大家好,我是军哥。在过去的两年,很多同学都听说了华为,听说了5G。很多同学本来对这些事情不关注,也不知道华为有多厉害,直到美国的一纸禁令下来,我们才知道,原来我们国家竟然也拥有了能让美国都害怕的企业。不得不说,美国的做法真的给华为打了一个最深入人心的广告,特朗普则成为了华为免费聘请的推广大使。在G20开幕前,塞尔维亚社会党副主席接受采访时说了一个故事,说美国代表问他是否还要和华为合作,是否担心信息被中国控制。这副主席也是一个高手,他说他本来还不知道中国的5G技术是最先进的,直到看到你们打压中国企业,他才知道中国已经超越了美国。
这个故事虽然像个段子,但却是已经发生的事实。很多人都比较纳闷,为什么感觉突然之间中国就强大了,突然之间华为就无法阻挡了?美国的科研能力这么强,为什么会败在华为手上呢?这葫芦里面到底装的都是些什么呢?接下来内容比较长,也比较硬核,大家准备好瓜儿饮料,耐心的听我详细解析
【美国科研能力有多强?】
首先,我们要知道美国依然是世界科研能力最强的国家,没有之一。美国依然有世界超一流的大学和人才,科学理论基础雄厚。虽然不想长他人志气,灭自己威风,但美国科研能力强大是不可辩解的事实,很多留学生出国之后都甘愿留在美国,这就是他强大的基础。不过美国驱逐留学生这事儿办的比较迷,也不知道是谁的主意。
在2015年,149个前沿科技领域,美国有143个领域都有核心论文入选,其中108个核心论文数排名第一。相比之下,中国有82个领域有核心论文入选,16个核心论文数排名第一。
在2017年,143个前沿领域中,美国86个排名第一,而中国25个排名第一。
在2019年,137个前沿领域中,美国80个排名第一,中国33个排名第一。
从数据看出,虽然中国在不断的追赶,但目前为止美国依然是科研能力最为强大的国家,中国想要追上美国,还有很远的路要走。很多同学看了这份数据以后有些灰心,我们已经这么努力了,怎么差距还这么大,我们的科技和经济要怎么去超越美国啊。其实这里又涉及到了一个误区,那就是科研能力不等于实用能力,也不等于产业化能力。就比如阿基米德知道,只要有一个足够的支点他就能撬动地球。但是他能做到吗?理论上能,但事实上他做不到。
【科研强不等于产业化强】
拿到5G领域来说,美国的5G科研能力真的不如华为吗?当然不是。
我们所说的华为领先美国,是说5G技术在落地应用之后的领先,而不是说科研方面的领先。科研理论的目的是什么?到最后还不是拿出来造福人类?只有学以致用,才能有他的价值。华为如今代表的是先进通信技术标准合集,它的目的是商业化使用,不是学术验证研究。我们说美国的5G落后,指的是美国设备商在科研到产品化的过程中落后华为,就是说他们虽然知道5G是怎么回事,但却无法快速的应用起来。华为使用和在讨论的mmWave,massive MIMO,全双工,Polar码,V2X,filtered-OFDM等等理论,都不是中国或者华人原创提出,但却是用的最好的。在Polar码上华为的领先是在从学术到落地中,探索速度领先全球,所以才会有将近一半的Polar码标准占比,在对理论的研发应用能力上,华为超过了美国一大截。这与大学和研究机构的科研能力无关,与通信公司产业化过程中的研发技术有关。这里需要注意的是,研发和科研的区别,可以理解为理论和实践,就像是天龙八部里的王语嫣,王语嫣纵然通晓百家武术秘籍,但实战起来就是个菜鸟,只有学以致用,才能够成为一代高手。
【美国能打的通信公司】
我们说美国没有应用研发能力,那么美国的研发能力去哪儿了呢?贝儿实验室时代的AT&T;被华尔街拆分,摩托罗拉和拉尔卡特·朗讯被收购,思科则是科技树不对路,点的网络业务,与5G研发关系不大,所以整体上来看,美国没有一家能打的公司,在华为面前都是弟弟。关于美国的设备商是如何失去竞争力的,他们是怎么被资本玩死的,这是一个非常有趣的课题,如果有机会我也会和大家去详细的说一说,不过今天我们还是主要说5G的事。
目前以代际划分的通信系统,有严重的专利壁垒,先到先得,一步快步步快,美国可是倚仗这个规则占尽便宜,毕竟他们科技最强,别人只能喝他的洗脚水。在5G方面虽然美国也发展很快,但华为已经形成领先,不论是组织能力和研发投入方面,美国的通信公司已经没有了反抗能力,所以美国的政府才会出手,儿子打不过了自然要喊爹。
当然华为的领先也不是全方位全产业链的领先,只是在5G建设时期,需要运营商大规模的采购和铺设网络,而华为就是最好的一个。在射频、天线等领域的竞争还是比较激烈。
没有能打的企业是美国5G落后的原因之一,但却不是其中的根源。我认为美国5G落后有两大根本性原因,一是资本主义的弊端,二是美国军方作死。
【美国为何落后?】
从资本主义的弊端来讲,欧美设备运营商缺乏资金,大部分国家认为5G的投入产出比不高,没有利益驱动的资本主义世界,自然动力严重不足。终端和标准厂商如高通和博通虽然有钱,但术业有专攻,他们毕竟不专业。你让一个程序员写程序做软件可以,但让程序员去造电脑就很为难他了,仅有的头发都掉光也造不出来。美国的频谱拍卖策略以及缺少政府扶持,都使得美国通信公司无力投入研发,相比之下在这一点上华为就可以拼爹,因为中国对华为和中兴等设备商的扶持是显而易见的。
在没有资金和扶持的情况下,就很难拿出资金去支持科研机构去研发。科研机构也是需要吃饭的,他们在这一领域无路可走,因此便转向研究基础理论,导致美国的研发能力下降,基础理论却能一直领先世界。这样做的结果就是,在科研的基础理论和工业应用方面产生了巨大的鸿沟,美国只能将自己的基础理论卖给其他国家,比如日本和韩国,从而扶植起来一大批设备生产商。
美国5G落后的原因有很多,美国国防部也意识到了这一点。他们在《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》一文中,提到了他们认为的最根本的原因,那就是频段分配的错误。他们认为在美国资本驱动的社会,没有任何的错误,所以这口锅只能扣在频段不对的问题上。
美国的频段有什么问题呢?首先我们来科普一下关于频段的知识,因为有些晦涩难懂,我尽量就说的简单一些,如果大家感觉不专业,也请体谅一下。
在通信领域,频段指的是电磁波的频率范围,电磁波频率范围的计量单位就是Hz,就类似于米、吨这种计量的单位。电磁波的传播速度为光速,这不是说电磁波是光,反而光可以说是电磁波所有频率中的一种,此外微波、X射线、红外线、紫外线、伽马射线等等都是电磁波。之所叫电磁波,是因为这种线是有波动的。举个例子,比如在一秒钟内,A线能够波动三次,B线能波动两次,由于他们的时间相同,那么A线一波的长度要长过B线一波的长度,这种波长的差别就是频率的差异。
在5G的可选频段中有Sub-6和毫米波两个选项,这两个选项是各有优劣。频段在30-300GHz称为毫米波,频段在3-4GHz称为Sub-6。频率越高,单位时间内能够传输的数据量也就越大,所以毫米波的传输速度要大于Sub-6。但频率越高的同时,波长就越短,覆盖范围也就越小。同样的基站,毫米波的覆盖范围要大大小于Sub-6。这就相当于两根同样长度的绳子,你弯曲的部分越多,它所伸展的距离就越短,你弯曲的部分越少,到达的距离就越长。
我国的5G网络将会以Sub-6为主,美国刚好相反以毫米波为主。美国国防部之所以认为选择毫米波错误,是因为毫米波容易受到干扰,穿透性极弱,前面如果有一面墙或者有个人,有片树叶,或者在下雨,都会大大影响毫米波的传播。如果你在宿舍里打游戏,总有一个人晃来晃去,导致你网络卡顿,被对手团灭,这个时候这个晃来晃去的人就是害你被团灭的凶手,必须让他请你吃顿饭,才能消心头之恨。这是美国军方指出的问题,其实还有一个问题就是毫米波将会明显地提升网络基站的建设成本,Sub-6建设一个基站就可以搞定的事情,毫米波却需要建两个甚至三个。原本美国的成本就高的离谱,这样一来美国的资本更是不愿意进入5G市场了。
既然毫米波并不适合用在5G领域,不适合用在美国,他为何还要执着的使用毫米波呢?其实说起来很有意思,都是美国军方自己作的妖,因为美国的Sub-6早早的就被军方所占用,无奈之下美国的民用只能选择毫米波。现在,美国已经意识到了问题的严重性,开始转向Sub-6阵营,但势必会对军用产生一定的影响,也使得他们的5G无法与华为竞争。
【美国5G的发展现状】
虽然美国的5G技术落后,但作为综合实力最强大的国家,美国的5G也并不缓慢,他们是第三个开通5G网络的国家。在2019年3月31日,上海建成并开始试用5G网络。2019年4月3日,韩国也启动了5G网络,他们的基站中有一部分是华为,还有一部分是其它设备提供商。根据实际测试,5G在室内测试速度为193Mbps,4G则是47 Mbps。在室外,5G则达到了430 Mbps,相比之下快了很多。但对于中国来说,这还差的比较远,因为从中国测试的情况来看,5G的速度应该在800 Mbps才算达标。一个小时后,美国也在芝加哥和明尼阿波利斯也开启了5G网络,测试结果让人侧目,不止是因为信号覆盖有限,还因为他们的下载速度虽然比韩国强,但上传速度只有20-30 Mbps。虽然比起中国,美国的成绩有些不堪入目,但他们的追赶速度也是很快了。
美国的通信运营商脑洞比较大,由于他们研发的方向是毫米波,所以他们想要用光纤把5G引入室内,就像我们家里的宽带使用,这样就不用担心毫米波距离受限以及容易被阻挡的问题。虽然这种做法并非没有可能,但却是历史的倒退。你研发出坦克难道就是为了去撞人?研发无人机难道还要拉根线放风筝?5G的作用更多的是促进工业互联网的进程,无人驾驶,无人码头,人工智能作业等等,难道这也要用网线连接?那画面实在有些美丽,我真不敢想。
美国的5G已经落后于华为,那他们之前和之后都做了什么呢?
【美国的5G公司做了哪些事?】
美国运营商都是私人企业,没有社会义务和责任,资本的世界是逐利的,没有好处的事情他们一概不做,所以美国的5G进展相对比较缓慢,想要在广大农村地区推广更加的不可能。和中国不同,之前为了让山区的几家人用上电,中国也能在深山之中架设电线杆,铺设电力,这就是我们政府强大的执行力。集中力量干大事,除了中国,这个世界没有一个国家有如此的能力和决心。在美国,决定网络覆盖的不是地区,而是资本。连基站都不能铺设,就算前面有极大的诱惑,身体也是力不从心了,吕子乔的肾宝也救不了。
还有就是美国的通信公司没有政府的扶持,相反他们还要从政府手中拍卖频谱,这是一笔数百亿美元的投入,也势必会增加5G的成本,增加的成本自然也会体现在放缓发展和增加收费方面,大大拖了美国5G发展的后腿。
本来他们的发展就比较慢,然后还要打着国家安全的幌子拒绝华为中兴的进入。如果说你美国有自己的通信设备商,抵制外国企业,为自己的企业谋福利,这也算不错。但现实是你美国没有一家企业能够顶上来,到头来还是把业务交给国外的企业。这就导致在美国的市场中缺少竞争,而欧洲的通信公司就可以漫天叫价,占据绝对优势,不得不说美国这一波操作是真的神,是损人不利己的典型代表。
然后就是在4G时代高通的竞争力缩减,而华为与中兴的崛起,使得美国运营商无法绕开华为中兴的标准。想要在制定标准上把华为等中国企业上绕开,独自去设立5G标准,无异于痴人说梦,相反还会因为中国企业不带着美国玩,导致美国无法参与制定标准而损失惨重,美国企业此时想要做些什么,已经很晚,跟在后面喝点洗脚水已经很不错了。
美国的企业玩不转,那中国的5G如何呢?
【中国的5G目前如何了?】
我们知道,在3G时代,高通依靠CDMA2000技术标准收取大量的智商税,4G时代则是中欧主推的LTE,高通此时的话语权显著减少。在5G时代,中美欧决定设立5G标准,但美国高通却要和华为一较长短,爆发了编码之争。在这场战役中,华为的Polar码得到了eMBB场景中控制信道的编码方案,高通则拿下了其它的方案。Polar编码方案明显优于其它编码方案,缺点是发展时间较晚,技术没有其它方案成熟,但却拥有更大的潜力,所以获得了胜利。
不过需要知道的是,Polar码也不是中国自己的产物,而是土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授提出的,而他是美国信息领域泰斗Gallager的学生。这也证明了我们前面说的,中国在5G研发上超越了美国,但在科研上还有很大的差距。
还有一点值得一提,那就是中国政府对5G的支持。中国政府不但对4G进行提速降费,还针对5G频段使用的前三年出台免减政策,节省了运营商数十亿的运营负担,加速5G产业化发展,由此可见,有一个好爸爸真的太重要。另外中国有极大的消费市场和应用场景,在4G时代已经得到了广泛的证实,因此对于5G,国家和各大企业公司都嗅到了商机。即便是没有政策的支持,这些企业也会去响应5G的号召,进行相关应用的研发和探索。这些企业包括华为、中兴、联通、移动、电信、OPPO、小米、海思、浪潮、海尔等等各大企业,都在共同促进5G发展,建立完善的5G布局。相比之下美国做了什么呢?收取高额的频段使用费,排斥中国通信商、拉高成本,相比之下孰优孰劣,有点脑子的都能看的出。
从德国研究机构发布的数据中我们了解到,截止到2020年1月1日,全球一共有21571项5G标准专利项声明,其中华为以3147项位列第一,中兴以2561项排第三。也就是说,中国企业的5G专利总数量在所有专利中的占比达到了32.97%,而美国只占14.13%,中国的5G前景可谓一片明亮。
【星链计划】
即便中国的5G前景如此广阔,但总有一些不入流的声音在叫嚣。国内总有一些人啊,可能是被美国洗脑了,认为美国这样一个神话般的国家,怎么可能被中国超越?美国肯定是在下一盘大棋,就比如星链计划,人家直接跳过5G技术去研发三维的6G了,一旦美国的星链计划成功,对5G绝对是降维打击。说到这里,这些人就开始洋洋得意,就像是众人皆醉我独醒,只有我一个是聪明人,尔等傻子还被蒙在鼓里,只有我自己能够跟上美国的步伐。但这个星链计划真的有这么神奇吗?你要是让他说出个一二三来,他也说不出来,反正就是觉得美国的就是最好的。
虽然不愿意说,但这种人真的,脑子已经被洗的坏掉了。我们知道星链计划有他的优点,比如可以实现世界上无死角的覆盖,什么深山老林、戈壁荒漠、茅房厕所、绝地孤坟等等。但是,要知道卫星通信的带宽天然的就低于地面的基站,想要弥补这一缺陷,就需要发射大量的卫星,这个数字大到难以想象,大到什么程度呢?或许未来我们发射什么卫星的时候,一不留神就会撞到一颗星链卫星。美国要是有这精力,早就统治地球了。
所以就目前来讲,在未来的几十年里,星链计划还只是一个打辅助的存在,想要打ADC还需要时间成长。大部分地区依然使用5G技术建立网络,只有在人烟罕至的地区,或许会部署一些卫星进行通讯,用来作为导航进行救援之类的工作,所以星链计划也是有一定的价值,中国也在进行这一方面的部署。我们不反对星链计划的可能性,但这就相当于你说要在3G的时候跳过4G去发展5G,你觉得这种可能性有多大呢?而且3G时代畅想的5G,和4G时代所认为的5G,是同一种东西吗?连美国都承认自己在5G方面落后于中国,这些人却还要活在美国的梦里,真不知要拿什么来拯救他们。
虽然美国依旧强大,但我们也不必气馁,不止是5G,我们在高铁技术、特高压技术上也远远领先全球。在未来,我们还会有更多的技术,代表中华文明,屹立于世界之林,重现万国来朝的盛世辉煌。实现中华民族的伟大复兴
好啦,本期内容比较长,创作不易,感谢家人们支持到最后,喜欢军哥杂谈的,点波关注,我们下期不见不散
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