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兰德公司发布《美国5G时代》

06月15日

兰德公司2021年5月24日发布《美国5G时代:在保障国家和人民的同时获得竞争优势》报告。报告援引美国国防创新委员会、联邦政府的观点,声称5G是一场竞赛,在这场决赛中先行者的主导地位将是其在移动技术时代取得经济成功的关键决定因素。报告从经济竞争、技术竞争、安全竞争、大数据业务与个人隐私保护等四个方面分析了美国企业的表现,并为美国政府提出政策建议。为帮助读者了解美国5G发展现状及美国智库向美国政府提出的提高其在全球5G竞争中的优势的策略建议,这里整理报告的主要观点。

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一、5G与5G生态系统

5G无线网络包括一系列旨在实现用户密度、用户可用数据速率以及通信延迟等方面的数量级改进的标准、硬件和软件,不同公司、市场、国家对这些性能改善的优先级各异。与4G相比,从需求拉动角度看,5G标准支持大规模机对机通信,将每平方公里的最大设备密度从4G标准下的6万个提高到100万个。从技术推动角度看,4G LTE(长期演进,无线数据通信技术标准)数据速率峰值1Mbps,而中频5G系统为1Gbps,高频5G可达10Gbps;延迟也从20毫秒降低到1毫秒;但中频5G的基站覆盖范围缩小到4公里,高频5G毫米波基站只有50~250米,而4G为24000。

“5G生态系统”(或“5G环境”)一词囊括所有参与5G设备和网络相关的市场和技术的企业,该系统具体包括:基于移动网络的顶层应用与服务(在美国,包括Alphabet(包括谷歌)、亚马逊、苹果、脸书、微软);移动和骨干网络运营商(在美国,包括AT&T、Verizon、T-Mobile/Sprint等);关键的5G硬件和软件组件,包括移动设备芯片、移动设备、无线接入网络(RAN)设备,以及核心网络设备;以及最底层设计和构建5G关键硬件和软件组件所需的设备工具等开发要件,包括先进制造设备(如极紫外光刻机)、芯片制造设备、指令集开发人员、国际协议(如由第三代合作伙伴计划(3GPP)等国际组织建立的软硬件标准和系统必要专利(SEP)等)。

二、5G经济竞争:市场表现良好,仍需警惕“威胁”

美国公司5G市值表现良好,应用与服务处于主导地位。截至2019年5月,美国应用和服务领域公司总市值接近4.5万亿美元(仅Alphabet、亚马逊、微软和脸书就贡献了超过3万亿美元),硬件和软件组件市值逾2万亿美元(其中苹果占近1万亿美元),无线网络市值超过8000亿美元。

美国公司退出部分细分市场,但依然主导操作系统与核心网络设备市场。从部分细分市场的占有率来看,美国公司已经退出了无线电接入设备市场和几个开发要件市场,截至2018年底,三星以19%的市场份额领先智能手机硬件设备;但操作系统市场依然由美国公司主导,到2018年底,谷歌Android系统运行着占全球85%的智能手机,苹果iOS系统略低于15%;而由蜂窝塔和基站组成的RAN设备市场几乎完全由外国实体提供服务,华为公司的市场份额最大(占31%),其次是爱立信(占27%)和诺基亚(占22%);美国公司在关键的核心网络设备市场占据突出地位,思科几乎占据了以太网交换机市场的一半(到2020年年中),戴尔拥有17%的服务器市场份额(2019年)。

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美国独角兽企业数量及其市场估值彰显其5G生态系统的竞争力。目前美国的独角兽企业比其他任何国家都多,但因存在被收购或创新被利益扼杀的风险,其提供的未来技术和市场前景没有保障。

但国际、国内市场的发展也可能威胁美国公司未来的经济主导地位:来自中国或其他国家的应用和服务可能会威胁到美国在该领域的领导地位,虽然目前像抖音这样的竞争对手还为数不多;技术公司可能利用其现有的市场地位抑制竞争或者收购新公司;5G行业将受益于网络效应和规模经济。美国政府面临的挑战将是在维持经济效率的同时,继续监控市场并监管“行为不端”的公司。

三、5G技术竞争:技术地位削弱,未来技术优势难料

美国几个关键领域的技术领先地位已被削弱,让位于外国竞争者。美国公司在蜂窝设备操作系统市场以及使用蜂窝网络的应用程序和服务开发方面处于领先地位,在移动芯片设计、个人终端设备、核心网络交换机和服务器领域也具有竞争力。但美国移动芯片66%在台湾地区制造,16%在韩国大型代工厂制造,高端光刻机设备也由外国公司主导,并退出了移动RAN基站业务。同时,外资企业在智能手机领域处于领先地位(主要是三星和华为),在核心交换机和服务器领域占据强势地位(主要是华为和中兴),百度、阿里巴巴和腾讯等中国公司正在快速扩张,竞争海外应用市场。

美国未来技术领导地位面临的其他潜在威胁。主要是,台湾地区和韩国芯片制造中断对美国技术竞争力的潜在短期影响;支持新应用的无线电频谱许可落后,减缓了美国5G网络的增长以及新设备、应用和服务的采用;美国技术领先地位的维持过于依赖私营企业,来自联邦政府的研发投资不足以在激烈的外国竞争中保持优势。

美国公司在5G方面的竞争力难以评估。每一代蜂窝网络中推出的产品成功与否都面临着不确定性。5G无论是在技术标准还是用户应用方面都仍处在开发中,其最终应用、价值几何、孰胜孰败仍然存在巨大的不确定性。因此,很难评估美国公司在5G领域的竞争力,因为没有人知道哪些应用案例最终会推动5G的发展。

为了保持竞争力,美国需要培育一个蓬勃发展、充满活力的技术基础和强大的新产品开发能力;5G生态系统关键技术(尤其是人工智能)方面的领先地位需要联邦政府加大对研发的投资;联邦政府还需加快中频频谱的重新利用,为5G提供频谱;5G最终将成为6G和未来移动通信技术的基础,随着越来越多的行业加入无线通信生态系统,美国政府的政策必须跟上步伐。

四、5G安全竞争:警惕中国主导5G标准的风险

可靠的网络能够妥善保护传输的数据,这对个人隐私、企业竞争力和国家安全至关重要,政策制定者必须密切关注无线网络的安全问题。由来自世界各地技术标准制定组织代表组成的3GPP正在制定用于5G的标准,中国企业在其中发挥领导作用(主持6个RAN工作组中的2个,并担任3个副主席职位)。3GPP制定的5G技术标准将是全球性的,如果某一特定算法或技术及其相关专利被认为是5G技术标准的关键而成为SEP,则所有的5G参与者都需使用SEP持有者生产的芯片组和算法,以确保与3GPP全球标准兼容。如果组件内置后门则可危害到网络、应用和服务的安全性。

考虑到安全风险,美国的政策应该:减轻中国设备制造商构成的威胁,其中包括与关键盟友联手禁用这些设备;支持美国公司参与3GPP及其标准制定委员会——包括5G、6G和下一代蜂窝系统;审查最终的3GPP标准和SEP,以确保美国网络的安全性和适用性。

为解决美国企业退出特定市场给美国供应链带来的单独风险:鼓励在美建立领先的芯片代工厂,以应对美国对台湾地区、韩国供应链过度依赖的风险;加强RAN设备制造商能力,提供华为和中兴产品的替代产品,如组建“技术民主”联盟,为下一代RAN系统开发开放标准,开放RAN架构降低新进入者门槛。

五、大数据业务与个人隐私保护:5G时代的平衡艺术

免费服务和应用程序的交易数据已嵌入美国的基本社会结构,包括社交媒体上的互动、购买商品和服务、信息发布和娱乐等数据。5G时代,数量惊人的追踪设备、摄像头和其他传感器提供了更多数据,以及理解数据的联网人工智能算法。世界各地的政府机构和商业行业都在使用来自这些系统和服务的数据。

首先,政策制定者需要平衡好促进企业对价值数据的利用与保护个人隐私和数据权利之间的紧张关系,尤其是当前数据的使用不断增加,若不能妥善解决,公司和个人的利益都会受到损害。个人很难保护自身免受使用此类数据的深度嵌入算法的侵害,这应当是政府在企业帮助下完成的工作。为履行职责,政策制定者应该制定协议更好地平衡企业和政府利益与个人隐私、福祉和安全,美国当前的隐私政策是支离破碎的,有一些甚至是过时的。政府和行业之间也需要加强协调以保护隐私,解决利益平衡。

其次,警惕算法依赖。向更多人和人工智能算法提供更多的数据和推论以帮助它们更快决策,可能会造成意想不到的影响和负反馈循环。若个人和公职人员习惯于不加批判地依赖这些算法或社交网络上的人给出的快速建议,潜在风险将进一步加剧。

此外,数据使用是把双刃剑,以应对新冠肺炎疫情大流行为例,数据使用为社会提供了有益的新用途,也带来了长期滥用的新危险。因此,紧急情况下做出的决策可能会产生长远影响,政策制定者和公众都应该谨慎对待。

报告声称,美国经济和社会即将面临的重大变局与5G时代创新技术的扩大应用息息相关。如果美国政府和民众做好了在上述领域吃苦耐劳的准备,那么这将是一个重大机会。要获得成功,需要协调各级政府、平衡私人和公共利益,并及时采取必要的行动,在保障国家和人民的同时获得长期竞争优势。

(来源:科技咨询频道 ,作者:谢黎 张志强)

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