5G最強優勢亦是最大弱點?一文讀懂5G背后的科技與商業

2019-12-12 10:17 來源:互聯網

5G最強優勢亦是最大弱點?一文讀懂5G背后的科技與商業

 

作者|王元  來源|蘇寧財富資訊(ID:SuningWealthInsights)

2019年末將至,回顧今年科技領域的熱點技術,5G可謂是當紅炸子雞,其熱度可從A股5G指數的均線走勢圖上得到直觀的驗證(見圖1)。

與此同時,5G離人們的生活越來越近。截至2019年11月底,中國的5G基站已建成11.3萬個,今年年底將達到13萬個,5G套餐的預約用戶數也已經達到千萬。

在5G已來的背景下,如何正確理解5G被提上日程。筆者注意到,網絡上很多與5G相關的文章,對5G的理解和詮釋不清晰:有些對5G標準的理解出現了偏差;有些強調5G技術的優勢,卻沒有看到5G技術的弱點;有些著重闡述5G對其他行業的影響,卻忽略了其背后的商業邏輯。

因此,筆者在這里借用希臘哲學家亞里士多德的“第一性原理”,為讀者做一次年終盤點,希望讓讀者一文讀懂5G。

本文將從5G標準的正確解讀開始,然后梳理5G關鍵技術及其背后的路徑依賴,然后分析路徑依賴導致的通信行業商業變化,最后以筆者所在的金融行業為例,預測一下5G對金融業產生的影響。

5G的正確解讀

5G的正確解讀包含3個層面:5G由誰提出;5G的設計指標;5G指標的正確理解。

5G是由國際電信聯盟(ITU)提出的。該組織致力于收集全球通信業運營現狀,梳理全球通信行業未來發展需要解決的問題,進而制定全球通信行業的發展目標。2015年10月,ITU認為現有的4G通信網絡不足以支撐未來10年通信業的發展需求,因此發布新一代通信網絡研究計劃IMT-2020,俗稱5G標準。

IMT-2020明確定義了5G針對的應用場景、設計目標以及時間計劃,如圖2 所示。

其中代表性的文檔為M.2083和M.2410。這2份文檔具體定義了5G需要支持的應用場景以及5G標準的性能指標。下面簡單做個介紹:

1、M.2803文檔。該文檔定義了5G網絡需要服務的3個典型應用場景,即應用特性:

(1)增強型移動寬帶(eMBB);

(2)高可靠低延時(uRLLC);

(3)海量連接(mMTC)。

此外,該文檔還制定了衡量5G網絡性能的8項指標,如圖3所示。

2、M.2410文檔。該文檔定義了5G網絡建成后需達到的性能指標下限。例如,文檔定義了增強型移動寬帶場景下,需要達到的下行傳輸峰值速率(Peak data rate)為20Gbps。

對于以上提到的5G應用特性和技術指標,有幾點注意事項需要特別指出:

5G的3個應用特性:增強型移動寬帶(eMBB)、高可靠低延時(uRLLC)、海量連接(mMTC),是對5G通信網絡可靈活配置提出的要求,即一張物理網絡,動態配置和調整網絡資源。這不是指5G任何時刻對每一個用戶都需要同時滿足這3個要求。

通信系統是由發送端和接收端構成的,5G的8項指標(見圖2)有針對發送端(基站設備廠商)提出的要求,有針對接收端(手機終端廠商)提出的要求,還有針對通信運營商提出的要求,并不都是站在終端用戶角度衡量的。在這8項指標中,有主有次,5G最核心的指標是峰值速率(又稱信道容量),因為該指標是其他多數指標實現的基礎。需要注意的是,該指標主要是針對基站設備商、運營商提出的要求:假設運營商將所有的帶寬資源都分配給單一用戶,在理想無錯誤的無線信道條件下,運營商必須能有傳輸20Gbps的能力,這不代表用戶的下載速度。實際上,5G承諾的用戶下載速度為100Mbps,這在M.2410文檔中已明確定義。

ITU提出的IMT-2020本質上是5G技術的需求文檔。它規定了5G所需要達到的目標和要求,并沒有規定具體的實施技術和路徑。這部分工作實際上交給了由通信產業各大公司代表構成的3GPP標準化組織,該組織負責5G的技術層面的選型與標準化。

因此,若想看清5G,只看到ITU提出的5G實現目標是不全面的。只有理解負責5G具體實施的3GPP組織在技術選型過程中的路徑依賴,才能了解5G技術的副作用以及為此付出的代價,進而從全局上看清5G對通信行業、對其他行業,譬如金融行業的影響以及背后的邏輯。

下面我們就來簡要梳理一下3GPP選定并已標準化的5G關鍵技術以及其路徑依賴。

5G關鍵技術與路徑依賴

前文提到5G的8項指標中,峰值速率是基礎,該指標相比4G提高了20倍。其實,峰值速率又稱信道容量,一直是通信業發展的主線。本節筆者想闡述的是3點:(1)5G如何做到20倍增長的;(2)它的路徑依賴是什么;(3)這些路徑依賴,對通信業產生了哪些重大變化。

如同摩爾定律指引半導體行業,香農定理(Shannon-Hartley)一直為通信行業發展指明了道路。以下公式就是筆者為方便讀者閱讀而簡化的版本:

5G的核心技術都是遵循此定理發展的,如表1所示,5G利用與香農定理各項變量對應的相關技術,對其進行優化和升級,實現信道容量這一根本指標的突破。

然而,上述這些技術都不是完美無副作用的,每項技術副作用的疊加構成了5G的路徑依賴,如表2所示。

從表2可以看出,5G相比2G、3G、4G時代,對基站、網絡控制設備需求數量大幅增加,這是5G技術的最大路徑依賴。該依賴在5G工程實施過程中產生了4個方面的問題。在這里,筆者收集了一些組網上公開報道的相關數據,給讀者直觀感受一下:

(1)基站數量:5G基站在市區預計平均300米需要部署一個,4G基站大致1公里左右部署一個。因此,如運營商提供相同的信號覆蓋度,所需的基站數量將是4G的2-3倍。

(2)基站重量:5G單個基站的設備重量是大約在50-60千克,4G單個基站的設備重量約為20-30千克,因此,現有承重設施需要改造升級。

(3)基站功耗:5G設備耗能約是4G設備的2-3倍, 5G基站滿載功率約為3700瓦,4G約為1000瓦。

(4)現有基站配套設施復用程度:預計96%的站點需進行改造,復用率低于4%。

從以上數據可以看出,5G時代的網絡運營商不僅將承擔大量的網絡基建成本,還將承擔比4G高得多的電力與運維成本。

這是一個值得思考的問題:因為5G使用的技術在通信產業鏈的最上游已經被制定為標準,其構成的技術路徑依賴最終轉化為成本,正在傳導到位于產業鏈下游的運營商。運營商是否能承受?我們可以從移動流量單價、運營商的營收、利潤這3個維度做一個大致判斷,下面看3張圖:

通過以上數據可以看到,運營商已經至少3年日子不好過了,除了中國聯通(600050,股吧)受到混改紅利影響,凈利潤在2018年有較大提升之外,運營商的營收增速在下滑(見圖5),凈利潤增速不是下滑就是一馬平川(見圖6),而且移動流量高收費的日子一去不復返(見圖4)。

現在,全新的5G終于上馬了,結果成本如此之高,僅靠網絡套餐的價格上升是難以消化的。所以,如果運營商自身不做改變,那就是等著本行業發明的技術革了自己的命。與此同時,運營商還面臨一個嚴峻問題,那就是5G網絡需要一張物理網絡同時支持多種應用場景(eMBB、uRLLC、mMTC),這意味著運營商需要有根據客戶需求動態配置網絡拓撲結構的能力,此能力只有每個基站都可以被軟件定義和控制的情況下才能實現,這本質上和IT領域的云計算異曲同工。

換言之,由于5G技術的路徑依賴,強推著5G時代下的運營商既需要趕快具備云服務的能力,又需要解決如何利用5G高密度的基站創造新的業務模式和收入,來抵消5G的高額成本。

因此,筆者認為,5G時代下,客戶與運營商,也就是買方與賣方之間的關系會發生變化。同時,筆者還認為運營商會利用5G的基礎設施,帶來除了基于5G關鍵技術的2項額外“福利”:

(1)云基礎設施服務(IaaS):開放基站配套的硬件基礎設施,閑置時供租用;

(2)精準定位服務:利用5G基站的高密度,提供基于5G無線電信號的高精度定位,同時服務室內和室外區域。

上述“福利”可以看成是通信業在商業驅動下的創新。綜上,5G帶來的是通信行業技術和商業上的雙重創新,這是不同于以往的通信標準迭代的。

5G對金融行業的影響

了解了5G技術的路徑依賴及其促生的新服務,那么,5G對金融行業有哪些具體影響呢?筆者梳理了一張表格,見表3。

如表3所示,筆者認為5G對金融可能產生的影響主要集中在金融業務的3個場景:獲客、消費金融、供應鏈金融。下面作簡單介紹:

1、獲客。5G對金融獲客來說,主要是客戶覆蓋面變大了。農村與城市相比,人口密度相對較低,采用5G的高帶寬接入互聯網比光纖到戶更加經濟,因此會增加普惠金融的總客群人數。

2、消費金融。隨著雙錄政策開始實施,金融行業對于視頻、音頻等非結構化、高帶寬需求的應用會越來越多。5G的高帶寬會提供比4G更加優異的用戶體驗。在支付層面,得益于5G的高可靠低延時特性,將進一步縮短用戶交易時間,提升支付成功率。與此同時,對金融機構來講,這也變相提升了其支付系統的吞吐量。5G還意味著支付渠道的擴展,例如穿戴設備、物聯網設備通過5G技術聯網,支付終端將不僅僅限于用戶手機。營銷方面,5G網提供的高帶寬、低延時對多媒體營銷、交互式營銷等多種營銷方式可以說是十分對口。

3、供應鏈金融。5G對金融業促進最大的是在供應鏈金融領域,促進的原因恰恰是利用了5G需要高密度部署基站,且運營商有較強對外輸出其云服務的動力。這里舉2個小例子。

第一,由于5G基站是高密度部署的,平均200-300米/個,供應鏈金融很多倉儲企業,其倉庫的占地面積都超過了5G基站的覆蓋面積,這些企業可以就近租用周邊的基站基礎設施,搭建企業專有云服務,同時由運營商負責運維,這為倉儲企業省去了自建數據中心購買設備、拉線、挖槽等基建成本,同時租用的5G基站就在庫區附近,相當于局域網,帶寬問題也一并解決了。對運營商而言,基站資源得到了共享、創造了收入,這是雙贏買賣。

第二,5G基站的高密度覆蓋,可提供的定位服務會比GPS更加精確、節能,這對供應鏈金融業務中的資產進行定位有較大幫助,尤其是室內場景。

筆者相信,5G的到來,對金融行業還會有更多的場景發揮賦能作用。

結語

在2019年末,我們系統地盤點了5G技術,以及5G賦能金融行業背后的邏輯:從標準,到技術,到路徑依賴,到成本倒逼下的通信業新的創新。可以看到,5G的創新中不僅有技術,也有商業。筆者預見,5G將作為通信技術與信息技術的匯合點,由運營商為代表,綜合提供傳輸、計算、存儲服務,作為共享的基礎設施賦能其他行業,就像5G將賦能金融行業一樣。

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