高通:用十年賭一個未來

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 23 日 8:15 | 分類 手機 , 網路 , 網通設備 Telegram share ! follow us in feedly


對華為、三星、一加、OPPO、vivo 和小米手機的用戶來說,第五代行動通訊技術時代正在到來。

據統計,截至今天,來自各大知名終端裝置品牌,開發中的 5G 智慧手機超過 150 款。包括中、美等國主流行動電信商均在 2019 年內完成商用化測試,隨著基地台裝機工作開始,2020 年將成為 5G 進入一般用戶的元年。

而在高通工程師看來,一切彷彿讓他們坐上時光機。

筆者之前拜訪高通加州聖地亞哥總部,和多位工程師討論了 5G 的過去、現在和未來。許多人都在高通工作數十年之久,參與 2G、3G、4G 直到今天的 5G,從設想、規劃、驗證、開發和交付等全流程。

首席技術長詹姆斯‧湯普森博士(Dr. James Thompson)告訴筆者,5G 時代其實早在 20 世紀就開始了。

1990 年代,2G 技術嶄露頭角,如數位語音、SMS 文字簡訊、MMS 多媒體訊息等新功能和體驗,為之前以模擬語音為主的簡陋通訊體驗帶來極大的變化。

高通 1993 年首次在無線射頻的基礎上做到全網路協議數據包收發,並完成 CDMA 通訊技術驗證,開啟了 3G 時代。湯普森指出,工程師當時的研究,是無線通訊從模擬向行動網路躍遷的重要進程的重要一步。

當時,無線通訊業界意識到,現有的網路協議套件有缺點,如果將來基於無線射頻的行動通訊技術想獲得長足發展,TCP/IP 必須加入新協議、連接埠設計。之後高通在 CDMA 的基礎上開發出 CDMA2000 和 EV-DO 空中連接埠。於高通積極推動參與下,最終通過業界標準制訂機構 3GPP 的審議,成為 3G 時代的主要標準技術之一。

EV-DO 空中介面研發經驗方面,高通不斷優化架構和開發新技術,如非授權頻段的 LTE 網路,解放有限的頻譜資源,提升基地台能承載的終端數量和終端用戶的使用體驗。

2019 年稱為 5G 爆發前夕。2020 年預計將有上百款裝置支援非獨立組網技術和獨立組網技術的 5G 裝置發表,使現有 4G 基地台向 5G 的升級更順暢,而高通再一次領導技術革新。

從 2015 到 2017 年,高通先後提出基於毫米波的全新 5G 通訊系統設計,完成非視距內傳輸的概念驗證,並發表第一款支援毫米波通訊的基頻晶片和射頻解決方案。2018 年,高通再次更新基頻晶片的能力,達成毫米波+6GHz 以下頻段多模支援,將下行和上行速率分別提升至 7Gbps 和 3Gbps,展現出超越 Wi-Fi 的能力。不僅如此,3GPP 組織內關於 5G 的優化方向爭論一度喋喋不休,而高通找到並提交統一的解決方案,同時解決優化大量裝置、增強行動性和針對延展實境頭顯等特殊任務方向的難題。

回望 5G 的演進歷程,高通工程師的共識是,如果公司沒有 EV-DO 和 2G、3G 時代在空中介面、信號虛擬化、頻譜利用等關鍵的累積成果,可能無法取得今天 5G 時代的成就。「5G 時代其實很早之前就開始了」,湯普森告訴筆者,「走到今天,花了 30 年。」

工程副總裁、5G 無線研發負責人莊思民(Dr. John Smee)指出,「EV-DO 仍是我們目前行動寬頻技術的基礎。到今天,我們啟動同技術的速率從每秒兆比特(Mbps)提升到每秒千兆比特(Gbps)。」

技術許可業務高級副總裁陳立人則介紹,4G 時代獲得的 75% 專利與 5G 時代的技術研發相關。5G-NR(New Radio)標準的波形、網路架構和載波聚合等很多技術與前代共通,且有延展性。

從 2G 到 5G 的演進,伴隨高通創辦至今的 30 餘年。就像半導體領域有製程和架構更新兩年一輪迴的「tick-tock」模型,每代行動通訊技術在高通內部的主力研發,幾乎也以十年為週期。

一個週期內,前面 7~8 年可能都在先期開發,後面 2~3 年在代際之內繼續改進性能、功能推陳出新。一個週期的兩個階段,往往是以當前代際行動通訊技術的正式大規模商用化為分界線。

這就意味著,每代行動通訊技術正式為市場和大眾接受前,高通和其他重要開發者需要提前幾年就投入技術研發。高級副總裁兼首席行銷長鮑德溫(Penny Baldwin Leonard)這樣形容:「在高通,我們總是要做巨大且長期的賭注。」

多年以來,行動通訊業的技術標準制定都透過 3GPP 組織。以高通、華為、諾基亞、愛立信為代表的重要參與方,往往需要冒著巨大風險,提前 5~6 年在他們將要提交到組織的技術方向上,投入幾十億甚至上百億美元──這是一場標準制定和商業化之前就進行的「豪賭」。

在陳立人印象裡,2G、3G 時代還看不到回報最大化的時候,已增加投入相關技術研發資金,到 4G、5G 時代就越來越早了,「我們發現,最基礎的研發一定要領先行業 5~10 年,只有這樣才能擁有更有價值的專利」(高通透露,過去 30 多年,研發投入超過 580 億美元,目前擁有 14 萬項專利)。

這種超前式、曠日持久的「豪賭」,的確有風險,但經過四代行動通訊技術代際演進,高通似乎找到盡量降低投入風險的方法。莊思民透露,雖然確定技術方向投資超前,他們也會很早就和重要合作夥伴,如基地台設備、裝置廠商、營運商,展開深度合作。

鮑德溫指出,這種盡早合作的做法,和長期持續研發投入本身同樣重要,因為整個行動通訊和行動網路產業都需要高通這樣做,才能繼續茁壯發展。隨著科技進步,許多新技術啟動的新使用場景誕生,如 4K 超高清行動影像串流媒體、自動駕駛和車對車、車對萬物的物聯網,或延伸實境等,都對高頻寬、低時延產生極大的需求。如果高通不提前投入大量資源研發並與整個產業深度合作,意味著產業夥伴的發展也將受到阻礙。

除了合作夥伴,高通確保不「賭輸」的另一項持之以恆任務,就是積極參與 3GPP 通訊標準組織。

身為高通在 3GPP 標準組織多年的代表之一,5G 研發高級總監季庭方曾擔任射頻與性能標準工作組(RAN4)副主席,參與多個標準版制定和發表(Release,通常後面會加個數字代表版本)。

「剛開始我們會確認性能預期,然後與生態系統夥伴開展長期協商,包括中國行動等電信商,以及愛立信、華為等企業。其實我們將 5G 相關概念送到 3GPP 之前,已醞釀幾年了。」季庭方介紹,他在 3GPP 參與 R14 版制定與發表,這也是「定義 5G 的基礎技術應該是什麼」的奠基規範。

積極參與 3GPP 工作,提交高品質的、對其他參與方有價值的貢獻,才能讓參與者及代表的公司或標準機構獲得聲望和話語權。比如,最終確認的 5G 標準「幀結構」部分,就採用高通提交的版本。

▲ 高通展示 5G 裝置最初的概念驗證原型機,後來尺寸逐漸縮小,最終成了平常智慧手機大小的參考設計機型。

季庭方把 3GPP 組織,以及代表的整個行動通訊和行動網路產業,比喻成一張「大餅」。他指出,高通認為正確且一直採用的做法,不是和其他參與方爭搶,而是讓整張「餅」更大,高通的這塊也能隨之變大。

同時,參與企業在產業市場占比和影響力,無法直接反映到 3GPP 組織。「公司一般派 100 名工程師去 3GPP,但背後其實有 1,000 人支援。只有我們提交的技術提案品質高,討論的時候大家才會尊重我們。」季庭方表示,他堅信最終透過討論可達成共識,「不管對方如何反對,我們始終堅信雙方可共同解決分歧,這樣才能贏得其他公司的尊重。」

目前,高通正積極參與 3GPP 的 R16 版制定,即主攻 5G 技術下一階段商用化的規範制定工作,預計將在 2021 年發表。同時季庭方在 3GPP 的同事(他本人已經不再參與 3GPP 日常工作)已在探討 R17 版本。高通在 R17 力推認為十分重要的特殊使用場景研究專案,已獲得 3GPP 全會正式批准,如擴增實境、虛擬實境、延伸實境和雲端遊戲等。

CEO 史蒂夫‧莫倫科夫(Steve Mollenkopf)(見下圖)接受採訪指出,高通在中國的合作夥伴和重要業務越來越多,儘管大背景有許多不確定因素,高通仍會全力確保中國業務發展,幫助合作夥伴成功。

(Source:高通

他表示,和諸如量子通訊等全新規範的通訊技術相比,基於無線射頻的行動通訊技術仍有長足的發展,「至少在我本人活著時不可能過時,我認為,我們還會有很多機會讓演算更強,讓演算和通訊更接近。」

高通認為,有一天 5G 會變成電力一樣無處不在的通用技術,預計將為全球經濟帶來 13 兆美元增長,創造 2,200 萬就業,其中相當大部分會在中國。就像煤和電力將人類社會推進工業時代,網路和數位化推進資訊時代,5G 將造就「發明的時代」,新技術、產品、功能和體驗將以爆炸式速度誕生,重新定義人們對通訊、科技的認知。

而這一切,都來自 10 年前、甚至 30 年前的「豪賭」。未來,這樣的「豪賭」只會越來越多、賭注越來越高。

(本文由 PingWest 授權轉載;首圖來源:高通

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