5G生态系统： 美国国防部的风险和机遇（之一：报告摘要部分）

若干个月以前，美国国防部旗下咨询部门国防创新委员会（Defense Innovation Board）发布了名为《5G生态系统：国防部的风险和机遇》报告，指出中国在5G发展方面处于领先地位。原报告公开于美国国防部网站上，对此报告的理解有助于了解美国与世界各地5G产业的发展现状，现将报告内容翻译公布。

（备注：翻译内容全部来自于公开文件，英文原件详见：https://media.defense.gov/2019/Apr/03/2002109302/-1/-1/0/DIB_5G_STUDY_04.03.19.PDF）

目录

报告摘要

第1章：5G历史和概述

信息技术发展史

历史教训：技术转型革命中的先发优势

频谱使用和选择

毫米波（mmWave）

Sub-6 GHz

第2章：5G竞争领域的现状

中国

韩国

日本

世界其他地区（不含美国）

美国

私营部门

公共部门：白宫（政府）

公共部门：FCC（联邦通信委员会）

公共部门：商务部

第3章：国防部对于5G技术的发展和采用

5G对国防部的影响

转向 Sub-6 GHz

Sub-6频谱共享的前进路径

5G中的安全挑战

供应链风险

5G基础设施和服务

5G设备

第4章：国防创新委员会对5G的建议

国防创新委员会建议

建议＃1

建议＃2

建议＃3

报 告 摘 要

    术语“5G”指的是即将到来的第五代无线网络和技术，它将在第四代（4G和4G LTE）网络的基础上，极大提升数据速度，数据容量和降低延迟（数据传输的延迟）。5G将支持一系列新技术，这些技术将改变公共和私营部门的运营标准，从自动驾驶汽车到智慧城市，虚拟现实和战争网络。从无线网络的历史更迭中表明，率先应用新技术的国家将获得几十亿美元的收益，同时带来大量就业机会和技术创新的领导地位。先行者也设定了标准和应用，然后由后来的参加者采用。相反，在之前的无线网络更迭中落后的国家有义务采用领先国家的标准，技术和架构，并错失了一整代无线网络功能和市场潜力。

    在2010年初，美国电话电报公司（AT&T）和威瑞森公司（Verizon）在2008年拍卖会上以700兆赫（MHz）的频谱迅速在全美国部署了LTE。在此部署基础上，美国成为继芬兰之后第一个拥有综合LTE网络的国家，该网络提供了当时现有3G网络约10倍的用户网络性能。这种用户网络性能的极大提升迅速推动了新型半导体手机的采用，这种新型半导体不仅可以传输更多的数据，而且计算速度更快。像苹果、谷歌、Facebook、亚马逊、Netflix等美国公司，以及无数其他公司，都在利用这种带宽开发新的应用程序和服务。随着LTE在其他国家的部署，这些相同的手机和应用程序遍布世界各地。这一举措有助于推动美国在无线和互联网服务领域的全球主导地位，并创造了一个由美国领导的无线生态系统，国防部（DoD）和世界其他地区在该生态系统上运营了近十年。

    自推出LTE以来，这些无线竞争格局发生了很多变化。中国电信设备巨头华为的全球收入从2009年的约280亿美元增长到2018年的1070亿美元，而爱立信和诺基亚等其他传统市场领导者的收入在同一时期下降。华为，中兴通讯，小米，Vivo和Oppo等中国手机厂商的全球市场份额迅速增长，尽管美国市场的销售额很小，但其在采用率和影响力方面仍在快速增长。2009年，收入排名前十的互联网公司都是美国公司。今天，前10名中有4家是中国公司。这些趋势已经生效，如果继续领先，中国可能有潜力领导世界未来5G网络发展方向。

     从4G向5G的转变将极大地影响全球通信网络的未来，并从根本上改变国防部运营的环境。虽然国防部将感受到5G的影响，但推出本身将由美国商业部门推动。本研究报告提供了对商业环境以及国防部环境的深入了解，从而全面了解5G的利益相关者和未来。

    5G具有从企业网络到战场战术网络增强国防部决策能力和战略能力的效果。5G将增强国防部链接多个系统到更广泛的网络的能力，同时实时共享信息，改善公共服务系统，改善不同地理位置和区域之间的通信，同时开发出一个战场的共同图景以提高战场态势感知能力。这种网络连接性的改进可以从超音速和超音速防御领域到卫星快速恢复和网状网络领域应用一系列新技术和任务。

    频谱将在5G的运行、开发和推出中发挥关键作用。峰值数据速率由无线服务可用的频谱数量驱动。在4G中，最多可以将5个20兆赫的信道连接在一起。但是在5G中，多达5个100兆赫的信道可以连接在一起，使速度大约比4G和4G LTE快20倍。虽然一些5G技术将部署在当前使用的蜂窝频谱中，并在性能上实现适度的提高（LTE已经相当好地优化），但全面的5G开发将需要更大的频谱，为消费者、国防部或其他部门提供明显改进的服务。

    各国正在采用两种不同的方法部署数百兆赫的5G新频谱。第一种方法侧重于低于6 GHz -Sub-6的电磁（electromagnetic -EM）频谱（“低至中频频谱”，也称为“Sub-6”），主要是3GHz和4GHz频段。第二种方法侧重于24至300GHz之间的频谱部分（“高频频谱”或“毫米波”），是美国、韩国和日本采取的方法（尽管这三个国家也在不同程度上探索Sub-6低频谱）。美国的运营商主要专注于5G的mmWave毫米波高频谱部署，因为其他地方的5G都在使用3GHz和4 GHz低频谱，这大部分是美国独有的联邦频段，特别是国防部广泛使用的频段。

    频谱分配问题是5G竞争的核心，对于选择的频谱范围，无论是Sub-6低频谱还是mmWave毫米波高频谱，几乎影响到5G发展的其他每一个方面。3和4 GHz范围内的低频谱在全球5G活动中占主导地位是因为其频谱的传播（范围）在得到了改善以后，需要部署的基站要少得多，就能够提供和高频谱相同的覆盖范围和性能。由于美国的大部分Sub-6低频段不可用于民用/商用，美国运营商和控制美国民用频谱的联邦通信委员会（FCC）将mmWave毫米波高频谱作为美国国内5G的核心应用频谱。

    美国运营商可能会继续追求部署mmWave毫米波，但如果没有追随者，就不可能在5G领域领先。5G无线网络的领导地位要求全球市场同意并建立5G领导者国家制定的频段规范，因为这些5G子组件和产品最终将推动跨网络的互操作性。世界其他地区与美国的运营商相比，没有Sub-6的低频谱限制，他们随后正在该低频范围内进行5G的开发。因此，如果美国继续追求与世界其他地区不同的频谱范围（美国在推动mmWave毫米波高频谱），它可能会发现自己没有全球供应基础。

     如果世界上大多数国家采用的未来5G生态系统建立在Sub-6中频频谱之上，美国也将面临mmWave设备互操作性挑战和Sub-6基础设施安全问题。随着Sub-6成为全球标准，很可能中国，这个领域的现任领导者，将领导这一行业定价权。这将给依赖中国供应链组件网络的国防部海外行动带来安全风险。即使美国要限制在国内使用中国设备供应商，美国在无线领域的市场也不够大，无法阻止中国的5G供应商继续在全球增加市场份额，从而对一批服务于美国市场的供应商造成巨大压力。由于市场份额的下降、竞争产品的数量的限制以及美国国防部和美国工业界对更好和更便宜的全球供应链的丧失，这些供应商将无法对未来的5G产品进行研发。

    中国计划部署第一个广为流传的5G网络，其第一套基于Sub-6频段的服务网络将于2020年推出。先行者优势可能会推动其手机和电信设备供应商及其国内半导体和系统供应商的市场大幅增长。因此，中国的互联网公司将很好地为其国内市场开发利用5G速度和低延迟的服务和应用程序。由于5G部署在全球范围内的频谱相似，中国的手机和互联网应用和服务很可能成为主导，即使它们被排除在美国之外。中国将在5G上重现美国在4G上的所作所为。

未完待续