挑戰霸權:解讀中美 5G 頻率之爭

2019-08-23 13:59:53 來源: 知識分子
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5G   網絡

中國的5G來了。
 
6月6日,工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通和中國廣電發放5G商用牌照 [1]。隨后,除中國廣電外的各家電信運營商紛紛推出各自的5G免費體驗活動[2]。8月16日,華為正式發售首款商用的5G手機 [3]。對于生活在首批5G網絡覆蓋城市的人們來說,5G不再是只存在于新聞中的概念,而是即將可以通過手機在指尖體驗的新時尚。
 
隨著網絡速率的提高,除了體育賽事直播、高清視頻將不再卡頓,網絡游戲更加流暢,文件下載幾乎在瞬間完成,5G還將給我們的生活帶來什么樣的改變?是車聯網的突飛猛進,還是物聯網的革命性發展?


有評論認為,掌握5G技術,意味著引領下一次的信息技術革命。作為新一代的通信技術,5G技術受到各國的密切關注,是中美科技競爭的一個重要領域。
 
8月13日上午,《知識分子》在北京郵電大學老校區采訪了在通信領域研究多年的舒華英教授。舒華英1969年畢業于北京郵電大學無線電通信工程系,在高校和企業工作過多年,曾三次兼任工業和信息化部信息通信經濟專家委員會委員,有著豐富的研究和業界經驗,現任教于北京郵電大學經濟管理學院服務管理科學研究所。


訪談中,74歲的舒華英談到了當前的5G標準之爭,并分析了中美科技脫鉤的問題。當被問到5G會對社會帶來怎樣的影響時,舒華英表示5G的到來意味著未來的社會規則將發生巨大的改變。

對于中美科技可能脫鉤的討論,舒華英認為,基于現在雙方的依賴和依存度,短期內不會發生硬脫鉤的情況,但某些領域會受到很多限制。

最后,舒華英指出,雖然中國的經費投入僅次于美國,但真正使用在科研上的并不多,需要給科研人員更多的自由和良好的環境,才能提高科研投入產出的效率。
 
為了行文的簡潔,《知識分子》對訪談進行了編輯與整理。

 


 
北京郵電大學教授舒華英在高校和企業工作過多年,曾三次兼任工業和信息化部信息通信經濟專家委員會委員,有著豐富的研究和業界經驗。圖片:夏志堅


5G頻率之爭

《知識分子》:5G目前在世界上主要有兩個技術方向,一種是高頻毫米波,一種是6GHz以下。目前,美國主要采用的是毫米波技術,而中國商用的波段為6GHz以下。為什么國內的通信企業選擇了和美國不同的技術方向?
 
舒華英:美國對中國的5G,包括對華為提出這些標準不滿意,其中一個原因就是頻譜的問題。中國的頻譜標準是在6GHz以下,而2GHz-6GHz這個頻率之前已經被美國的一些政府部門、部隊使用了,所以美國民用就采用了高頻段的28GHz到60GHz,這是典型的毫米波,比我們通常所說的微波波長還短。
 
波段的頻率越高,實施組網和終端所帶來的技術的難度就越高,這幾乎是非線性的上升。比方說,在我的辦公室放置一塊白板,白板前后的電場強度、信號的強弱就完全不一樣,差異這么大。下雨、刮風、沙塵、樹葉,對于整個信號的傳輸的衰落,影響巨大。所以5G將來的覆蓋是一個問題,4G時代,網絡覆蓋在大城市、樓宇中已經很困難,到5G時代,覆蓋就更困難了。
 
美國用的頻率是我們的十倍,最低28GHz,而中國大概在3GHz到4GHz,因此美國5G實現難度就比中國的難。

 

前一段網上也有說未來的5G可能是兩套系統。以美國的為首的這一套系統,從頻率的角度來講就是28GHz到60GHz這一套系統;還有一套系統,就是現在目前中國、歐洲大部分國家和國際電聯主推的6GHz中頻段。

 

從目前發展趨勢來看,5G未來很可能出現兩套系統,這種可能性非常大。中美之間的貿易摩擦不是簡單的貿易摩擦了,它已經進入了全面的金融、科技、經濟各個方面的摩擦。所以在這種情況下出現兩套系統也是很正常的。

 

原來國際電聯的想法是全球最好能用一套5G系統最好,這樣對整個全球來講資源都不浪費,比如網間的互聯等等,但事實上這是一種理想狀態,不可能實現。

 

到目前為止,5G的標準并沒有完全定型,有些細節的標準都還在繼續討論,原因就是5G的復雜程度更高。目前5G也都是在試商用,試商用過程當中還會有很多具體的問題會暴露出來,這些具體的問題的解決就可能對原來的標準做一些修訂,或者做一些補充條款。

 

《知識分子》:所以美國沒有采用國際電聯推薦的標準而采用毫米波用于5G通信,是因為它的政府部門、軍隊之前已經使用了6GHz頻段用于通信?
 
舒華英:美國的政府、智庫、五角大樓現在對中頻段的5G特別忌諱,特別反對,特別討厭,其原因就在于這個頻段和美國的軍用、政府用的通信頻段相重合。重合以后就涉及到一個問題,美國現在是世界警察,世界各地都有它的軍事基地,派它的部隊、特種部隊去世界各地執行各種任務等等,它的駐外機構,各種各樣的情報組織,或者其他組織,他們使用的設備絕大部分都是這個頻段。

 

如果在這個頻段上的5G網絡和終端被世界各地的民眾廣泛使用的話,很顯然會對美國原來使用這個頻段的部門、部隊或其他組織的設備有強烈的干擾,換句話說,它這些設備到了這些地方以后很可能就失靈,就這么簡單。

 

《知識分子》:為什么會失靈?
 
舒華英:同一個頻段上的同頻干擾、諧波干擾,會使不同系統之間互相干擾,包括信號在發送、傳輸、接收、解碼等過程當中都會形成干擾。
 
另外一個,大家都在(同樣)頻段上做的時候,在安全性上,就是說解密、泄密上可能都會存在問題。
 
美國政府部門多年以來用的都是中頻段,它要改變頻段的話,成本就非常大,而且不僅是成本非常大的問題,現在有很多系統一時半會兒還改不過來。
 
這就是一個頻率之爭的問題。采用3GHz到6GHz這個頻段做5G,肯定是對它現在的這一套應用系統的挑戰,或者廣義上說是對美國世界范圍內的霸權的極大挑戰。至少可以說是從技術層面有意無意地挑戰了它。
 
《知識分子》:中國或者歐洲沒有選擇更高頻的波段,相比于美國,在傳輸速率上是否天花板更矮?
 
舒華英:首先頻率越高的時候,設備制造、研發的技術難度會大大提高,另外對材料的要求也更高。例如對器件散熱的要求、電池壽命的要求更高,達到同樣的覆蓋指標基站數目要更多。這樣投入的各種成本都會更高,經濟上的負擔更重,更不容易推廣。這是第一個問題。

 

第二個問題就是5G的帶寬現在就是在2.8GHz,號稱是可以一秒鐘傳輸一個G的數據,也就是1000M的數據,現在像從2.8GHz到6GHz的載頻,完全就可以解決這個問題。它不需要(那么高的載頻)。

 

一個階段有一個階段的發展目標,如果不經濟不合理的話,就很難推廣。將來等技術成熟之后,你再用高頻段也是未嘗不可,而且那個時候更為經濟合理。現在這個載頻已經足夠解決問題,所以就沒必要(用更高頻)。

 

畢竟,5G推廣是一個商業行為,商業行為它是一定要注重成本效益問題。
 


5G改變規則

《知識分子》:5G在中國現在已經試商用了,也開始頒發牌照了,但到目前為止,普通人還沒有看到什么實質性的變化。5G商業化以后,可能會是一個怎樣的發展歷程?
 
舒華英:我們說4G改變了人們的生活。現在你看,無論走到哪兒,甚至吃飯,人們幾乎都會拿出自己的手機來看。我今天早上看一個很有名的學者悲哀地說,中國國內從小孩到青年學生,一直到成人,每天都捧著手機看,在飛機上、火車上、地鐵上,在任何地方都是這樣。沒人看書了,都完全碎片化。很顯然,這就是這些年移動通信、移動互聯網起來了以后,對人們的習慣、生活,甚至于思維模式都有一個巨大的影響。這個可以說是大家都認可的:4G改變了人們的生活。
 
那5G呢?現在可以看得到的,5G將會改變規則。4G改變生活,5G改變規則。
 
《知識分子》:這個規則指的是?
 
舒華英:這個規則是一個非常寬泛的規則。
 
5G起來以后,加上人工智能,人們決策、思考和管理的規則都會產生改變。
 
現在對普通老百姓來講,可能還沒有完全體會到。大家可以設想一下,如果說現在大家認為都可以做到的,4G都可以做到的,5G的傳輸速率更高之后,我們的數據量、運算量以及處理問題和分析問題的能力,完全就和4G時代不在一個數量級上。
 
像現在我們出行,開車導航基本上覺得還挺滿意。但是如果說真正的所謂無人駕駛起來的時候——自動駕駛和無人駕駛是兩個概念,自動駕駛不一定是沒有人,自動駕駛人在旁邊可以不管,但是在緊急情況下可以干預,叫無人駕駛那徹底就是說這個車不要司機,那緊急情況下的預判、措施應對就對動態地圖的要求非常高,要求地圖要非常精確。

 

現在導航地圖我們用的還是GPS的民用精度,基本上單點10米而將來可以做到厘米級的地圖。但是做到厘米級地圖的時候,你可以想象它的數據量和10米級地圖的數據量差距有多大—— 一腳邁出去,已經跨了多少厘米?這個數據量和傳輸量是非常(大的),數據交換的速率要非常之快。
 
這里邊就涉及到5G改變規則的問題。原來這都是我們自己決策,未來很多事情加上人工智能以后就不完全是自己決策,是智能輔助決策,或者說采用的決策方法就不一樣。也就是說決策的規則發生了改變。
 
《知識分子》:可以舉個具體的例子嗎?
 
舒華英:大家都知道滴滴。滴滴研究院現在有一個很大的研究計劃,準備在未來利用5G、人工智能、邊緣計算和大數據做城市管理。

 

比如一個城市的交通管理,不會是像現在這樣,完全是一個既定的決策模式,包括紅綠燈的變化等等。到了那個時代,可以做到充分優化。當然這個難度非常之大,它里邊肯定還有很多問題。因為每個人的運動是隨機的,在城市中,車流的運動和人的運動,可以說是一個非常隨機的隨機系統,這個隨機系統你用什么樣的數學模型去描述它?原來是用經典的隨機過程,這些隨機過程都是簡化的,而且有很多隨機過程是無解的。很多這種數理方程,可以列出方程,但是求不出解來。

 

為了尋求解決方案就必須建立新的模型,借助于人工智能和邊緣計算處理海量的大數據找到合理的次優解,以進一步提高城市管理水平。城市管理的決策規則就和原來的規則發生了重大變化。

 

隨之而來的是這樣一個大的變化:隨時要取數據,隨時要傳遞數據,數據處理的結論要直達到每一個使用這個系統或參與這個系統的人。可以設想通信的速度要求有多快。而這樣的要求只有像5G這樣的低延時、高速率、應用范圍廣的通信系統可以滿足要求。也就是說5G提供了人們去改變規則的可能性。

 

《知識分子》:您剛才提到5G傳輸速率更快,它能夠同時傳輸大量的數據。然而在實際應用中,傳輸速率只是一個方面,另外一個方面則是數據處理。在這樣海量的數據面前,現在的計算能力能否跟得上?

 

舒華英:這是另一個問題了。現在人們說到5G的時候,不僅僅是5G的網絡問題,它還涉及到人工智能、邊緣計算、云計算的問題。這些問題是整個技術發展起來才能解決的問題。

 

現在的運算速度和20年以前簡直不可同日而語了,包括現在我們隨便拿個手機,已經至少做到四核了,相當于四個處理器同時在工作。微電子技術目前已經做到了幾個納米。我們國家現在在向7納米進軍,英特爾它們已經做到了5納米,而且成品已經出來,現在進一步直接就進行光的處理。

 

原來運算能力很差的時候,都提倡瘦客戶端。瘦客戶端就是說終端很簡單,不做任何處理,很多要處理的數據通過網絡送到后臺去處理,送到服務器上去處理,這叫瘦客戶端。后來隨著集成電路技術的進步,像我們的手機現在就成為胖客戶端——胖客戶端有很多東西在本地就處理了。這也是技術進步所帶來的變化。

 

將來一定是隨著集成電路微處理器性能和運算速度的提高,原來需要在后臺處理的,現在都可以把它集成到客戶端上。比如我們剛才說的無人駕駛汽車,很多路邊的實時數據和各種傳感器攝像頭采集到這些數據,根據車行進的速度,自動地跟蹤前面多少米進行預警的這種運算,大量地會放在車載終端上。

 

在這些技術進步的同時,龐大的數據量處理,還有一個數據處理的理論方法問題。例如在圖像數據處理中很多數據是重復的。比如說在一個汽車移動的過程中,處理某一時刻的數據的時候,它并不是把現時刻所有的數據都完全重復處理一遍,而是僅僅找出新的變化量,這樣就減少了數據的處理量。比如說地面上有一個障礙物,它是一個突變,但是這個障礙物的距離大概是20公分遠,在從0開始到第20公分中間這個階段,可以不計算的,對不對?所以借助于數學理論和模型可以把復雜問題給降階處理,減少運算量。

 

數據處理問題一定是伴隨著其他所有技術的進步而共同完成的,而不是說單一的(技術進步)。

 

《知識分子》:剛才您講到數據集中處理,現實情況是,國內有很多不同的公共數據庫,但不同的數據庫建立的標準不同,對接困難,而且可能也沒有這個意愿跟別人去對接。

 

舒華英:這一類問題的解決和實現,不光是一個技術問題。說的低層面的是管理問題,說得再比管理稍微高一點,就是體制問題。這里面涉及到信息化實現的時候,各個部門之間利益的重新分配問題。

 

由于技術的進步,網絡的快速發展和進步,帶來了社會資源的重新分配,人們的利益的重新分配,解決這些問題比解決技術問題更難。

 

為什么會產生信息孤島?或者說是標準不一?這里邊有一個技術演進的過程,同時也存在著一些管理、體制、部門之間的利益重新分配的問題,它不光單單是技術問題。

 

《知識分子》:所以您覺得在5G技術的發展過程當中,中國一些機構的管理同時也需要做一些改變?

 

舒華英:不僅需要做改進,而且需要做很大的調整和改造。

 

舉一個簡單例子,電子政務,或者現在更時髦點叫智慧化政府,很多法律、法規、規章、辦事流程都在改,以適應現在老百姓的需求。按照現在最時髦的說法,就是要讓老百姓感知到有幸福感,要有更多的獲得感,要盡可能地使老百姓少跑路,網絡數據多跑路。

 

老百姓知道的越來越多、越來越方便的時候,整個社會的民主化進程都會有很大的不同。

 

簡單地說,原來不公開,辦事人員手里都有點小權力,你想辦一件事都很麻煩。現在都流程化了,人家都跟你不照面,該你處理的你必須要處理。

 

然后有很多事情不需要人工處理,大量的程式化處理的事情交給機器、系統自動處理,政府人員就可以大量減少或做其他更有意義的事,極個別的系統做不了的事交給人來做。你想一想,這不是規則的改變嗎?不是社會的改變嗎?

 

所以我們在理解5G的時候,不要單單地就5G而論5G,而是說5G所帶來的整個信息網絡技術、集成電路技術、云計算、大數據、人工智能等等這一系列技術發展進步的共同作用,帶來社會的進化。它不可能是單獨的5G技術在發展,它是一個帶動的關系,大家共同發展。

 

現在是一個相互依存的時代

《知識分子》:中美貿易摩擦現在已經波及到了科技領域,如果中美科技脫鉤,您認為在5G領域中國的軟肋是什么,有沒有什么應對策略?

 

舒華英:現在很多人在炒作這個事情,一個覺得說華為、國內一些科研機構什么都能做了,脫鉤無所謂。另一種看法是說中國一定不能脫鉤,要讓步也不能脫鉤,脫鉤以后天都要塌下來了,中國就不行了。

 

我覺得這兩種看法都有問題。我判定在目前的情況下,中美科技完全脫鉤的可能性不大,因為走到這一步的時候,等于是切斷了兩國最后的這種聯系,現在僅僅還是經濟貿易摩擦問題,還沒有到這種程度。中美兩國在許多領域的相互依存度很高。

 

現在在美國各種研究機構、大學里具有中國血統的人員數量非常多。美國如果真正要采用1950年代的麥卡錫主義,那凡是有中國血統或者說第一代的華人都會被趕回來或者趕到其他地方去。真的要做到這一步,美國的發展也會受到一定的影響,而且在一些重要的研究機構,會受很大的影響,這是從美國的角度客觀地來看。

 

在美國的留學生和研究人員出類拔萃的人中,華裔和中國人占的份額相當之大。首先是印度人他們在軟件研究開發上具有優勢,其次就是中國人,在理論研究硬件開發產品研發上具有優勢。這些力量對美國的發展具有重大意義和作用。這是從美國的角度來說。

 

從中國的角度來講,在現階段,雖然中國有很多事可以自己做,也做得不錯,但是不得不承認在很多領域,我們依然是落后的。所以如果我們采用強硬的方式去和美國脫鉤,就是自己把自己的門關起來,根本就沒有必要,而且損失也很大。世界已經是融合發展了,閉關鎖國決不可取。

 

所以,從雙方的意愿來講,都沒有做好完全硬脫鉤的心理準備。無論美國它怎么嚷嚷,這些鷹派說要遏制中國,要采取措施,也是一個逐步的、漸進的過程。

 

基于現在雙方之間的依賴和依存度,我認為短期內都不會發生硬脫鉤這種情況,當然交流不會像以前那么頻繁,有些領域會受到很多限制。

 

另外,世界發展到今天,美國所謂的跟中國完全硬脫鉤,它不可能和歐洲,或者其它的這些國家脫鉤,中國也不可能和其他這些國家全部都脫鉤。世界把中國孤立,或著中國把世界孤立,這種可能性有嗎?我覺得根本就沒有。不會回到那種時代去。就是以前最嚴峻、最困難的時候還有香港這個口子,那個時候還有一定的交流。這是在技術層面。

 

在科學、基礎理論層面就更難做到“硬脫鉤”了,基礎理論是封鎖不住的,除非相關的雜志都不發表,把所有的公開信息全部干掉。只要有發表,就封鎖不了。

 

中國在基礎理論研究的某些方面做得不好,的的確確做得不好。所以為什么華為任正非在世界范圍內去請這么多物理學家、化學家、數學家,他就是要從基礎理論上來解決這些問題。華為最擅長的、中國最擅長的就是應用基礎理論,把這些東西轉化成為能夠有用的產品。

 

從這點上來講,也就是說萬一走到硬脫鉤那一步,其實也是刺激中國要做得更好。

 

就5G技術本身而言,現在硬脫鉤了也不會有多大影響。因為你看現在從芯片,從關鍵的部件,再到所謂的操作系統,國內都能做。只不過就是說原來沒有摩擦是速度更快一點,如果硬脫鉤以后,速度稍微放慢一點而已,影響有但不是滅頂之災的那種。

 

真正搞要出成果的研究,需要土壤、需要環境
《知識分子》:剛才您說到任正非說中國的基礎科研做得不好,您也同意這個觀點。從2013年開始,中國的研發投入其實一直僅次于美國。您覺得基礎科研投入那么多經費,為什么還是沒有做好?

 

舒華英:體制問題。這里邊有很多是無效的投入,我的確是這個看法,很多投入是無效的。

 

我們現在的科研體制,對科研的這種考核,是錯誤的,包括對高校一些重大項目的投入,最后的考核指標都有問題,所以效率不高,有效度低。雖然看起來錢沒有少投,但是真正用于科研上的是多少?這是一個方面。

 

還有一個方面,任何基礎研究,它不是一天、兩天臨時抱佛腳所能夠解決的,它一定是長期的積累過程,其中包括人才的積累,思想的開放和解放,適合人才去做研究的環境。

 

所以光看錢沒用,錢只是一個方面。

 

真正搞要出成果的研究,它需要土壤、需要環境,不需要干擾,要給它自由,但在現在這種科研體制,比如說原來國家的一些863計劃,五年的計劃,第一年開始是立項,這個弄完了以后,財政撥款到第二年的年底才能給錢,第四年就開始準備去驗收,真正做研究的時間有多少?

 

如果一個研究前期沒有其他的經費投入,這個科學家連儀器設備和人都找不著。五年的計劃,中間真正做科研也就是一年多的時間,這一年多的時間還要應付大量的檢查,所以這種體制能出成果嗎?

 

另外,對科學家、研發人員——當然我們不排除這里邊有很多忽悠是混錢的——要有一個最基本的信任,財務檢查嚴格到簡直無以復加的地步。項目負責人大部分精力都花在應付檢查上了,他還有多少精力來做研究?同樣的一個人,在國內他就做不出成果,跑到國外去沒多久成果就出來,這個人還是這個人,也沒有聽說國外給他的待遇有那么高。科研是一個創造性的勞動,你要給他一個環境,不能管這些科學家像管農民工一樣。

 

讓人可喜的事,最近這一兩年中央可能發現了問題,給出了一些給科研松綁的政策,希望我們國家在科研管理上、人才作用發揮上改革的力度再大一些,使我們的投入效率更高一些。

 
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