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  • 1G、2G、3G、4G和5G有什么区别?5G的原理是什么?

    万次阅读 多人点赞 2019-03-17 11:51:17
    刚才看到了一篇关于5G到底是什么的文章,对5G有了新的认识,和大家分享一下。 “人类首例5G远程人体手术完成”,患者所在地是北京、医生实际操作的地点是海南。跨越了三千公里,通过操纵5G...1G的核心是模拟语言通...

    刚才看到了一篇关于5G到底是什么的文章,对5G有了新的认识,和大家分享一下。

    “人类首例5G远程人体手术完成”,患者所在地是北京、医生实际操作的地点是海南。跨越了三千公里,通过操纵5G远程机械臂完成一次帕金森病"脑起搏器"植入手术。

    不经让人感慨,5G技术实在是太强了,从上面的例子我们就可以看到5G技术的特点就是:速度快,延迟率底

    要讲5G,就要先从它的祖宗1G开始讲起:

    1G

    1G的核心是模拟语言通话,基于AMPS技术,基本上就可以理解为能两人之间的交流方式为单一的打电话模式,而且信号和传输质量还不是特别好,j就像你玩游戏时可能会经常遇到一卡一卡的状况,或者数据丢包的情况。

    2G

    这个时候,为了更好的传输效率和通话质量,2G出现了,2G的核心技术是数字信号,数字信号比模拟信号高效了很多,传输的距离也更远,抗噪音能力也更强。

    3G

    然而,光有语言传输是不能满足人类的需求滴,3G利用了CDMA高频技术,将通信技术再次提成了一个档次,不仅可以千里传音传信,还可以千里传图,使用电磁波通信 技术关键点在于:提高电磁波的频率,频率越高,传输的速率就越高。举个例子:A点到C点有若干公里,途中如果有3个驿站,传输就会较慢,因为涉及到损耗问题。如果有30个驿站,就可以保证数据一直在传输,并且快速传输没有中断。从2G的中频到3G的高频再到4G的超高频,都是频率的提升造就了速度的提升。

    4G

    4G不仅是频率升为超高频,还有速度上的提升,还开发了很多面向高速率的传输技术,比如MIMO传输,MIMO传输与天线有关,要知道一个概念,频率越高,天线(手机上的物理组件)就越短,这一点大家可以联想到大哥大手机和现在没有天线的手机。天线如果越短的话,手机中的物理存储空间就越大,就可放更多的天线了,良性循环下去,手机中的天线越多,消息传递的质量肯定会更好啦。

    5G

    然而,人们并没有满足4G带来的快感,5G技术的开发,将电磁波频率提升到了前所未有的高度,5G的一个新的概念是:毫米波,它开启了极高频的智能时代。原来人们下载蓝光的电影可能要几个小时,而在5G的技术下,只需要几秒钟就可以完成。同4G中提到的良性循环,频率升到前所未有的高度后,天线也变得更加的短,对于手机来说简直是喜上添喜。5G的重要的技术就是加强版的大规模天线技术(Massive MIMO),毫米波除了有诸多的好处外,还有一些重要的缺点,那就是频率高以后,传播的能力会变差,绕射和穿墙的能力也会被减弱,这就意味着5G基站的覆盖会是一个比较大的问题,必须投入很大的资源,人力,财力、技术来部署5G的网络范围。

    5G的基站部署

    目前5G的解决办法是“微基站”,基站分两种,一种为我们平时可以看到的“宏基站”,覆盖范围广,体积大。另一种就是比较小的可以装在室内的“微基站”,要改善5G毫米波传输距离短的缺点,只能通过添加微基站的数量来解决。目前的设想为:室外采用宏基站,室内采用微基站,所以5G的普及,还是需要的支持啊。

    总结

    5G对于我们常人来说,就是更快的速度,更低的延迟,确实很便利。但是其大量的成本的部署还需要一段时间,5G普及的时候,可能会造成很多产业有新的变化吧。

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  • 25G vs 40G以太网之争的点思考

    千次阅读 2018-04-25 13:29:04
    在微信中不能分享,转帖 转自:June 9, 2017发表的 5-considerations-25g-vs-40...为认清此问题,需要考虑以下点: 1. 服务器上联还是交换机互联 第一点,明确我们说的是用于服务器上联还是交换机互联,到目前,...

    在微信中不能分享,转帖
    转自:June 9, 2017发表的 5-considerations-25g-vs-40g-ethernet-debate

    我最近听到一些业界砖家说40G以太网已死,需要转到25/50/100G的技术演进上来,结论简单粗暴,误人不浅。为认清此问题,需要考虑以下五点:

    1. 服务器上联还是交换机互联

    第一点,明确我们说的是用于服务器上联还是交换机互联,到目前,25G网络只用于服务器上联,没见过交换机使用25G互联。甚至思科都没有25G光模块,惠普企业的25G光模块价格比40G/100G的还高。换句话说,现在只有脑子进水才会用25G做交换机互联,明年或许有变化,那是另外一回事。

    2. 交换机

    第二点,应该看看市面上的交换机,例如,思科的93180YC-EX,端口支持10G/25G,而价格与10G的老产品差不多,整个产品是向下兼容的。SFP28支持1G/10G/25G,QSFP28支持10G/25G/40G/50G/100G

    3. 网卡

    网卡也是重点。服务器刚开始有25G接口,intel的25G网卡XXV710刚刚出货,和40G XL710价格差不多,比10G的X710略高。自2016年,惠普的服务器也搭配了Mellanox的640SFP28网卡,比10G网卡更有性价比。思科的C系列 Rack-Mount服务器也开始支持25G网卡,价格介于10G的1225和40G的1385.

    我认为当前的刀片服务器还没有25G接口,所有厂商都在研25G产品。思科的B系列UCS是目前仅有的支持40G接口的刀片服务器,价格比10G的产品贵40%,期待下一代25G产品价格能下降。

    4. 线缆

    5. 功耗和散热

    选择25G的最后一个原因基于功耗和散热的考虑,按Mellanox 和Qlogic的说法,25G比40G更简单,功耗应该更低。然后,intel的产品710网卡不是这样,25G XXV(双口25GBase-CR-L)网卡典型功耗8.6W, 而10G X(双口10Gbase-SR)为4.3W,双口DAC为3.3W,40G XL(双口 40Gbase-CR4)为3.6W。然而,其他家的25G网卡的确比40G网卡(思科17W, intel的老网卡10W)功耗更低。

    总结

    总之,我也倾向数据中心选用支持25G的交换机,但是,这不是一个to be or not to be的选择,而是看需求,比如25G比40G可以传输更远。

    我觉得交换机互联带宽更重要,在数据中心建设上,100G端口只比40G端口贵25%,但是带宽提高到250%,性价比凸显。

    然而对于园区网和接入网,需要长距传输和低带宽,对于10G上行的扩容需求没有那么强烈,如果必须,现在可以选择40G。或许若干年后,25G上行会更便宜。

    ==============================================

    下面是原文

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    I’ve recently come across a number of comments from industry experts declaring that 40G Ethernet is dead — that it’s a given for organizations to jump on the 25/50/100G path. Those conclusions are simplistic and misleading. To really get at the heart of this question, organizations need to look at five critical factors.

    1. Switch-to-Server or Switch-to-Switch?

    The first consideration is whether you’re thinking of 25G for switch-to-server or switch-to-switch (or switch-to-blade switch). Right now, network vendors are positioning 25G only for switch-to-server. I don’t see any network vendor advertising 25G for switch-to-switch — Cisco doesn’t even offer a 25G fiber transceiver, and HPE has priced theirs higher than 40G and 100G transceivers! In other words, no one is talking about 25G for switch-to-switch links right now. It might be a different story in 2018; we’ll see.

    2. Switch Options

    The second place to focus your attention is on the switches. Most switches currently sold, like Cisco’s 93180YC-EX, support both 10G and 25G at a price matching older 10G products and with full backward compatibility — for example, each SFP28 port supports 1G, 10G or 25G, and each QSFP28 port supports 10G, 25G, 40G, 50G or 100G.

    3. Server Network Interface Controllers

    NICs are an important consideration. Servers are just beginning to see 25G. Intel recently began shipping their first 25G NIC (the XXV710), at about the same price as their equivalent 40G NIC (the XL710) and a bit more than their 10G adapters (the X710). Meanwhile, HPE has been selling a 25G Mellanox NIC since 2016 (the 640SFP28) with a price comparable to their 10G NICs. Cisco will introduce a 25G VIC for C-Series Rack-Mount Servers sometime later this year, priced between the 10G VIC-1225 and their current 40G VIC-1385.

    I don’t believe any blade server does 25G today, but I’m sure all vendors are working on it. Cisco UCS B-Series is the only blade server to natively support 40G today, at about a 40 percent premium over 10G. When Cisco introduces 25G in its next-generation UCS B-Series products, I expect the price premium to drop.

    4. Cabling

    Another hardware angle that needs to be covered is cabling. It’s a big mistake to ignore cabling or assume it’s the same across vendors. Specifically, 25G twinax works best within a single rack with a top-of-rack switch and 1 and 2 meter cables. 25G with 3+ meter cables requires forward error correction (FEC), which adds ~250ns of one-way latency and may introduce vendor interop issues. If you’re adopting 25G, plan to densely pack compute into 10kVA–12kVA racks.

    Here is a cabling comparison with market prices — there are some big swings in vendor pricing:

    Length & Type10G25G40G100G
    1 to 5 meters / Passive Twinax DAC 50 50 – 75 63 63 − 110 (Cisco)
    122 122 − 196 (HPE)
    175 175 − 316 (Intel)
    3- and 5-meter cables not recommended
    125 125 – 188 162 162 – 237
    7 to 10 meters / Active Twinax DAC 180 180 – 205N/A 550 550 – 625N/A
    1 to 30 meters / Active Optical 105 105 – 130N/A 425 425 – 700 500 500 – 1,200
    1 to 100 meters / SR Fiber Transceiver (for use with OM3/OM4 MMF LC cables)
    Note: Each connection needs two transceivers and a MMF LC cable ( 20 20 − 100)
    $478 (Cisco SFP-10G-SR-S)
    $370 (Proline SFP-10G-SR)
    $226 (Intel NIC E25GSFP28SR)
    $1,112 (HPE NIC 845398-B21)
    $911 (Proline)

    No Cisco option currently
    Note: 100 meters on OM4, 70 meters on OM3
    $550 (Cisco QSFP-40G-SR-BD)

    Note: This transceiver is now available from Proline, Arista and HPE.
    N/A

    Cisco has announced 100G-BiDi coming later this year, estimated at $800|

    5. Power and Heat

    A final consideration for adopting 25G is power and heat. Since 25G is simpler, it should use less power and produce less heat than 40G (a common claim from Mellanox and Qlogic). Curiously, Intel breaks that assumption – Intel’s XXV 25G adapter draws 8.6W, while their 10G and 40G adapters draw 3.3W and 3.4W respectively (dual ports, twinax cabling). Still, today’s 25G NICs do draw less power than other 40G NICs like Cisco’s (17W) and Intel’s older 40G NICs (10W).

    And the Winner Is…
    In conclusion, I agree that you should prefer 25G-capable switches for your data center, but it’s not a do-or-die decision. It is likely that when you do have a need for 25G (e.g., all-flash hyperconverged cluster or a high I/O NSX Edge cluster), you’ll probably deploy dedicated 25G switches because of the 25G distance limitations.

    I think it’s probably more important that you think about switch-to-switch bandwidth. Within the data center, 100G connectivity now costs just 25 percent more than 40G, but provides 250 percent of the bandwidth. So, choosing data center switches with 40/100G QSFP28 ports is a safe bet.

    Meanwhile, in campus and access networks with their long fiber runs and low bandwidth needs, there is much less pressure to move from 10G uplinks. If you must, 40G is available today. Perhaps in a few years, 25G uplinks will be a cheaper alternative.

    还有一个回复

    The move to 25G Server connections will happen when IT and Network Managers need more bandwidth at the top of the rack to the next layer of the network.

    This isn’t really a migration to 25G at the server but a migration to 100GbE at the top of the rack. When are 40GbE uplinks not enough for the density within the rack?

    25G was a snoozer when the IEEE ratified 100GbE standard 802.3bj. No networking vendor pursued 25G downlinks. And rightfully so… we already had something faster; 40GbE. Why would anyone want 25GbE?

    Here’s another reason 25GbE links make sense: What is the most abundant slot connector in servers today? You are right if you answered PCIe Gen3 x8. How much PCIe bandwidth does that support? You are right again! ~ 56Gbps. So, match up 2-ports of 25GbE to a 56Gbps PCIe slot and you’ve got better efficiency from network to server architecture performance. Better utilization per slot.

    25GbE switches are really 100GbE switches today. Eventually these 100GbE switches will move downstream. Think about what we typically call 10GbE switches today? Do they have 40GbE uplinks? Shouldn’t we consider them 40GbE switches?

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  • 对于接收方,而通道1-通道5中前4字节地址必须相同,第字节不能相同 对于发送方,通道0地址 和 发送地址 必须一致,而且与接收方所要通信通道地址相同! 5>SPI指令设置 每一条完整指令的写入都必须通过一...

    在无线通信中,NORDIC公司生产的NRF24L01无线收发模块是许多玩家的选择,它是2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片,具有功能较强而控制较方便并且价格便宜的优点。一块NRF24L01可以同时接收6个通道的发送数据,同时可以采用变频手段改变通信频道来避免无线通信干扰,下面简单介绍一下这种芯片的使用。

    本次采用了两块单片机进行无线通信,一块型号为:STC90C51 16RD+        ,接收器:NRF24L01

                                                                          另一块为:STC12C5A60S2             ,发送器:NRF24L01

    一、硬件方面

    1>引脚介绍


    引脚1:GND,接地端;引脚2:VCC,1.9V~3.6V

    引脚3:CE, NRF24L01模式控制端

    引脚4:CSN,片选信号

    引脚5:SCK,SPI时钟输入端

    引脚6:MOSI,SPI数据输入端

    引脚7:MISO,SPI数据输出端

    引脚8:IRQ,中断输出端,低电平使能,即中断输出低电平

    对于电源不要超过3.6V,否则可能损坏芯片

    对于端口引脚,可以耐压5V,即可以接TTL端口

    2>工作模式


    3>增强型shockburst模式

    NRF24L01默认是增强型shockburst模式,即能自动应带,此模式下可减轻单片机负担,可使程序简化,本次将采用默认方式发送接收数据。

    在此方式下,通讯协议如下:

    对发送方(配置PRIM_RX为低):发送方启动发送后,即CE拉高至少10us,发送方发送数据,发送完数据后使用通道0接收终端应答ASK信号,如果没有收到ASK,发送方将重发相同的数据包,直到收到应答信号或重发次数超过设定最大值为止。若超过最大次数,将会产生MAX—RT中断,IRQ输出低电平。若收到了ASK信号,发送发认为发送成功,将产生TX_DS中断。

    对接收方(配置PRIM_RX为高):接收方启动接收后,即CE拉高至少10us,若接收到的数据通过CRC校验正确,则将数据存储在RX_FIFO中。

    4>数据通道地址配置方法


               

    图示中,以地址宽度为5字节示例

    对于NRF24L01(发送方、接收方)通道0地址32位数据均可配置

    对于接收方,而通道1-通道5中前4字节地址必须相同,第五字节不能相同

    对于发送方,通道0地址 和 发送地址 必须一致,而且与接收方所要通信通道地址相同!

    5>SPI指令设置

    每一条完整指令的写入都必须通过一次CSN由高到低的变化

    6>SPI指令格式


    访问多字节寄存器时,应该先读/写低字节的高位。当多字节寄存器在写完之前若结束SPI写操作,则高位字节内容可保持不变。

    对于中断,若向中断源TX_DS、RX_DR、MAX_RT写入1,则中断响应被屏蔽。

    7>SPI时序

    写NEF24L01中寄存器时必须处于待机或掉电模式!


    8>寄存器表格

    共有18个寄存器,而对于点对点通信的NRF24L01只用到不到10个寄存器即可,其它可保持默认配置,详情见程序配置,寄存器说明见NORDIC公司的datasheet。

    二、软件部分

    下篇继续》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》

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  • 5G发展的大动力和四大挑战

    万次阅读 2019-07-10 18:18:56
    |6月底MWC19上海再现盛况,5G成为当之无愧的热点。各界人士纷纷感慨,通信行业的春天似乎又来了。中国移动杨杰和中国联通李国华,均不约而同提到5G不是“4G+1G”,...

    6月底MWC19上海再现盛况,5G成为当之无愧的热点。各界人士纷纷感慨,通信行业的春天似乎又来了。中国移动杨杰和中国联通李国华,均不约而同提到5G不是“4G+1G”,而是一次重大的颠覆性技术变革,是经济社会转型升级的重要推动力,人类在生产、生活以及社会管理方式上,将迎来革命性改变。那么5G到底是什么?5G发展的动力有哪些?5G发展的挑战又包括哪些?

    01

    5G到底是什么?

    5G已经不仅仅是一门技术,而是一个产业,更是推动其它各个产业发展的一项基础产业。

    5G是通信技术的变革而非革命

    从技术角度看,5G是在4G通信技术基础上继续发展的产物,本质上只是技术的变革,而非革命。5G涉及的核心技术,主要包括无线技术和网络技术两大类。无线技术方面,主要包括Massive MIMO,超密集组网(UDN),D2D,灵活双工/全双工,新型多址技术,新型编码调制,高频段通信等。网络技术方面,主要包括网络切片(Network Slicing),移动边缘计算(MEC),SDN/NFV,C-RAN架构等。

    5G技术的核心是提升频谱效率(每小区或单位面积内,单位频谱资源提供的吞吐量,提升5~15倍)、能源效率(每焦耳能量所能传输的比特数,提升百倍以上)和成本效率(每单位成本所能传输的比特数,提升百倍以上)。

    5G最根本的变革在于通信服务对象将发生变化

    从1G到4G,通信服务的主体都是我们人类,但是到了5G时代情况将发生改变。可以预测,自5G时代开始,通信服务的主体将从人逐步迁移到物,而且这个比重会越来越高。也就是5G时代开始,会从连接人到连接物,从服务人到服务物。工信部苗圩部长提到,将来20%左右的5G设施是用于人和人之间的通信,80%用于人与物,物与物的通信。

    正是由于这样根本性的变革,5G会催生出无数全新的领域,引发新一轮的产业变革,成为推动经济发展的新增长动力。

    5G拥有消费性、管理性、生产性三大产业发展主线

    从1G到4G,基本只有面向人类消费者市场这一条发展主线,但到了5G时代,情况发生根本性变化。总体来看,5G拥有消费性、管理性、生产性三大产业发展主线。

    一是面向需求侧的消费性主线,即5G加速生活娱乐、车联网、汽车电子、医疗电子、可穿戴设备、智能家居等规模化的消费类应用。二是5G驱动智慧城市管理性应用全面升温,基于5G的城市立体化信息采集系统将加快构建,智慧城市、智慧安防、智能交通等成为应用集成创新的综合平台。三是面向供给侧的生产性主线,即5G与工业、农业、能源等传统行业深度融合,成为行业转型升级所需的基础设施和关键要素。

    02

    5G发展五大动力

    推动5G发展的源动力来自五大方面,国家战略、运营商竞争态势、产业链上下游设备商推动、消费者诉求、行业数字化转型需求。这五个方面因素叠加,推动中国5G产业快速发展。

    动力一:国家战略

    5G的定位是一项国家基础性产业。因此,各个国家都在抢夺5G产业发展的制高点。谁占领了5G产业发展的制高点,不仅能推动本国5G直接和间接经济总产出的增长,同时还能分享其它国家5G产业发展的红利。

    2019年4月3日,美国国防部发布了《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》,预测中国依靠先发Sub-6GHz的5G网络会推动智能手机和电信设备商,以及半导体和系统供应商的市场大幅增长,进而带动互联网公司的服务增长,中国将可能重现美国在4G领域的辉煌。因此,美国对争夺5G领先地位的焦虑感和紧迫感日益强烈

    全球各个国家对此都有相同认知,因此大家才会看到美国和韩国两国运营商争抢全球首个开通5G无线服务的国家名分。2019年4月3日,韩国三大运营商SK电讯,KT和LG U+宣布5G正式商用,开通5G手机网络服务,抢得“全球首商用”桂冠。之后一个小时,美国运营商Verizon也正式宣布在部分地区推出5G无线网络服务。

    而中国成为继韩国、美国、瑞士、英国之后,全球第5个开通5G服务的国家。毋庸置疑,中国在5G领域的投入是坚定的。自2016年启动5G试验以来,中国积极推进完成了5G关键技术验证、技术方案验证、系统组网验证三大阶段工作。

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    从中国5G产业发展预期看,中国信息通信研究院发布的《5G产业经济贡献》报告,预计2020-2025年期间,中国5G商用直接带动的经济总产出达到10.6万亿人名币,间接拉动的经济总产出约24.8万亿人名币。如此巨大的经济产出,正是国家战略意志的体现。

    动力二:运营商竞争态势

    韩国媒体报道,韩国加入5G服务的用户在2019年6月10日突破100万人,此时距离韩国5G商用化仅有69天。韩国三大运营商SK电讯,KT和LG U+为争取用户大打“价格战”,对5G手机进行高额补贴。美国AT&T,Verizon,T-Mobile和Sprint,出于市场竞争需要,均在积极进行5G商用部署。以AT&T 为例,分步推进5G网络部署,首批覆盖12个城市,第二批增加约10个城市。同时,AT&T努力把4G时代积累的企业解决方案经验延伸到5G,积极开发零售、医疗、金融、教育、安全等垂直行业创新应用。

    从运营商角度看,你不积极上5G,竞争对手抢先上了5G,你的用户资源就会流失,业绩就会下滑,这是运营商不可承受之重。竞争的压力,逼迫运营商抢跑5G。国内运营商也面临同样的情况,当然和海外运营商相比,国内运营商除了商业竞争压力之外,还承担着非商业性质的普遍服务义务,即ZZ任务。

    2019年中国移动将在全国范围内建设超过5万个5G基站,在超过50个城市实现5G商用服务;在2020年,将进一步扩大网络覆盖范围,在全国所有地级以上城市城区提供5G商用服务。中国移动实施“5G+计划”,一是推进5G+4G协同发展;二是推进5G+AICDE融合创新;三是推进5G+Ecology生态共建;四是推进5G+X应用延展。

    中国电信将在40多个城市建设NSA/SA混合组网的精品网络,力争在2020年率先启动面向SA的网络升级,对外开放基于SA的边缘计算、网络切片等5G差异化网络能力。同时加速云网融合,为5G赋予更多内涵。中国电信在上海重点发布了“5G行业云网解决方案”,为媒体、医疗、教育、金融、物联(水务、消防、车联网)、视频六大行业提供服务。

    中国联通实施“7+33+N”5G建网战略,即在北京、上海、广州、深圳、南京、杭州、雄安7大城市区实现连片覆盖,在福州、厦门等33个重点城市实现热点覆盖,在N个城市定制5G网中专网,同时构建各种行业应用场景。

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    动力三:产业链上下游设备商推动

    5G产业链包括上游设备商,中游运营商,和下游终端设备商以及行业应用方案提供商。

    640?wx_fmt=jpeg上游设备商除了我们熟知的四大系统设备商华为、中兴、爱立信、诺基亚外,还包括芯片厂商(光电芯片、计算芯片、交换芯片、射频芯片等),基站天线/振子厂商,射频模块厂商(滤波器、功率放大器、射频开关等),基带模块厂商,PCB板厂商,光模块厂商,无光源器件厂商,光纤光缆厂商,小微基站厂商,铁塔厂商,承载设备厂商等。

    终端设备商包括智能手机、智能网联汽车、智能家居等领域。行业应用方案提供商涉及各个行业,如车联网、工业互联网、智能医疗、智慧教育等。

    在中国4G建设饱和的情况下,产业链上游和下游的设备商将希望寄托于5G发展,成为顺理成章的事情。

    以智能手机为例,智能手机增长和智能手机普及率,都已经进入了存量市场阶段。而在存量市场环境下,中国智能手机市场未来机会点在于用户升级换机的需求,尤其是5G技术带来的换机需求。

    动力四:消费者的诉求

    全球2G GSM用户数突破1亿大关,用了6年时间(1992年-1998年)。全球3G UMTS用户数突破1亿大关,用了5年时间(2001年-2006年)。全球4G LTE用户数突破1亿大关,只用了3年时间(2010年-2013年),仅为2G时代用户发展时间的一半。消费者对新技术的接受度越来越高,尤其是中国消费者。一旦5G网络实现大面积覆盖,用户将迅速向5G转化

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    同时,年轻人、高学历、居住在城市的成年人是最早接触智能手机的人群。在中国,年轻成年人是智能手机覆盖率最高的人群,2018年,91%的18岁到24岁成年人,89%的25岁到34岁成年人拥有智能手机。而这群人中存在大量“数字原生代”,即在智能手机和互联网上长大的人。数字原生代能够同时认知处理多种信息来源,天然具备积极拥抱新一代信息技术的诉求。比如在游戏、体育、娱乐、在线漫画和表演中,发展5G AR/VR服务,一定会受到年轻成年人的热烈追捧。

    动力五:行业数字化转型需求

    中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。从传统产业来看,伴随要素成本上升、资源环境压力加大、产能过剩持续,以及后发国家工业化和发达国家再工业化的双重挤压,以往依靠要素驱动和依赖低成本竞争的增长模式越来越难以为继,迫切需要转型发展。

    行业数字化转型正是中国产业转型升级的重要动力之一。数字化转型既包括处于较低发展阶段的企业提高信息化水平,也包括处于较高发展阶段的企业实现数字化、网络化、智能化。

    工业、农业、能源等传统行业,以及交通、安防等各个行业,均存在数字化转型的强烈意愿。以汽车产业为例,全球市场陷入低迷,盈利下滑,中国市场销量在2019年将下滑8%,预计在2480万辆。为了应对挑战,车企积极进行新四化“智能化、网联化、电动化、共享化”探索。电动化方面,中国新能源汽车销售持续增长,预计2019年达到170万辆,2020年达到200万辆。

    网联化方面,工信部在2018年12月25日发布《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》,明确提出到2020年车联网用户渗透率达到30%以上,新车驾驶辅助系统(L2)搭载率达到30%以上,联网车载信息服务终端的新车装配率达到60%以上。5G网络发展将助力汽车产业网联化达到此目标。

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    在汽车制造环节,工厂车间将出现更多的无线连接,未来工厂中所有智能单元均可基于5G无线组网,生产流程和智能装备的组合可快速灵活调整,以适应市场的变化和客户需求越来越个性化、定制化的趋势。在汽车使用环节,基于5G网络的大带宽、广连接、高可靠低时延,可实现对汽车的全面感知,精准决策,和实时控制。5G将助力汽车产业实现数字化转型。

    03

    5G发展四大挑战

    5G发展存在商业模式不清晰、建设运营投资额巨大、技术选择多路径、供应链全球化依赖四大挑战

    挑战一:商业模式不清晰

    运营商面临”提速降费”和同质化竞争的巨大压力。不限量套餐虽然能帮助运营商抢夺到用户,但是也导致运营商增量不增收,流量收入剪刀差加剧。三大运营商的ARPU(每月每用户平均收入)集体下降。其中中国移动2018年手机ARPU值53.1元,同比下降8%;中国电信2018年手机ARPU值50.05元,同比减少8.3%;中国联通2018年手机ARPU值45.7元,同比减少4.7%。

    同时,推出低资费不限量套餐,也让用户习惯了低资费,消费者买单意愿不高。在5G时代这种趋势会愈发明显。

    因此运营商必须在商业模式上做出改变,从3G和4G时代基于流量的商业模式,到寻求5G时代新的商业模式。

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    目前看,5G时代商业模式最有可能包括基于流量和基于信息服务两大类。基于流量的模式,依然是运营商5G时代重要的盈利模式。在5G时代的数据量将呈现爆发式增长。

    数据量井喷一方面来源于大视频会在5G时代迅猛发展,4K、8K、VR/AR/MR、全息等各种技术应用会加快普及。用户的消费习惯如同从文本方式转换到视频方式一样,会迅速普及4K、8K、VR/AR/MR、全息业务。

    数据量井喷另一方面来源于,产生数据的将不仅仅再是人类,而是更多物体会被5G网络连接,普适性数字化将诞生。比如汽车上所有零部件信息都将数字化,并通过5G网络进行传输,未来每辆汽车每秒钟将产生Gbit以上的数据量。

    但仅依赖数据量爆发式增长带来的流量模式,已经不足以支撑5G时代运营商巨大的建网投资成本。因此,运营商要积极探索基于信息服务的商业模式。信息服务未来可能存在三种不同模式。

    第一种模式,提供基于连接的信息服务。运营商可以通过5G网络广连接特性,提供人与物,物与物的广泛连接。以汽车行业为例,未来所有汽车都可以通过5G网络进行V2V(车与车)、V2I(车与基础设施)、V2P(车与人)、V2N(车与网络)通信。而路侧和路面上各种基础设施,包括红绿灯信号机、智慧灯杆、数字标识牌等,也将数字化和5G网联化。

    第二种模式,提供基于网络切片的定制信息服务。运营商不再只提供刚性管道,而是给不同消费者用户和行业用户提供弹性管道。弹性管道的“弹性”体现在管道可以按需定制,即管道类型(大带宽、广连接、高可靠低时延)和管道服务等级等均是动态可分配的,同时5G时代的弹性管道将覆盖端到端(从手机终端到无线基站,再到传输网络、核心网、业务层均可实现弹性)。网络切片技术的使用让这一切变为可能。

    比如针对车联网用户可以提供大带宽网络切片用于VR通讯业务,高可靠低时延网络切片用于远程控制业务、编队行驶业务等等。

    第三种模式,提供基于云计算、多接入边缘计算(MEC)、云边协同、云网协同的业务信息服务。针对不同消费者用户和行业用户,利用云、边缘云、云边协同和云网协同,提供不同类型的业务应用服务。将涉及到普通消费者、政务、制造、交通、物流、教育、医疗、媒体、警务、旅游、环保等各个方面。

    总体来看,运营商依然处于积极探索除了流量模式之外的新商业模式阶段。运营商已经错过了3G时代互联网和4G时代移动互联网两拨最大红利,一定不希望错过下一桶金。

    挑战二:建设运营投资额巨大

    5G建设大概率会采取先城区,再郊区;先热点,再连片;先低频,再高频;先室外,再室内;先宏站,再小微基站的模式。积极稳妥分布推进,大多数情况下强调对4G LTE的依赖,以降低组网成本保证用户体验。

    但即使如此,5G建设的投资金额(Capex)也是巨大的。除了宏站投资,5G发展还涉及大量小微基站、光传输、核心网、多接入边缘计算等投入。预计中国5G投资周期十年,总投资金额1.6万亿。

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    同时5G运营投资额(Opex)也将是巨大的。5G基站的功耗是4G基站的2.5-4倍(从中国铁塔资料看,4G基站典型功耗在1300W,而华为5G基站典型功耗3500W,中兴3225W,大唐4940W),电费等能源成本越来越高。另外,5G基站数量增加,尤其是小微基站数量将激增,站址费用越来越高,光纤量也将激增。

    总体来看,2021年将是运营商挑战最大的一年。运营商有紧迫压力,在2021年之前寻找到5G新的商业模式,才有可能支撑起5G时代巨大的建设投资和运营投资。

    当然,政策支持推动中国5G产业发展也是必不可少的。比如给运营商减压,引导通信行业由“提速降费”向“提速提质”转变。同时,出台政策鼓励运营商、铁塔公司共享共建。

    挑战三:技术选择多路径

    一直以来,运营商5G建网存在NSA(Non-Stand Alone)和SA(Stand Alone)不同技术路径选择。所谓NSA,是在4G核心网基础上,增加5G基站,用户使用5G终端就可以享受5G的宽带业务。

    采用NSA,具有部署简单、起步快、投资少的优点,而且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。但是NSA因为没有改变核心网,因而无法支持5G广连接和高可靠低时延两大特性。而SA,使用真正的5G核心网、基站以及回程链路,才可以真正满足行业客户大量的相关诉求。

    比如车联网应用的远程驾驶,尽管现在已经有大量的业务展示,但也只是用于作秀而已,要真正做到开放道路的商用程度,仅仅依靠目前NSA方式5G网络是无法有效保障安全性的。

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    三家运营商早期5G建网思路比较清晰,电信和移动偏向SA独立组网方式,联通偏向NSA。但电信和移动均对策略进行了调整,会先行规模部署NSA网络,而核心网改造、网络切片技术使用进度等均延缓。不过,中国移动杨杰也表示2020年1月1日起,政府不允许NSA手机入网,将全力过渡到SA组网。

    总体来看,目前运营商有不同的NSA和SA演讲路线规划。确定的是NSA组网和SA组网未来将长时间共存,运营商面临着多频多制式共存复杂网络挑战。

    挑战四:供应链全球化依赖

    5G供应链全球化态势明确,主要涉及到芯片供应链、智能手机供应链和基站供应链。

    芯片供应链主要涉及“设计(Fabless)-设备-材料-制造(Foundry)-封测(OSAT)”等环节。中国企业主要发力在两头,即设计和封测。

    我国部分专用芯片快速追赶,正迈向全球第一阵营。其中包括成本驱动型消费类电子,如机顶盒芯片、监控器芯片等;以及通信设备芯片,如核心路由器自主芯片。但是高端智能手机、汽车、工业以及其它嵌入式芯片市场,中国差距依然很大。而高端通用芯片与国外先进水平差距更是巨大,包括处理器和存储器等。

    智能手机供应链方面,芯片、内存、操作系统等行业制高点以及射频前端、滤波器等,仍然摆脱不了对欧美和日韩厂商的依赖。

    基站供应链方面,涉及器件众多,对进口器件依赖程度较高,尤其是FPGA、ADC&DAC等难以找到较好替代。

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    整体来看,中国在毫米波领域进展要落后于Sub-6GHz领域。

    可以预期,中国5G将克服各种挑战,取得快速发展。

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    | 作者:吴冬升东南大学博士,多年B2B/B2G整合营销及品牌经验,对5G、车联网、物联网、大数据、人工智能、数字化转型有深刻洞察。

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    专注5G行业应用,覆盖通信、媒体、金融、汽车、交通领域。下一期推出《5G车联网(智能网联)产业化十大趋势》,敬请期待。

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