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美国当地时间11月17日,经过3GPP RAN1 87次会议讨论,中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,成为5G控制信道eMBB场景编码方案。这标志着中国通信厂商在5G时代的话语权得到一定提升。从2G时代的跟随者,到3G时代的参与者,再到4G、5G时代成为规则制定者之一,中国通信产业也经历了一个厚积薄发的历程。

厚积薄发奋起直追

上世纪80年代到90年代初,中国交换机市场形成了“七国八制”的格局——日本NEC和富士通、美国朗讯、瑞典爱立信、德国西门子、比利时BTM、法国阿尔卡特、加拿大北电垄断了中国交换机市场。这不仅导致程控交换机价格异常昂贵,还因为各家公司制式不同,带来一系列网络兼容问题。这种技术受制于人的局面直到1991年才得到扭转——解放军信息工程学院的邬江兴院士(邬江兴被誉为中国程控电话交换机之父)研制出了比西方同类产品性能更优越的程控交换机HJD04-ISDN。

在1992年,中兴ZX500A交换机的实验局顺利开通。紧接着,华为自主研发成功了第一代数字程控交换机C&C08A,并在1994年至1995年大规模投入生产。与此同时,联想成功研发出LEX118数字程控用户交换机(倪光南院士任联想总工程师时,联想也是技术流,不过,随着倪光南和柳传志技工贸、贸工技之争,在倪光南的出走后联想走上了贸工技之路)。

随着国产交换机的问世,中国市场的程控数字交换机价格直线下降,每线价格从500美元降至30美元,普通百姓安装电话的费用也随之下降,电话从“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”。中国通信产业由此逐步形成了以巨龙、大唐、中兴、华为为代表的通信企业。

在2G时代,中国通信企业尚无力参与国际通信标准的制定。但在3G时代,国家决心争夺通信标准的话语权,通过从西门子手中购买技术,再与国内已有技术成果融合后,最终被国际电联接受为3G通信标准,也就是饱受争议的TD—SCDMA,在TD—SCDMA已经功成身退之际,依然被“经济学家”口诛笔伐。

诚然,在技术上,TDS不如WCDMA和CDMA2000成熟,在产业化方面TDS也不算特别成功,在用户体验方面更是差强人意,但由于西方通信企业为了打压中国标准,想通过不参与TDS产业发展的方式,使TDS变成只存在于纸面上的技术,给国内厂商机会吃下了接近7亿人的市场,而且可以避免被高通敲骨吸髓,进而带动国内通信企业的发展。中移动以失去部分用户和移动3G用户上网体验差一些为代价,壮大了我国通信产业,为中国参与国际通信标准制定跨出了万里长征第一步。值得说明的是,在工信部对高通提起反垄断之前,高通可以对CDMA和WCDMA制式的手机收取高通税,但却无法对TDS制式的手机收取高通税,而这也是利润相对稀薄的低端手机中,移动手机在同配置下比联通、电信手机便宜的原因之一。

在4G标准制定的过程中,因为高通在3G时代滥用其对CDMA专利的垄断地位,特别是专利反授权和高通税等行为引起了中欧通信厂商的众怒,导致在4G通信标准制定中,中欧厂商的指导思想就是去高通化,使高通在4G时代跌下神坛,中欧通信厂商联手上位。发改委之所以“敢于”对高通提起反垄断,底牌之一也是中国通信产业已经从3G时代的参与者,成为4G时代的规则制定者,而高通在4G时代却早已不复在3G时代的辉煌——在产业实力的力量对比发生变化之时,在技术实力上此消彼长的情况下,旧时代的不平等协议理所当然地应当被抛弃,行政力量的“干预”仅仅是加速这一过程,并为通信终端厂商与高通达成更加公平合理的新协议保驾护航。本次华为公司主推的Polar Code方案能够成为5G控制信道eMBB场景编码方案,在5G编码领域占一席之地这是中国通信产业的又一次胜利。

背后的综合国力博弈

正如“一流的企业做标准,二流的企业做品牌,三流的企业做产品”,对于通信标准之争各国通信厂商之间的火药味异常浓烈,毕竟高通凭借CDMA专利收高通税、反专利授权的场景历历在目,在谈判和讨论中,竞争异常残酷。在之前的长码之争中,由于高通的方案其核心的必要专利都已经过期了,因此获得了三星等实力相对二流,技术实力也和一线厂商存在一定差距的中间派玩家的支持,并以几票之差击败了华为的方案。

本次华为获得的是控制编码,主要竞争对手是美国主推的LDPC,和法国主推的Turbo2.0。在会议上,各公司从性能、实现复杂度,以及可行性等角度对几个候选编码进行了全面的分析,性能优越的Polar码战胜了LDPC和TBCC,最终成为控制信道上行和下行的编码方案。而在短码的数据编码上,美国高通也再下一城——信道控制编码相对而言对基站设备等更加重要,而基站设备是华为的传统强项。而数据编码对通信终端更重要,高通定然对数据编码是势在必得。

可以说,本次华为主推的Polar Code能够成为5G控制信道eMBB场景编码方案,很大程度上是因为中国综合国力的日益增强,以及中国通信企业的鼎力支持,在最关键的投票中,华为在国内的老对头中兴给予了很大的支持,国内另一家通信企业大唐电信也与华为在同一个战壕,在舆论上一直饱受诟病的中国电信、中国移动、中国联通对华为的支持也是不遗余力。此外,在手机市场上与华为存在竞争关系的联想、小米、VIVO、OPPO、酷派等公司也选择支持华为,阿里巴巴、展讯、中国移动研究院、信威通信也都站在华为一边,值得关注度是除了中国大陆企业纷纷鼎力相助,宏碁、联发科、台湾国立大学这些来自海峡对岸的同胞同样选择支持华为。另外,比较出乎意料的是,英飞凌、马沃尔、Skyworks等欧美企业也选择了支持华为……可以说,如果不是中国的综合国力给予保驾护航,以及海峡两岸的通信企业和大学的鼎力相助,以及一些欧美企业的“雷锋精神”(估计也从中受益),华为也是无法使Polar Code成为5G控制信道eMBB场景编码方案的。

Polar Code成为5G控制信道eMBB场景编码方案的意义

其实,本次Polar码战胜LDPC码和Turbo码并非是两者的第一次较量,在今年10月14日,Polar码、LDPC码和Turbo码已经较量过一回了——LDPC码战胜了Turbo码和Polar码,被采纳为5G eMBB场景的数据信道的长码块编码方案。

这里先解释一下什么是长码和短码。编码往往用最短的二进制位数表示一个指令,二进制位数越短则效率越高,在指令数量不变的情况下,越常用的指令当然越短越好。然而,如果一味的追求指令简短,必然会导致很多指令不等长,而不等长的指令将造成接收端沉重的处理负担。如果用等长的长编码虽然可以解决不等长指令的问题,但显然会导致无效数据的大量传输,浪费带宽。在此情形下,工程师采取了折中的方案——把指令编成两个组或者三个组,常用的指令用相对短的二进制位数表示,不常用的指令用相对长的二进制位数表示,这样就解决了数据传输效率和减少接收端处理负担的矛盾。

华为斩获的控制信道是用于传送信令或同步数据的信息通道,主要用于传输指令操作下级网络设备。高通斩获的编码信道则是用来增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力。

由于3GPP定义了5G三大场景:增强型移动宽带(eMBB,Enhance Mobile Broadband),比如大流量移动宽带业务;海量物联网通信(mMTC,Massive Machine Type Communication),比如物联网业务;低时延、高可靠通信(uRLLC,Ultra Reliable & Low Latency Communication),比如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。在本次会议和10月14日的会议中,明确的仅仅是eMBB场景的长码和短码,URLLC场景和mMTC场景的标准还没有确定。

因此,我们要看到华为只是在eMBB场景中获得了相对比较重要的短码中,相对不算太重要的控制信道的标准制定权,而并非5G通信eMBB,mMTC和URLLC三大场景的所有编码标准制定权。更何况在华为获得eMBB场景短码的控制信道的同时,高通却斩获了eMBB场景的长码和短码的编码信道。在此情形下,一些媒体宣传“华为碾压高通,拿下5G时代”显然是言过其实了。

中国通信产业在URLLC场景和mMTC场景两场硬仗中能赢么

由于目前已经敲定的只是eMBB场景的长码和短码,在未来还将有URLLC场景和mMTC场景两场硬仗要打,那么中国通信产业能击败欧美的竞争对手么?

从目前的情况来看,由于在4G时代中欧联手,使得高通在4G时代被边缘化,中欧联手上位。但由于近年来中国通信厂商在海外攻城略地,曾经高高在上的诺基亚、阿尔卡特、朗讯、加拿大北电、西门子等曾经的通信巨头在错综复杂的国际并购和拆分中已然变成了“失败者同盟”,即便曾经高不可攀的爱立信,现在也开始转型做服务。这使得在4G时代的中欧联盟渐行渐远——毕竟高通只是收点高通税,说穿了就是要钱,而华为、中兴却是在要欧洲通信厂商的老命。

然而欧盟貌合神离、一盘散沙的现状又很难使其难以团结一致——比如在eMBB场景短码的争夺中,爱立信就没有支持法国主推的Turbo码,而是选择支持美国主推的LDPC码。加上法国的综合国力完全和中美不是一个等级,按照现在中欧渐行渐远,欧盟四分五裂的情况,基本可以判断欧洲国家在5G标准的争夺中前景暗淡。除非欧洲厂商能团结一致和中国做利益交换——比如,在接下来的标准争夺中,中国支持欧洲主推的标准在URLLC场景获胜,欧洲支持中国主推的标准在mMTC场景获胜,联手排挤以美国高通为首的阵营。

不过,笔者认为出现这种情况的概率教小,在URLLC场景和mMTC场景的争夺中很有可能是中美瓜分掉剩下的标准制定权,而且很有可能美国会占据一定优势。

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