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邬贺铨院士:5G商用,机遇与挑战

日期:2019年06月05日  来源:人民邮电报
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当前,5G全球竞争的序幕已经拉开。世界上许多国家都将5G视为科技竞争的“制高点”,纷纷将5G发展提升到了国家战略的高度。这其中,韩国抢先一步实现了全球5G商用的首发,美国总统特朗普喊出了“5G竞争已开始,美国必须赢”的口号,而中国的5G实力则被视为与美国并列第一。显然,相比以往的3G、4G,5G的重要性史无前例。那么,中国5G的优势和短板分别是什么?中国部署5G究竟该选择NSA还是SA?中国5G发展面临的投资压力如何分解?……针对上述涉及中国5G发展诸多领域的“硬核”问题,中国工程院院士邬贺铨在5G牌照发放前夕接受了《人民邮电》报的独家专访。

5G缘何成为焦点?

眼下,5G的热度一再提高。究其背后的原因,邬贺铨向《人民邮电》报记者指出:其一在于5G是数字经济时代的引擎;其二在于美国等发达国家感受到5G时代中国威胁到了其科技地位。

面对即将到来的数字经济时代,5G将发挥出重要的引擎作用。“5G对经济的贡献和国家的影响十分可观,将比3G、4G高得多”,邬贺铨如是说。来自咨询机构的数据显示,5G到2035年将引领全球经济产出增加4%,规模高达12.4万亿美元;如果将这一数字换算成GDP,那么就是全球增加值新增7%;全球5G产业链将创造3.5万亿美元的增加值,同时创造2200万个工作岗位。预计从2020年至2035年间,5G对全球GDP增长的贡献将相当于与印度同等规模的经济体。

“如果说3G时代,中国才刚刚开始‘露头’;那么5G时代,中国已经在标准化和产业推进方面起到了主导作用,这令发达国家感觉其科技地位受到了威胁”,邬贺铨如是说。也正因为如此,在全球5G商用大幕开启的关键时间节点上,5G成为世界各国竞争的“制高点”。这其中,美国不仅在加快本国5G的发展步伐,而且在“想办法打压中国5G的发展”,促使5G的热度一再提升。

中国5G为何领先?

“准确地讲,中国5G领先是在6GHz以下频段,该频段的系统和终端都走在了全球前列”,邬贺铨特别强调,“而在毫米波频段,中国其实是落后的,美国和韩国相对领先”。

中国5G在特定领域的领先,得益于多年来的厚积薄发,尤其是3G时代的积累。“中国在发展3G时,提出了自己的TD-SCDMA标准,但发达国家都因为抵制而不生产相关设备,促使中国从芯片、终端、基站、仪表乃至网优软件做起,从而为移动通信产业链的建立打下了基础”。3G时代的积累,证明了中国不仅可以提出技术创新的方案,而且也最终能够实现,极大地鼓舞了创新的士气,相应也为5G的技术积累、产业培育打下了坚实的基础。

“中国拥有非常大的移动通信市场,这也是中国5G得以领先的重要原因”,邬贺铨指出。巨大的市场带动了移动通信产业的整体发展,成就了今天在全球通信设备制造领域排名第一的华为以及其他诸多在市场上领先的终端公司。与此相反,昔日通信设备制造巨头们,纷纷在新一代信息技术变革的过程中失去了领先位置。

邬贺铨认为,“中国5G没有必要在名义上抢先,而是应基于中国企业脚踏实地的努力,向用户提供与4G不同的体验,实现比发达国家大得多的商用规模,取得实效”。

毫米波为何滞后?

目前,中国为5G分配了6GHz以下频段,而美国、韩国则率先划分了毫米波频段。那么,中国5G为何没有率先使用毫米波呢?对此,邬贺铨给出了答案:“第一,中国毫米波频段并不是空白,卫星、雷达等已经在使用该频段,重新分配需要协调;第二,中国在该频段的器件差距非常大”。

美国、韩国之所以率先使用毫米波,不仅是为了得到更高的带宽,也在于其使用6GHz以下频段有着客观的“难处”。例如,“美国目前很难协调出2.6GHz~3.5GHz的低频段频谱资源,高频段协调同样也存在挑战”。

对于5G而言,高达20Gbps的峰值速率只有在毫米波的高频段才能实现。“未来中国5G肯定还是要使用毫米波的”,邬贺铨强调。6GHz以下频段,虽然峰值速率低于10Gbps,但优势在于建网比较简单、成本相对低一些。

SA和NSA如何选择?

“只有SA独立组网,才能真正带动中国5G产业的发展”,邬贺铨针对中国5G部署策略给出了这样一个明确的观点。

目前,已经宣布5G商用的美国和韩国,实际上采用的都是NSA非独立组网。所谓NSA,是在4G核心网的基础上,增加5G的基站,用户使用5G终端就可以享受5G的宽带业务。“采用NSA方案,具有部署简单、起步快和投资少的优点,同时终端也只需要支持宽带业务的能力,相对来说更容易生产和制造”,邬贺铨评价道。但是,NSA方案“因为核心网络没有动”,因此无法支持5G的高可靠低时延和大连接这两个特征。

SA,则是新建5G网络,使用5G的核心网、基站以及回程链路等,能够真正满足5G时代工业互联网对于高可靠低时延和大连接的需求。

对于中国5G而言,“未来的方向一定是SA,中国举办的2022年冬奥会,也希望通过部署SA而打造出与众不同的新亮点”。

5G产业的发展,需要通过SA来带动。“如果先走向非独立组网,很可能产业都满足于只要简单提供宽带终端即可的现状,其他5G业务的后续推广难度就会增加,工业互联网的进程也会拖慢”,邬贺铨坦言,“因此,中国5G需要独立组网,尽管也许暂时会慢一点,但未来整个产业都会受益”。

5G热门应用是什么?

“5G的三大应用场景给出的是一个很笼统的方向,现在很难预计未来5G那个业务会更热”,邬贺铨向《人民邮电》报记者表示。

事实上,许多热门的移动互联网应用都是在网络能力具备之后才出现的。例如,3G之初,还没有微信;4G之初,微信也没有引入视频、移动支付等丰富应用;4G网络升级之后,快手等应用变得火爆起来。

“预计5G刚开始商用时,主要以消费类应用为主,包括高清视频、AR/VR等;未来,5G会走向工业化的应用”,邬贺铨指出。值得注意的是,5G采用了开放架构,就像手机一样,未来5G业务和应用能够以类似App的开放方式增加上去。

“5G未来转向以工业应用为主,挑战并不是技术的难题,而是行业间的壁垒,需要垂直行业的紧密合作”,邬贺铨指出。与此相应,电信运营商也面临新的挑战:之前的业务主要面向广大用户,具有共性特点;未来发展5G工业应用,由于不同行业乃至同一个行业的不同企业,都有着个性化的诉求,因此需要提供针对性的个性化服务。

如何应对5G投资压力?

当前,电信运营商正面临着5G投资压力。一方面,5G客观来看需要巨大的投资;另一方面,电信运营商流量和收入的剪刀差越来越大,收入增长面临困难,如何确保5G投资成为业界关心的热点。

“5G投资是面向未来的,当前电信运营商网络建设的投资基本会聚焦到5G上,4G方面投资相应会缩减”,邬贺铨如是说。

5G网络需要更多的基站,相应会带来投资的增加。目前,业界普遍认为5G基站数量将达到4G的4到5倍。对此,邬贺铨认为原因有二:一是5G频率更高,达到与4G相同的覆盖,就需要更多的基站;二是从网络容量上来看,5G要提供给每个用户更高的带宽,就只能缩小蜂窝半径,通过减少用户数来实现。“不过,由于每个5G基站的功率要更低一些,更多的5G基站数,也会因为规模化而带来成本的下降”。

“运营商面临的5G投资压力,其实是整个中国5G产业链的共同挑战”,邬贺铨坦言,“产业链都需要争取5G市场空间,因此即使再难受也要往前冲”。

中国企业的优势和短板何在?

“从芯片、终端、基站到网络和应用等,5G产业链比较长,而芯片本身就是一个产业链”,邬贺铨指出,“其中,以华为为代表的中国企业在5G基站、终端和其他网络设备上处于领先位置”。

芯片自身的产业链,涵盖了设计软件、架构软件、芯片设计、芯片代工线以及封装测试等环节。邬贺铨指出,尽管当前中国企业在芯片设计领域表现不错,但用于芯片设计的EDA工具软件却受制于国外三大巨头,分别是Synopsys和Cadence这两家美国公司以及收购了Mentor的西门子。用于手机的芯片处理器设计,则需要ARM授权。ARM虽然是家日本公司,总部设在英国,但是两个研发中心位于美国,因此受到了美国的制约。

在芯片设计和ARM授权上,“美国禁令给华为带来的问题不大,华为的抗压能力比较强”,邬贺铨特别指出。华为之前取得的EDA工具和ARM授权都是高级版本,华为可以自己修改指令。事实上,华为在利用ARM上已经积累了很多经验,甚至帮助过ARM改进设计,因此华为可以无障碍地使用ARM的V8;未来,华为可以在V8的基础上,用华为自己的技术来进行升级。

在芯片代工线上,目前中芯国际代表了中国最高水平,但目前14nm技术尚待稳定,而5G需要5nm技术,因此面临着严峻挑战。这其中的困难在于,一方面代工线投资巨大,一条代工线需要高达几百亿美元的投资;另一方面即便投资到位,也可能受到瓦森纳协议的限制,美国也绝不会把最先进的技术卖给中国企业。因此,“中国5G目前还无法依靠中芯国际,不得不选择台积电”,邬贺铨坦言。尽管目前,台积电表示并未受到美国禁令的影响,但“美国肯定是不甘心的”。

在终端领域,中国企业的短板在于芯片和操作系统。邬贺铨指出,目前除了华为有自己的芯片以外,其他终端制造商使用的都是高通芯片,因此需要支付高额的专利费,这无疑是一个比较大的负担;与此同时,终端离不开操作系统,而目前的操作系统只有安卓和IOS,IOS只供应苹果手机,而安卓免费的只有很小一部分,主要的应用都需要授权。“眼下,安卓停止给华为授权,这对华为境外的用户影响比较大,无法使用谷歌地图等服务”。目前,华为虽然自研了操作系统,并考虑与安卓兼容,即能承载安卓系的APP,但还需要通过市场检验,因此未来表现有待观察。“但无论如何,华为已经走在中国企业的前面”。

“芯片和终端的短板补齐,并不仅是举国之力的问题,更需要一个能够更好地激发自主创新的环境,从而让企业能够下决心投入,不仅要补短板还要强长板,提升竞争的话语权”,最后邬贺铨特别强调。