研究了通信领域50年的历史,告诉你为什么5G是新基建之首

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2020年3月4日,在中共中央政治局常务委员会召开的会议上,决策层强调,“要加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设,其中要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度”。“新基建”的概念开始被社会广泛关注。

4月20日国家发改委新闻发布会上,首次明确了“新基建”的范围,其中包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施三个方面。其中,信息基础设施包括以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施;以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施;以智能交通基础设施、智慧能源基础设施为主的融合基础设施;以及以重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施为代表的创新基础设施等。

与过去直接投资“铁公基”不同,新基建不再片面强调单纯依靠投资拉动经济增长,避免“大水漫灌”的经济刺激方式,更加重视投资对经济内生增长的拉动作用。

在此次新基建中,5G被提到首要位置。5G为何如此重要,因为作为通信基础设施,其技术领先性对国家经济发展有着深远的影响。

在5G之前,上一个被提升到国家战略高度的通信战略,是1993年克林顿时期的“国家信息基础设施”工程战略,又称“信息高速公路”战略。信息高速公路战略来自于克林顿的总统竞选文件《复兴美国的设想》:“50年代在全美建立的高速公路网,使美国在以后的20年取得了前所未有的发展。为了使美国再度繁荣,就要建设21世纪的‘道路’,它将使美国人得到就业机会,将使美国经济高速增长。”

该战略的主要的措施是,计划投资4000亿美元,用20年时间,通过光缆或电缆把政府机构、科研单位、企业、图书馆、学校、商店以及家家户户的计算机连接起来,最大限度地实现信息共享。信息高速公路战略使美国公司处于信息产业链的最顶端,并牢牢控制着互联网的基础设施,如负责互连网域名解析的IPv4根服务器(互联网最底层的设施)全球共有13台,其中9台由美国管理,说美国控制着互联网的命脉也不为过。

因此,5G作为新一代的通信基础设施,被提升到新基建的首位,有着重要的现实意义。

01 电信投资是拉动经济增长的有效手段

作为基础设施的重要组成部分,电信产业覆盖较长的产业链,通过投资刺激,在经济下行阶段,能够有效拉动经济增长。

我们看2003~2017年中国电信固定资产投资对GDP增长的贡献率。如图 1所示,2003年光纤宽带的大幅投资,对GDP的贡献率达到6.56%。2008年末,我国受到美国经济危机波及经济增速下滑,但我们看到,2008年电信投资对经济的拉动作用,略高于2007年,说明经济下滑阶段,电信投资的经济拉动作用,仍然较为显著。

图 1 电信投资对GDP增长的贡献率

2009年我国利用3G升级的机会,直接投资1609亿元用于3G建设,拉动国内近6000亿元的间接投资,带动直接消费364亿元,创造直接就业岗位26万个,对GDP增长的贡献率达到4.93%。在3G产业投资的拉动下,我国2009、2010年经济增速回升。

02  通信技术的历次变革,都会催生新的行业巨头

在通信技术的历次变革之中,不仅催生了全新的产业,也充满了各国针对通信标准的争夺。在中国企业的产业升级中,很少有像通信领域的企业,能够在短时间完成追赶,并在部分领域实现超越。

1G时代,中国企业的基础几乎为零,完全引进国际技术,到3G、4G时代中国企业开始有所话语权,而到5G时代,中国企业在标准制定上已具有不可忽视的影响力。

1G网络从20世纪70年代开始商用,只能以模拟信号的方式传送语音。虽然1G网络存在很多缺陷,但是1G网络第一次赋予电话移动性,大大丰富了电话的使用场景,使手机成为一个新的消费品类而存在,并影响至今。

1G网络时代由于带宽极低,可提供的连接数低,对商业创新的整体推动较小,涌现出的企业是与1G网络直接相关的电信运营商、设备制造商、手机制造商等企业,欧美企业是这个领域绝对的主宰。

与移动网络同步发展的是有线互联网,20世纪90年代,人们首次实现了计算机在全球范围的互联互通。当时采用的是拨号网络,接入带宽低、连接数较高、时延高,网络以文字和简单的图片传输为主。所以这一时期,网络应用侧重于提供一站式服务的门户网站。如当时的雅虎,网景、AOL的名气丝毫不亚于今天的苹果、优步。这一时期,美国企业依然占据行业的制高点。

在有线网络发展的同时,无线网络也在不停的进步。2G网络在20世纪90年代初开始商业化应用。由于2G网络的抗干扰能力大幅增强,数字信号使得手机首次可以采用WAP的方式接入互联网,尽管2G的连接速度最高只有384Kb,但依然使得手机可以获得部分电脑才具备的功能,此时移动应用开始初现端倪。手机QQ等轻量级的应用软件开始出现。

 

但此时互联企业的重心依然在性能更为强悍的PC端。这是因为光纤的大量铺设使得入户带宽大幅提高,有线宽带开始普及。海量的信息让用户已不满足于只浏览门户网站,人们需要一个可以快速检索网络信息的工具,这带来了搜索引擎的繁荣,谷歌一度成为硅谷最耀眼的企业。

此时信息和服务型企业,开始超越操作系统、运营商、设备制造商,成为新的增长点。开源软件开始盛行,独家的专利已不是企业获得竞争优势的唯一要素,企业的商业模式、数据资产开始发挥更为重要的作用,这使得拥有庞大市场的企业开始在竞争中获得独特的优势。

这一时期,中国信息科技企业开始崛起,我们在和国际巨头的竞争中,至少能够在本土市场取得胜利,如淘宝和eBay、QQ和MSN,虽然在核心技术上仍处于劣势,但是依靠更贴近国内用户习惯的商业模式,在国内市场取得了胜利。

在有线宽带高速发展的同时,无线网络在21世纪初迎来了3G时代。与2G相比,3G网络的带宽大大提高理论最大速度可以达到100Mb,无线网络迎来了多媒体时代,手机摆脱了WAP网络,在数据浏览的体验上,终于可以实现和电脑近乎同等的体验,图片、动画、视频都可以在手机上得以呈现。

 

3G网络的普及中,智能手机软、硬件合一的高端制造模式,开始颠复微笑曲线的产业逻辑,硬件的利润开始回流。苹果公司是这一时期,最具代表性的企业。在3G手机时代之前,美国科技领域最为强大的公司非微软和谷歌莫属,软件和网络服务极低的边际成本,可以支持企业近乎无限的扩张。

而苹果手机的推出,大大改变了产业的逻辑,模组化的高集成设计,软硬件高度融合的产品,复杂的硬件加工工艺,使得iPhone手机一经推出就使苹果公司狂揽全球手机市场70%以上的利润,苹果公司的市值也在3G时代首次超越微软和谷歌,成为美国科技第一股。在智能手机的带动下,App应用开始大量涌现,社交、购物、LBS在这一时期高速发展,国外的Whatsapp、Facebook、国内的微信一时之间成为超级入口。

2013年12月工信部向三大运营商发布4G牌照,标志着4G网络时代的到来。在3G/4G时代移动技术开始挑战传统信息科技企业,拥有3G/4G核心技术的美国高通公司在这一时期成长为世界级的巨头企业,2002年高通的市值尚不及芯片巨头英特尔的20%,而到4G开始推广的2012年,高通的市值曾短暂的超越英特尔(图 2)。

图 2 英特尔与高通市值比较(单位:百万美元)

虽然英特尔依靠人工智能、云计算等高端芯片领域的突破再次反超,但专注于移动市场的高通其市值能长期保持在800亿美元以上的区间,已经奠定了其行业巨头的地位。高通的商业模是将公司收入的25%用于基础技术研发,并将几乎所有的专利技术提供给用户设备授权厂商和系统设备授权厂商,仅专利授权费用就可以为高通带来近百亿美元的收入。

03  5G产业是一次难得的赶超机遇

5G技术相比4G在带宽、连接、时延三个关键指标上得到大幅度提升(图 3),尤其是时延可以降低到1毫秒,这已经满足很多对高速流水线、自动驾驶、高精度机械手臂的操作需求,5G的到来,第一次使得通信技术可以进入工业生产领域,如果说3G、4G更多的是面移动互联网向消费端的渗透,5G将实现移动网络向工业生产端的渗透,向万物互联转变。

图 3 5G应用场景

通信技术变革的制高点是对产业标准的掌控能力,据中国信息通信研究院的统计数据显示,在5G必要专利的声明中,中国企业表现亮眼,华为以1 970项专利技术遥遥领先,中国企业专利数量占专利声明总量的30%。虽然专利声明数量,并不能完全反映企业在该领域的技术实力(企业可能持有某些专利而不声明,专利对行业的影响程度也不能只靠数量来衡量),但和3G、4G时代相比,中国企业在国际通信领域已具有相当的话语权。

图 4 2018 年5G 标准必要专利声明量

2016年11月国际无线标准化机构3GPP会议上,华为主导的PolarCode方案,战胜了高通主推的LDPC方案、法国主推的Turbo 2.0方案,被采纳为5G增强移动宽带(eMBB)场景控制通道编码方案。同时由中国移动牵头联合26家公司提出的SBA网络架构,被3GPP确认为统一基础架构。

04  5G将带来供给侧产业的繁荣

5G技术的战略价值在于,不仅仅是促进通讯技术以及互联网相关产业的发展。其增强移动宽带、海量机器通信和超高可靠低时延通信三项技术指标的大幅提升,创造了多元的应用场景,可以带动一批相关产业的发展。尤其是相对4G技术在消费端的变革,5G在工业领域将发挥更为深远的影响。

物联网有望成为“超级风口”

物联网可能是当前最先受益于5G推动的产业。物联网技术和产业链逐步成熟,边缘计算有望成为下一个风口。Gartner 调研数据显示,84%的企业计划在2021年内将边缘计算纳入企业业务规划。5G对边缘计算的推动,主要在于5G网络下,算力可以更为智能地在数据中心和边缘设备之间进行平衡分配。边缘计算的产业链如图 5所示,主要包括设备制造商、运营商、第三方服务商、最终用户等四个组成部分。

图 5 边缘计算产业链

边缘计算是云计算的一个补充,在技术上具有一定的范围经济性。因此,传统云计算厂商也在集合自身优势积极探索边缘计算的场景。云计算巨头的优势可能会持续巩固。

短视频或挑战传统社交媒体

短视频指在互联网上传播、通常短于5分钟的视频,具有传播性强、创作门槛低、观看成本低和内容宽泛的特点。受到头部KOL的带动,短视频在年轻一代中广受欢迎,尤其是新世代对于自我表达诉求强烈,而短视频的出现极大满足了用户自我表达及情感互动的诉求。根据艾媒咨询对 2006 名网友的调查分析,有接近4成的受访者愿意用短视频代替文字交流,41.3%的受访者表示持观望态度,仅有21.4%的明确表示不愿意。

伴随“高带宽低延迟”特性的5G时代来临,短视频清晰程度有望进一步提升,位于不同地域的用户能通过5G互联互通。相比目前的4G技术,5G的网络传输速率将是4G峰值的100倍,更为流畅的用户体验将使短视频的推广更为容易。

远程医疗有望进入手术等高级阶段

医疗行业本身的信息密度很高,但受制于当前网络传输带宽和时延,医疗行业信息化还主要用于医疗信息的存储、分析上,在远程医疗也主要以咨询、初步诊断为主。

2019年3月,中国移动、华为和中国人民解放军总医院联手,实现了我国首例基于5G的远程脑手术。位于海南的神经外科专家凌至培,跨越近3 000公里,通过中国移动5G网络实时传送的高清视频画面,远程操控手术器械,为北京的一位患者完成了“脑起搏器”植入手术。

通过5G网络的支持,主刀医生可以操作远程手术的微电极控制系统,从手术开始到最后缝合切口,过程不能有任何的卡顿,远程机械臂的动作要和医生动作完全同步,不能有丝毫的迟滞,手术过程中传输的影像需要极高的画质,必须要有庞大的带宽支持。这些技术要求,目前只有5G通信能够满足。

 

自动驾驶瓶颈逐渐消除

与远程医疗的情况类似,5G在高速宽带、连接可靠性和低时延指标上质的改进,对自动驾驶行业也有着深刻的影响。随着英伟达等芯片厂商在算力上的不断提升,传感设备的高时延,已成为掣制自动驾驶发展的主要因素之一。5G网络1毫秒的时延,可以满足汽车在高速行驶时信息采集的需求。

AR/VR将开始普及

据IDC的预测,受益于5G技术的普及,全球AR/VR设备出货量将在2022年达到6890万台,5年间的复合年增长率将达52.5%,超高清化新媒体市场将重新迎来巨大增长。

5G技术的低时延,是影响AR/VR使用体验不可或缺的要素之一。目前AR/VR设备在使用中,常常会产生眩晕的问题,主要原因是网络传输时延造成的画面不同步。人眼的反应时间大约是10毫秒,4G技术大约有20~30毫秒的时延,因此当佩戴者移动或者转动视角时,画面刷新滞后于人眼的反应,就会出现眩晕问题。5G可以将时延降低到1毫秒,大大小于人眼的反应时间,可以基本消除眩晕问题。

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历次通信技术的变革都会产生全新的商用和消费场景,这也是新兴企业实现发展和赶超的机会。在互联网时代,过去认为不可战胜的巨头企业,在移动互联时代渐渐失去掌控力。如何运用5G的商用红利,可能是企业需要思考的战略问题。

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作者: 中国机器人产业网

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