高通:用十年赌一个未来-
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高通:用十年赌一个未来

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对华为、三星、一加、OPPO、vivo 和小米手机的用户来说,第五代行动通讯技术时代正在到来。

据统计,截至今天,来自各大知名终端装置品牌,开发中的 5G 智慧手机超过 150 款。包括中、美等国主流行动电信商均在 2019 年内完成商用化测试,随着基地台装机工作开始,2020 年将成为 5G 进入一般用户的元年。

而在高通工程师看来,一切彷彿让他们坐上时光机。

笔者之前拜访高通加州圣地亚哥总部,和多位工程师讨论了 5G 的过去、现在和未来。许多人都在高通工作数十年之久,参与 2G、3G、4G 直到今天的 5G,从设想、规划、验证、开发和交付等全流程。

首席技术长詹姆斯‧汤普森博士(Dr. James Thompson)告诉笔者,5G 时代其实早在 20 世纪就开始了。

1990 年代,2G 技术崭露头角,如数位语音、SMS 文字简讯、MMS 多媒体讯息等新功能和体验,为之前以模拟语音为主的简陋通讯体验带来极大的变化。

高通 1993 年首次在无线射频的基础上做到全网路协议数据包收发,并完成 CDMA 通讯技术验证,开启了 3G 时代。汤普森指出,工程师当时的研究,是无线通讯从模拟向行动网路跃迁的重要进程的重要一步。

当时,无线通讯业界意识到,现有的网路协议套件有缺点,如果将来基于无线射频的行动通讯技术想获得长足发展,TCP/IP 必须加入新协议、连接埠设计。之后高通在 CDMA 的基础上开发出 CDMA2000 和 EV-DO 空中连接埠。于高通积极推动参与下,最终通过业界标準制订机构 3GPP 的审议,成为 3G 时代的主要标準技术之一。

EV-DO 空中介面研发经验方面,高通不断优化架构和开发新技术,如非授权频段的 LTE 网路,解放有限的频谱资源,提升基地台能承载的终端数量和终端用户的使用体验。

2019 年称为 5G 爆发前夕。2020 年预计将有上百款装置支援非独立组网技术和独立组网技术的 5G 装置发表,使现有 4G 基地台向 5G 的升级更顺畅,而高通再一次领导技术革新。

从 2015 到 2017 年,高通先后提出基于毫米波的全新 5G 通讯系统设计,完成非视距内传输的概念验证,并发表第一款支援毫米波通讯的基频晶片和射频解决方案。2018 年,高通再次更新基频晶片的能力,达成毫米波+6GHz 以下频段多模支援,将下行和上行速率分别提升至 7Gbps 和 3Gbps,展现出超越 Wi-Fi 的能力。不仅如此,3GPP 组织内关于 5G 的优化方向争论一度喋喋不休,而高通找到并提交统一的解决方案,同时解决优化大量装置、增强行动性和针对延展实境头显等特殊任务方向的难题。

回望 5G 的演进历程,高通工程师的共识是,如果公司没有 EV-DO 和 2G、3G 时代在空中介面、信号虚拟化、频谱利用等关键的累积成果,可能无法取得今天 5G 时代的成就。「5G 时代其实很早之前就开始了」,汤普森告诉笔者,「走到今天,花了 30 年。」

工程副总裁、5G 无线研发负责人庄思民(Dr. John Smee)指出,「EV-DO 仍是我们目前行动宽频技术的基础。到今天,我们启动同技术的速率从每秒兆比特(Mbps)提升到每秒千兆比特(Gbps)。」

技术许可业务高级副总裁陈立人则介绍,4G 时代获得的 75% 专利与 5G 时代的技术研发相关。5G-NR(New Radio)标準的波形、网路架构和载波聚合等很多技术与前代共通,且有延展性。

从 2G 到 5G 的演进,伴随高通创办至今的 30 余年。就像半导体领域有製程和架构更新两年一轮迴的「tick-tock」模型,每代行动通讯技术在高通内部的主力研发,几乎也以十年为週期。

一个週期内,前面 7~8 年可能都在先期开发,后面 2~3 年在代际之内继续改进性能、功能推陈出新。一个週期的两个阶段,往往是以当前代际行动通讯技术的正式大规模商用化为分界线。

这就意味着,每代行动通讯技术正式为市场和大众接受前,高通和其他重要开发者需要提前几年就投入技术研发。高级副总裁兼首席行销长鲍德温(Penny Baldwin Leonard)这样形容:「在高通,我们总是要做巨大且长期的赌注。」

多年以来,行动通讯业的技术标準制定都透过 3GPP 组织。以高通、华为、诺基亚、爱立信为代表的重要参与方,往往需要冒着巨大风险,提前 5~6 年在他们将要提交到组织的技术方向上,投入几十亿甚至上百亿美元──这是一场标準制定和商业化之前就进行的「豪赌」。

在陈立人印象里,2G、3G 时代还看不到回报最大化的时候,已增加投入相关技术研发资金,到 4G、5G 时代就越来越早了,「我们发现,最基础的研发一定要领先行业 5~10 年,只有这样才能拥有更有价值的专利」(高通透露,过去 30 多年,研发投入超过 580 亿美元,目前拥有 14 万项专利)。

这种超前式、旷日持久的「豪赌」,的确有风险,但经过四代行动通讯技术代际演进,高通似乎找到尽量降低投入风险的方法。庄思民透露,虽然确定技术方向投资超前,他们也会很早就和重要合作伙伴,如基地台设备、装置厂商、营运商,展开深度合作。

鲍德温指出,这种尽早合作的做法,和长期持续研发投入本身同样重要,因为整个行动通讯和行动网路产业都需要高通这样做,才能继续茁壮发展。随着科技进步,许多新技术启动的新使用场景诞生,如 4K 超高清行动影像串流媒体、自动驾驶和车对车、车对万物的物联网,或延伸实境等,都对高频宽、低时延产生极大的需求。如果高通不提前投入大量资源研发并与整个产业深度合作,意味着产业伙伴的发展也将受到阻碍。

除了合作伙伴,高通确保不「赌输」的另一项持之以恆任务,就是积极参与 3GPP 通讯标準组织。

身为高通在 3GPP 标準组织多年的代表之一,5G 研发高级总监季庭方曾担任射频与性能标準工作组(RAN4)副主席,参与多个标準版制定和发表(Release,通常后面会加个数字代表版本)。

「刚开始我们会确认性能预期,然后与生态系统伙伴开展长期协商,包括中国行动等电信商,以及爱立信、华为等企业。其实我们将 5G 相关概念送到 3GPP 之前,已酝酿几年了。」季庭方介绍,他在 3GPP 参与 R14 版制定与发表,这也是「定义 5G 的基础技术应该是什幺」的奠基规範。

积极参与 3GPP 工作,提交高品质的、对其他参与方有价值的贡献,才能让参与者及代表的公司或标準机构获得声望和话语权。比如,最终确认的 5G 标準「帧结构」部分,就採用高通提交的版本。

▲ 高通展示 5G 装置最初的概念验证原型机,后来尺寸逐渐缩小,最终成了平常智慧手机大小的参考设计机型。

季庭方把 3GPP 组织,以及代表的整个行动通讯和行动网路产业,比喻成一张「大饼」。他指出,高通认为正确且一直採用的做法,不是和其他参与方争抢,而是让整张「饼」更大,高通的这块也能随之变大。

同时,参与企业在产业市场占比和影响力,无法直接反映到 3GPP 组织。「公司一般派 100 名工程师去 3GPP,但背后其实有 1,000 人支援。只有我们提交的技术提案品质高,讨论的时候大家才会尊重我们。」季庭方表示,他坚信最终透过讨论可达成共识,「不管对方如何反对,我们始终坚信双方可共同解决分歧,这样才能赢得其他公司的尊重。」

目前,高通正积极参与 3GPP 的 R16 版制定,即主攻 5G 技术下一阶段商用化的规範制定工作,预计将在 2021 年发表。同时季庭方在 3GPP 的同事(他本人已经不再参与 3GPP 日常工作)已在探讨 R17 版本。高通在 R17 力推认为十分重要的特殊使用场景研究专案,已获得 3GPP 全会正式批准,如扩增实境、虚拟实境、延伸实境和云端游戏等。

CEO 史蒂夫‧莫伦科夫(Steve Mollenkopf)(见下图)接受採访指出,高通在中国的合作伙伴和重要业务越来越多,儘管大背景有许多不确定因素,高通仍会全力确保中国业务发展,帮助合作伙伴成功。

他表示,和诸如量子通讯等全新规範的通讯技术相比,基于无线射频的行动通讯技术仍有长足的发展,「至少在我本人活着时不可能过时,我认为,我们还会有很多机会让演算更强,让演算和通讯更接近。」

高通认为,有一天 5G 会变成电力一样无处不在的通用技术,预计将为全球经济带来 13 兆美元增长,创造 2,200 万就业,其中相当大部分会在中国。就像煤和电力将人类社会推进工业时代,网路和数位化推进资讯时代,5G 将造就「发明的时代」,新技术、产品、功能和体验将以爆炸式速度诞生,重新定义人们对通讯、科技的认知。

而这一切,都来自 10 年前、甚至 30 年前的「豪赌」。未来,这样的「豪赌」只会越来越多、赌注越来越高。

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