的彻底融合,华为很可能是最大的赢家。

同时,我们还需要关注通信光缆业务。通信光缆的生产和施工的企业,在光缆建设还没有完成的国家和地区,会在未来若干年享受比较好的增长。比如在美国,各大电信运营商都公布了大量的光缆建设工程。

另外,智能手机行业不得不提。5G并不能改变智能手机市场已经饱和的现状,但5G技术的要求会提升智能手机里面特定零部件的价值。值得一提的是5G基带芯片产业,基本已经整合为华为和高通的天下了。

除了基带芯片,5G技术的发展对于其他芯片行业也有深远的影响。5G必然推动自动驾驶和电动汽车的发展。而自动驾驶需要更多更强大的GPU,英特尔非常想挤入英伟达和超微寡头垄断的这个市场。

再例如,5G下的物联网里面的设备会比以前高出几个数量级,芯片能耗必须极低,否则电池更换会是个很头疼的问题。而今天用于手机的芯片还都达不到这个要求,这为解决这个能量管理难题的芯片公司提供了机会。

最后,笔者必须强调,最值得期待的是5G普及之后激发的人类创造性,是那些我们现在还无法想象的应用场景。届时也会出现很多服务于这些场景的新公司,或许会出现谷歌、微软这样的大公司,专注于成为万物互联时代的搜索引擎、操作系统和设备制造商。所以,5G可能触发人类按下创造力革命的按钮,在这场通信大变革中,孕育出创新性大激发所带来的巨大投资机会。

 

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