中国正式发放5G牌照 详细对比中美两国5G实力

今天,中国5G商用走进新里程:工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,中国也成为继韩国、美国、瑞士、英国后,第五个正式商用5G的国家。

按照之前的规划,中国原定于2020年开启5G商用。如今商用5G的时间表从2020年提前到2019年,意在抢占5G先机。

全球不少国家都对5G发展寄予厚望,争取进入5G第一波商用。对此,中国TD产业联盟秘书长杨骅解释说,当一国发放5G牌照,产业界就会投入该国市场,满足其市场的需求,为其开发产品,形成产业上的优势,进而形成商业应用上的优势。因此,各国都希望通过发放牌照来聚集产业资源。

美国对华为的禁令一定程度上是5G竞赛。美国对5G志在必得,特朗普曾说:“在5G这个强大的未来产业中,我们不能允许任何国家超过美国……”正如德勤在5G报告中所说,5G将是未来10年的最大机遇:5G不仅是4G的扩展,而是让几乎任何类型的数十亿设备以及数据的连接和交互成为可能,从而引领消费者、行业和政府,走向生产力和创新的新领域。

作为最早进行5G研发的国家之一,美国具备一定的技术优势,但在商业化落地上,中国、韩国等经济体在这几年表现得更为亮眼。起了个大早却赶了个晚集,美国并不甘心。为此,美国政策制定者重视并加大对无线通信网络的大规模投资,美国过去一年已经领先于韩国,从2018年的第三名升至与中国并列第一。

而今,中国5G商用牌照正式发布,为整个产业链加速发展添加了催化剂。中美两国5G实力如何呢?我们将从外部环境、5G上游、中游、下游等维度进行详细对比。

环境:政策、频谱、标准/专利

政府扶持力度

在5G网络建设过程中,由于需要大量资金投入,运营商都面临着巨大的成本压力。因此,在行业发展的初期,不想付太多试错成本的运营商并不会过于主动。为了能推动运营商建设更多的基站,政府通过战略制定、出台政策法规、给予直接补助或间接来降低运营商的成本,减轻其压力。

为促进美国在5G技术方面的优势,美国联邦通信委员会(FCC)推行了一项全面战略,该战略有如下关键内容:
1、将更多频谱推向市场:高频段中,FCC将拍卖高频段作为优先事项,已完成28 GHz频谱拍卖,并将拍卖24、37、39、47GHz频段;并加快中频段、低频段及未授权频段的研究与创新。

2、更新基础设施政策:FCC加快联邦政府和州政府对小型蜂窝网络的审查,这将减少联邦政府在部署5G所需的小型蜂窝网络基础设施(相对于大型蜂窝塔)方面的监管障碍;另外,FCC禁止了那些有可能阻碍5G部署的短视的市政路障(short-sighted municipalroadblocks),并给各州和地方一个合理的期限来审批小型蜂窝基础设施的选址申请。

3、修订过时的法规:恢复互联网自由令(Restoring Internet Freedom Order),为互联网提供商制定了一致的国家政策;更新关于将新的网络设备安装到公用电线杆上的规定以降低成本,加快5G回传部署的进程;更新高速专用服务的规则,在适当的时候提高费率以鼓励对现代光纤网络的投资;另外FCC提议,应当确保美国5G通信网络或通信供应链的完整性,禁止用纳税人的钱采购可能威胁美国国家安全的设备或服务。

4、鼓励企业投资5G网络:为解决美国乡村网络投入少的难题,美国FCC宣布成立一个规模204亿美元的乡村数字机遇基金,未来十年投入乡村宽带网络。FCC主席Ajit Pai表示,该基金要将高速宽带带给美国乡村的多达400万家庭。此外,特朗普也推出了一项投资计划:在无线工业投入2750亿美元建设5G网络。

中国将5G商用列入国家年度重点工作。2017年政府工作报告指出:“全面实施战略性新兴产业发展规划,加快新材料、人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化,做大做强产业集群。”这是政府工作报告首次提到”第五代移动通信技术(5G)“。这一次政府工作报告专门提到5G,体现了国家对于发展5G的决心,上升到了国策。

2017年11月,工信部正式发布了5G系统频率使用规划,将3.5GHz、4.8GHz频段作为我国5G系统掀起部署的主要频段。

2018年3月2日,工信部又提出进一步加快5G系统频谱的规划进度,除了中频段指标之外,还要求提出毫米波、物联网、工业互联网、车联网的技术指标。2018年3月开幕的十三届全国人大一次会议上,国务院总理在进行政府工作报告时提出,加大提速降费力度,2018年取消流量漫游费,移动网络流量资费年内至少降低30%。政府层面引导性降费以及改变收费方式,倒逼通信产业链上各环节加速提高运营效率、提升网络供给能力;资费降低带来流量增长,产值增长推动需求升级。此次降价的总体要求实质上将促进4G剩余空间的渗透(目前渗透率约65%),同时为5G时代的到来奠定市场认知基础。

另外,中央部门早已于去年推出了5G减税政策,监管层还在不断推出围绕5G应用的优惠政策,各省市区已争相出台有关5G的支持政策。以江苏省政府的发文为例,其推出的“十二条”举措重点就在于推动5G抢位发展。

频谱

5G发展,频谱先行。频谱作为5G发展的稀缺资源,5G频谱划分将直接影响5G商用进程,一直是国际关注的焦点。为了移动宽带、低时延、超大规模组网三大应用场景,5G系统在规划之初就确定了“全频段”,需要从高频、中频、低频统筹规划。

美国是5G的先行者,押注网红700MHz和28GHz,分别对应室外广覆盖和室内热点的局域覆盖,重点发展28GHz毫米波。
低频段:600MHz,在2017年4月,美国已经完成拍卖。
中频段:3.4GHz-4.2GHz
高频段:28GHz和24GHz,计划在今年11月先后拍卖。

中低频谱是美国发展5G的“困难”所在。由于历史的原因,目前美国6GHz以下的频段全部归军方使用,这直接促使美国在进行5G试验和商用部署时只能使用毫米波。毫米波相比6GHz以下频段,在覆盖范围上的劣势十分明显。与此相应,使用毫米波,会需要更高的5G建网成本。此前,美国在毫米波和低于6GHz频段进行了5G网络覆盖试验,在洛杉矶相对平坦的地区相同极点高度上部署之后,100Mbps和1Gbps速率下的覆盖半径均有着数倍的差距。

中国目前也已完成对三大运营商的频谱划分(见上表),拥有5G牌照的广电有700MHz频谱资源。
低频段:已在2G、4G等占用。
中频段:3.5GHz因为有利于信号覆盖,被多国视为5G网络的先锋频段。中国已经在去年11月,率先将3.3-3.6GHz和4.8-5GHz中频段频谱划分给5G,将是我国先期部署的主要频段。3.3-3.6GHz这一频段产业链相对成熟,能够在现网基础上做连续覆盖,虽然还有一些困难,但都可以克服。但4.8-5GHz频段成熟度较低。
高频段:我国将以24GHz作为主要毫米波频段,已开始征集24.75-27.5GHz、37-42.5GHz或其他毫米波频段5G系统频率规划的意见,但前期并不部署。

另一方面,就频谱的获得方式和收费而言中美之间也存在较大的差异。美国频谱都是通过拍卖获得的,黄金频率堪称天价。2017年,美国600MHz频频谱刚刚拍出了高达200亿美元的天价,今年11月,FCC还将陆续拍卖28GHz频谱和24GHz频谱,预计美国运营商又将为此多花数百亿美元。羊毛出在羊身上,这些5G投资无疑最终将提高美国民众使用5G的门槛。中国的频谱由工信部直接划拨的,虽然也收费,但对5G频率占用费标准实行“头三年减免,后三年逐步到位”的优惠政策,即自5G频谱使用许可证发放之日起,第一年至第三年免收无线电频率占用费。

标准、专利

已成为国际标准的重点内容。

在专利方面,根据最近在ETSI官方网站上搜索的结果,到2018年6月14日,包括华为,爱立信,三星,夏普和英特尔在内的10家企业已宣布5,401个系列的5G标准专利。

5G NR领域申报的标准专利累计数量已达到5,124(见表1)。根据申报的5G标准专利持有人,拥有1000多个5G NR标准专利是:华为,爱立信和三星,其中华为排名第一,拥有1481项申报专利(28.90%),爱立信排名第二1134项申报专利(22.13%),三星申请专利的数量为1038项(20.26%)排名第三。


在5G新核心网领域(见表2),目前仅有三家企业(华为,LG和ETRI)共拥有277个标准专利,其中华为排名第一,拥有214项申报专利(77.26%),LG排名第二,拥有49项(17.69%),ETRI排名第三,拥有14项(5.05%)

从上面的的数据上,华为在专利貌似处于领先地位。但是高通则在基带和控制上的专利优势比较明显,它拥有垄断性专利优势的CDMA,而CDMA在5G中又颇有影响力。在5G专利拥有数量方面,高通占据15%的专利,三星拥有13%,诺基亚也坐拥11%,爱立信拥有8%,而以华为、中兴等为代表的国产厂商,合计获得了全球5G基础专利数量超过20%。虽有20%的数据,但5G的专利分为必要标准专利和非必要专利,高通手握的15%的专利很多都是必要标准专利,而华为等中国厂商手握的20%的专利很多都是非必要专利。非必要专利即意味着在实现组网时,是可以绕过的,不一定要使用。

高通由于“必要标准专利”,它也制定了一些5G专利费标准。完全使用高通移动网络核心专利:单模5G手机收取手机整机售价的2.275%,多模5G手机(3G/4G/5G)收取3.25%;非完全使用高通移动网络专利:单模5G手机收取4%,多模5G手机收取5%。这样来算,目前国内手机厂商大部份都要交5%的“高通税”,预计将超过30亿美元。

上游:移动通信基础设施

网络

针对5G网络的建设和部署架构,3GPP定义了非独立组网(NSA)和独立组网(SA)两种标准选项。

5G独立组网(SA),采用端到端的5G网络架构,从终端、无线新空口到核心网都采用5G相关标准,支持5G各类接口,实现5G各项功能,提供5G服务。5G独立部署方式(SA)是5G的最终目标部署方案。5G非独立组网(NSA),非独立组网指的是使用现有的4G基础设施,进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据,其控制信令仍通过4G网络传输。4G/5G融合部署方式(NSA)是5G的过渡方案。

目前中美都倾向于采用NSA部署方式。虽然之前国内有运营商提出优先选择独立组网SA方案,但由于SA独立组网,成本大,难度高,进度慢,后来调整为“同步推进NSA和SA发展”。

基站

在频谱拍卖后,获得牌照的运营商还需要建设大量新型基站,才能开始提供5G服务。

据德勤报告显示,从2015年至2018年,中国在5G无线网络布局方面的投资规模远远高于美国,差距达到240亿美元。中国目前支持5G通信的基站是美国的10倍多。过去三年,中国新建了35万个基站(含4G),而美国仅仅新建了3万个,也就是说,目前中国每一万人拥有基站的数量已经超过14个,而美国的这一数字只有不到5个。另外,在中国装设必要设备以增载5G的费用可能比美国便宜约35%。

然而,在美国,基站的建设一直是其弱势,这和美国的私有土地制度有很大的关系。由于土地是私有的,运营商在建设基站时需要很高的沟通成本。而且,美国运营商在不同州进行网络建设时,也会涉及到州政府拥有的土地,而这需要多方面的政策来进行支持。

中国基建在世界上有一个很响亮的称号,叫做“基建狂魔”。身为基建狂魔,如今国内各地都在抓紧5G基站的部署工作。一组数据显示,其中广东省、江西省、上海市、天津市、重庆市、武汉市将在2020年底前,预计完成规划的5G基站建设数分别为7298座、20000座、10000座、10000座、12000座、30224座(27224座微站+3000宏站),再加上太原市预计2035年前完成建设的6216座宏站,合计95738座。这意味着,今年和明年这两年内,国内首批5G基站建设省市将有十万基站陆续拔地而起。

设备供应商

为发展5G,移动运营商首先需把网络基础设施升级为5G设备。而目前主要的5G设备商有中国的华为和中兴、瑞典的爱立信和芬兰的诺基亚。

在5G的整体设备生产组网之中,美国的通信制造业只有思科一家可以生产5G组网需要的核心网和传输网产品,而没有企业可以生产5G接入网部分(也就是大家常说的基站部分)。

最开始的时候,其实美国也有一些比较强的企业是生产通信设备的,诸如高通、摩托罗拉、朗讯,还有也勉强可以划到美国圈子里的加拿大的电信业企业--北电。不过,高通在2G时代为了推广自己的CDMA技术,把通信设备生产卖给了欧洲的爱立信而推出了移动通信设备的生产;摩托罗拉移动在2011年被谷歌收购后又转卖给了中国的联想公司,它的无线部门被当时的诺基亚西门子收购,也就是现在的诺基亚;北电破产,破产之前已经将3G业务出售给了阿尔卡特,而其余无线部分卖给了爱立信;朗讯被阿尔卡特收购,后来阿尔卡特朗讯又被诺基亚收购。可以看到,不知不觉之间,欧洲的爱立信和诺基亚完成了对美国移动通信设备商的无线业务的收购。

现在整体上美国没有设备商可以生产5G需要的无线接入网部分的设备,所以美国运营商组网在拒绝了中国的中兴、华为等通信业企业之后,就只能在诺基亚和爱立信,还有三星之间选择了。

中游:移动通信运营商服务

运营商

美国近期来前有“假5G”事件,后有特朗普的“一定要赢”,而AT&T、Verizon、Sprint和T-Mobile四大运营商的5G争夺大战也已开打,5G建设的声势可谓浩大。

AT&T于2018年12月宣布在美国12个城市试点5G网络,并且将在2019年扩大服务范围。其在去年将4G网络当中最好的4G LTE网络,升级为“5G E”,也就是所谓的“假5G事件”。因此,AT&T被指责并非真正提供5G网络服务,对此AT&T计划今年将该服务覆盖至超400个市场,为真正的5G部署做准备。

Verizon是最早商用5G服务的运营商。早在2018年10月1日,Verizon在美国4个城市就推出了全球首个5G商用服务“5G Home”,主要是为家庭提供无线宽带服务。但其在1月31日宣布将暂停拓展5G商用服务,因为此前为了抢得先机使用的5G硬件并非行业标准,基于标准的5G家庭硬件要到2019年下半年才会推出。

Sprint于今年5月31日宣布正式启动5G网络商用,首批城市包括亚特兰大、达拉斯-华玆堡市、休斯顿和堪萨斯城等地区,而且在接下来的几周Sprint会向芝加哥,洛杉矶,纽约,凤凰城和华盛顿特区等城市拓展5G网络。

T-Mobile早前宣布2020年将实现5G的全国覆盖。其在2018年已经将移动5G服务推向了30个城市,预计在2019年的下半年真正进行5G商用化。到2021年,T-Mobile计划覆盖美国三分之二的人口。

目前T-Mobile和Sprint这两家运营商正在计划合并,成立新的运营商New T-Mobile,如果最终合并成功,其用户规模可能会超过第一大运营商AT&T,未来美国电信市场的局面也会发生一定的变化,另外两家的基站和频谱资源在一定程度上也会互补,对5G的建设有很大的益处。

表面看来这场5G大战,美国四大运营商打得如火如荼。但一些分析师表示,美国在这方面是 “雷声大雨点小”,运营商虽在高呼建设5G,但却并没有投入之前预期的那么多费用。德勤的报告显示,美国装设增载5G的必要设备所需的费用可能要比中国贵约35%。另外由于设备供应商的束缚,美国在这一环节的产业链中较为被动。另外现在仍处于5G的发展时期,许多标准还没有确定下来,运营商对于5G建设的投入态度还是比较犹豫。

再看中国这边,近几年,国内三大运营商都在积极布局5G网络建设。早在2018年12月,工信部就向三大运营商发放了5G网络试验牌照,三大运营商已经在各地开展了5G外场测试。仅在2019年,中国移动计划完成5G基站建设3万至5万个,5G投资约172亿元;中国电信5G基站建设计划为2万个,5G投资额为90亿元;中国联通计划投资60亿至80亿元。

中国移动于2016年2月就率先建立了5G联合创新中心,开始研究4G向5G的技术演进和实现,目前已在在5个规模实验和12个应用示范的城市开展了5G应用建设,还测试覆盖了40多个城市。其表示将在2019年进行大规模5G商用试验,并在2020年推出5G商用服务。

中国联通在2018年4月宣布了5G规模试点计划,并且已经开始在16座城市做5G试点。近期,联通还宣布推出7+33+n的5G网络部署计划,即在北京、上海、广州、深圳、南京、杭州、雄安7个城市城区连续覆盖,在33个城市实现热点区域覆盖,在n个城市定制5G网中专网,搭建各种行业应用场景,此外还宣布成立了5G应用创新联盟和5G国际合作联盟。

中国电信于2018年12月在成都建成了全国最大规模的5G应用示范网,推出真正面向公众体验和产业应用的全国第一辆5G公交车。2019年1月25日,中国电信携手成都东站和华为公司,建成全国首个5G车站,并完成了业内第一辆全网通5G应急通信车的发布。获得5G牌照后,中国电信表示将在17个5G创新示范城市的基础之上,迅速扩大至40多个城市和区域。

除了三大传统运营商外,中国广电此次也获得了一张5G牌照,这意味着今后将有四家运营商为消费者提供5G服务。

中国广电此次拿到5G牌照进入移动通信领域,可以提供全新的业务增长点,而且还能更好的与传统业务融合。例如通过5G网络,广电可以建立新的内容分发平台,实现高清/4K超高清电视直播等。

下游:终端及应用场景

终端是5G产业链里面非常重要的一环,它对用户的体验起着关键的作用。根据三大应用场景的差异表现出来的终端形态也有所变化。eMBB场景下的5G终端类型包括CPE、手机、AR/R、笔记本电脑、平板、无人机等;URLLC场景下的5G终端类型包括智能监控设备车载终端、机器人、医疗设备、工业制造及检测设备等;mMTC场景下的5G终端类型包括水电气表终端、物流跟踪器、家居智能电器、智能可穿戴设备、智能检测设备等。

华为正在努力推动细分行业的应用,其于4月份发布了一款专为汽车行业设计的5G通信硬件——MH5000。

除终端厂商以外,运营商也在促进5G终端的应用。中国移动定制了5G网络领航者计划,全面启动5G规模试验网建设,并计划在2019年上半年推出5G智能手机和首批中国移动自主品牌5G终端产品;中国电信在2019年第三季度发布试商用机,端到端网络和业务测试2500+台;中国联通5G智能手机测试机首批已正式交付,希望到2019年第四季度,能实现5G商用终端大规模上市。

美国运营商方面AT&T去年推出一款基于标准毫米波的移动5G智能手机设备,NETGEAR Nightawk(夜鹰)5G移动热点,其使用高通Snapdragon X50 5G调制解调器的,该设备将专门用于AT&T的移动5G网络;Sprint宣布将与HTC合作,于2019年上半年将5G移动智能集线器推向市场;Verizon和联想推出了5G升级智能手机,此外还计划与三星合作开发5G智能手机,于2019年上半年推出“三星Galaxy S10 5G3”。

手机厂商方面,中国的华为、OPPO、小米等智能手机在此之前纷纷推出了自己的5G智能手机,其中华为已经发布了4款5G CPE产品,是发布数量最多的一家厂商。而美国著名的苹果公司则打算将5G手机的发布推迟到2020年,苹果正等待移动运营商解决2019年5G推出后的所有问题,并更希望消费者在5G苹果手机发布前先有过5G的体验。

5G的飞速将与人工智能、自动驾驶等领域的紧密相结合,可以在一定程度上提升现有的行业水平,也会催生出更多像VR/AR、智能家居、智慧医疗等的新兴产业。

结语

现在,5G角逐正酣,未来网络的竞争却已拉开了序幕。在5G前进的道路上,中国在某些方面虽然领先于美国,但是我们也要看到自己的短板,由于在信息领域缺少核心技术,因此依然受制于美国,包括芯片和安卓操作系、微软操作系统等。对此,如同刘韵洁院士对产业界的呼吁“聚焦未来网络、人工智能等国家重大战略,开展体制机制创新,针对信息核心技术展开攻关,取得顶天立地的重大成果”。

参考文献:1.http://www.yuanshihui.cn/detail/47fcc9cb2546b342376ea7ed
2.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1626272227723394438&wfr=spider&for=pc
3.http://www.sohu.com/a/316308570_570238
4.http://www.qianjia.com/html/2018-08/17_302251.html
5.http://www.xinhuanet.com//fortune/2019-04/29/c_1124430049.htm

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SDNLAB君 发表于19-06-06
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