物聯網

王建宙:移動通信如何改變世界?

2025China.cn   2021年07月06日

  始于20世紀80年代的蜂窩式移動通信,只用了30多年的時間,就實現了在全世界的普及。如今,手機是人們隨身攜帶的使用頻率最高的工具。手機改變了人類的溝通方式,改變了人類生活、工作和娛樂的方式,甚至改變了人類自己。移動通信發展的歷史給我們留下了很多啟示。

需求是發展的原動力

  人類對速度有著天然需求,但是在很長時間內,人類使用的所有工具都無法滿足對速度的追求。正如斯蒂芬·茨威格在《人類群星閃耀時》一書中所說:

  自從被稱為人的這種特殊生物踏上地球以來的數千年乃至數萬年間,除了馬的奔跑、車輪的滾動或帆船的風揚以外,地球上還沒有一種更高速度的連續運動。在我們稱為世界歷史的這一記憶所及的狹隘范圍之內的一切技術進步,都未能使運動節律獲得明顯的加快。

  電信業的出現,改變了這種狀況。電報的問世使相隔千里的人們能夠互傳信息,電話更使人們能夠將自己的聲音傳到遠方。電信業滿足了人類對速度的追求,使整個世界的運動節律都加快了。

  但是,在移動電話出現之前,人們在通信方面還是會受到時間和空間的限制。人們只能在一個固定的地方,或是電信營業點,或是辦公室,或是自己家里發電報、打電話。他們感到不方便,不滿足,迫切希望有一天能夠在任何地方、任何時間使用電信工具。

  19世紀,人類發現了電磁波,發現了它高達30萬千米/秒的驚人速度。此后,科學家一直在尋找讓電磁波為人類服務的方法。移動通信便是使用電磁波傳遞信息的最普及的通信方式,充分滿足了人類對速度的追求,滿足了人們希望在任何時間、任何地點與任何人通信的愿望。

  早期的移動通信都是車載移動電話系統,但很快就轉向了便攜式移動電話系統。一開始,電信公司對移動電話的定位是對固定電話的補充,即在沒有固定電話的地方提供移動電話服務。后來的實際情況是,移動電話很快就替代了固定電話。

  1876年,貝爾發明了電話,但是100年之后,只有歐美實現了住宅電話的普及,在廣大的新興市場,特別在農村地區,電話的普及率非常低。但移動電話的發展速度就完全不一樣了,在一些農村地區,許多人沒有見過固定電話,他們使用的第一個電話機就是移動電話。還沒等人們完全反應過來,手機就已經從只有少數人用得起的高檔消費品變成了幾乎人人都有的生活必需品。

為什么手機能普及得如此之快?

  首先,固定電話只提供兩個固定地點之間的通信,而移動電話可以實現人到人的通信。固定電話的基本普及點僅限于工作地點和家庭,而移動電話的基本普及點是個人。移動電話的使用帶來了人與人之間溝通的一次飛躍。

  其次,手機消解了人與人之間的距離。無論何時何地,無論相隔多遠,使用移動電話在幾秒鐘之內就能與親友同事取得聯系。正因如此,人有了手機以后會有更多的安全感。有人說,只要有手機在,就不會孤獨,隨時都覺得親人和朋友近在咫尺。反之,如果手機一時不在身邊,就會心生不安。

  再次,手機實現了通信工具的個人化。手機不是固定于某一地點的通信工具,而是個人專屬的通信工具。手機的使用提升了溝通效率,固定電話往往需要經他人轉接,而移動電話能直接對接電話的擁有者。

  最后,隨著手機的應用越來越多,人們越來越依賴手機的各種功能,享受手機的各種新應用。當衣食住行都與手機結合在一起時,人們就更離不開手機了。

  人天生具有不同層次的需求,而手機從滿足人的溝通需求開始,進而滿足人的日常生活需求、安全需求、社交活動需求等各種層次的需求。人們當從手機里看到自己在社交網絡上獲得朋友的點贊時,會心生一種滿足感,此時手機的功能已經遠遠超過了輔助人們衣食住行的需求。

  當一種新的信息技術出現之初,消費者本身往往不知道這種新技術能夠滿足他們哪些方面的需求。2000年,當3G出現的時候,人們不知道3G有什么用處,直到iPhone等智能手機的出現。5G來了,人們又在問,5G有什么用,所以發現用戶需求的過程,本身就是一個創新的過程。

  事實上,人們的需求也常常隨著技術的演進而發生變化。最早的公眾電信服務是電報,主要為人們傳遞文字信息。電話的問世,實現了語言的傳遞,通話者不僅可以聽到對方真實的聲音,也省去了錄入的過程。此后,話音成為電信業最主要的業務,電報等非話音業務逐漸沒落。

  但這種情況隨著移動通信的出現和升級換代又發生了變化。1G只提供話音服務,從2G開始出現了傳遞文字的功能。記得當年廠商在向我們介紹GSM網絡的功能時,特別介紹了語音信箱和短信這兩種新業務。語音信箱類似于電話留言,短信則是通過移動電話傳遞文字信息。按照運營固定通信網絡的經驗,一開始我們都看好語音信箱業務,而對短信業務沒有特別關注。

  然而,語音信箱一直沒有火起來,人們不習慣這種非實時的語音溝通。出人意料的是短信業務快速發展,很快就成了一種重要的溝通手段。人們發現,有時候發一條短信遠勝于拿起手機通話,簡單、快捷、明了,還不會打擾人。人們又發現,短信還可以發段子、寫詩、寫故事。這就像打開了閘門的水流,發短信成了一種時尚。

  隨著3G、4G的到來,社交網絡成了人們溝通的新渠道,隨之又帶來了新的需求,比如人們用社交網絡聊天、發照片、發視頻、傳音樂。此時,話音業務在整個網絡業務量中只占很小的比重。

  物聯網的出現,使移動通信不僅可以承載人與人之間的連接,還可以實現人與物、物與物的連接,移動通信業又出現了新的更大的需求。

  作為移動通信從業者,當移動電話普及率很低的時候,我們擔心移動電話網絡建設好了卻沒有人用。后來,移動電話的普及率提高了,我們又擔心人人都有手機了,我們還如何實現業務增長。但是,事實證明,隨著技術的發展,人們會對移動通信產生各種新的需求,而我們的預測往往偏于保守。在移動通信的發展過程中,不斷會出現新的事物,這些新技術、新功能、新服務將不斷給我們帶來新的增長動力。

半導體是基礎

  為什么移動電話能從幾十千克重的車載臺變成可以放入衣服口袋的便攜手機?

  為什么如今一部智能手機的性能會超過當年的一臺大型計算機?這是因為最近幾十年,信息通信制造技術發生了巨大的變化,而智能手機集中體現了制造技術進步的成果。

  如果要給為手機做出巨大貢獻的行業授予勛章的話,那么最高榮譽的勛章應該授予半導體行業。沒有半導體行業突飛猛進的發展,移動通信業不可能有今天的累累碩果。

  1947年12月,貝爾實驗室的威廉·肖克萊、約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓組成的研究小組,研制出點接觸型的鍺晶體管。

  同樣是1947年12月,貝爾實驗室的工程師道格拉斯·H.瑞和W. 瑞伊·楊建議用六邊形蜂窩的方式建立車載型移動電話的收發基站,提出了蜂窩式移動通信系統的初步概念。

  此后,移動通信的每一步發展都與半導體業的發展緊密相關。半導體業的每一次突破,都會帶來移動通信業的響應和突破。

  1963年,羅伯特·維德拉在仙童半導體公司設計了第一個單塊集成運算放大器電路μA-702。

  幾年后,貝爾實驗室的理查德·H. 弗蘭基爾,在喬爾·S. 恩格爾和菲利普·T·波特的協同下,展開了對蜂窩移動通信網絡的研究。1966年,他們將道格拉斯·H. 瑞和W. 瑞伊·楊于1947年12月提出的技術報告變為可操作的方案,把早期蜂窩系統的設想具體化,并制訂了初步的規劃。

  1971年,英特爾推出第一片DRAM存儲器。

  1973年,摩托羅拉發明了第一部手持式移動電話。

  1988年,16M DRAM 問世,一平方厘米大小的硅片上集成了3 500萬個晶體管,這標志著半導體產業進入超大規模集成電路時代。

  1991年,芬蘭電信運營商瑞德林嘉開通并運營了第一個GSM網絡。2000年,容量超過1GB的DRAM存儲器投入市場。

  2001年12月,挪威Telenor 開通了第一個完全采用UMTS標準的WCDMA 3G 網絡。2011年,半導體集成電路制造工藝進入28納米階段,2012年移動通信業進入4G時代。

  2018年,半導體集成電路制造工藝進入7納米階段,2019年移動通信業進入5G時代。

  半導體每前進一步,移動通信業也隨之向前一步。

  英特爾創始人之一戈登·摩爾提出,當價格不變時,集成電路上可容納的元器件數量,每隔18~24個月會增加一倍,性能也將提升一倍。這就是著名的摩爾定律。

  幾十年來,半導體集成電路一直按照摩爾定律的預測在往前走。一方面不斷地實現集成電路的小型化,使同等面積可以容納更多的元器件,提升了產品的性能,另一方面集成電路產品的價格在不斷下降。

  這兩個趨勢支撐了移動設備的發展。移動設備是便攜式設備,體積很小,集成電路的小型化,使得小小的手機能夠具備早年大型計算機的功能。同時,移動設備是大眾消費品,對價格比較敏感,正是因為集成電路價格不斷下降,市場才能保持手機的合理價格,使之為普通消費者所接受。

生態系統的變化

  自電報發明以后,電信行業經過100多年的發展,形成了一套獨特而且成熟的生態系統。模擬移動通信出現以后,其基本功能仍是話音,所以生態系統并沒有大的變化。

  這是一個什么樣的生態系統呢?電信經濟學認為,電信部門本身不產生信息內容,電信的功能是使信息實現空間地點的變動而仍然保持原有的信息內容,從而提升信息的效用。電信的生產過程與用戶的消費過程是同時完成的,生產過程就是消費過程。

  在這樣的定義下,用戶使用電信服務的整個過程完全是由電信企業提供的,電信企業建立了一個全封閉的信息傳輸系統,不允許任何外部設備隨意連接這個系統。為了確保通信質量,甚至連用戶家里的電話機也由電信企業提供,用戶是不能隨意更換電話機的。

  電信行業經歷了從電報到話音,從人工電話到自動電話,從固定電話到移動電話的變遷。盡管業務變化了,設備變化了,但是,無論如何變化,電信運營商總是處在電信行業價值鏈各個環節的中心位置。價值鏈上的其他各個環節,如設備供應、工程建設、網絡代維、營業代理、增值業務等,都是圍繞運營商這個中心環節,通過運營商向最終用戶提供服務。從2G開始,語音不再是移動通信唯一的業務。先是出現了短信,后來又出現了GPRS、EDGE等數據業務,之后移動互聯網出現了。在移動互聯網發展初期,手機的處理能力還很弱,存儲量小,輸入方式簡單,無法像計算機那樣直接使用各種桌面互聯網的瀏覽器。于是,業界制定了一個專門適用于移動終端和移動網絡的互聯網協議(WAP)。有了WAP,人們利用手機就可以享受各種原來只能在桌面互聯網才能享有的服務,如新聞瀏覽、玩游戲、聽音樂、閱讀、看動漫等。

  WAP被定義為移動互聯網的專用平臺,所以可見整個行業仍然在沿用過去的生態系統,由電信運營商統一管理各種移動互聯網業務。移動互聯網的花園建立起來了,但這是一個帶圍墻的花園。

  2007年之后,智能手機開始大普及。智能手機的處理能力完全可以與計算機媲美,智能手機摒棄了WAP,用戶可以像在計算機上一樣直接訪問各種互聯網的網站。各種各樣的內容提供者和網絡提供者不需要得到電信運營商的同意,就可以通過電信運營商的移動網絡提供各種移動互聯網服務。這就像花園的圍墻被拆除了,人們不再需要購買門票,也不需要征得花園主人的同意,就可以隨意進入花園了。

  于是,市場上就有了OTT這個說法。OTT即over the top,常指移動互聯網應用服務的提供者通過移動網絡向用戶直接提供各種應用,但是不受擁有移動網絡的電信運營商的管理和控制。OTT既可以提供許多傳統電信業中不曾有過的服務,如社交網站、應用商店、視頻、搜索、購物、游戲、聊天、支付等,又可以提供許多直接替代傳統電信業的服務,而且價格低廉,甚至免費,如語音通話、視頻通話、文字信息傳送、多媒體信息傳送等。

  智能手機的出現給移動互聯網生態帶來了巨大變化。

  首先,網絡連接與應用服務解耦了。此前,網絡的應用服務與網絡連接是耦合在一起的。在電報和電話時代,電信業的生產過程就是用戶的消費過程,網絡應用與網絡連接完全耦合在一起。即便到了移動互聯網初期,這種耦合狀態依然沒有改變。智能手機的出現改變了這種狀況,信息服務提供商在其服務范圍內,成了價值鏈的主導者,應用服務與網絡連接解耦,二者相互依賴但完全獨立運作。這種解耦帶來的是移動互聯網應用服務的大發展,開發者開發出無數網絡應用程序,開啟了應用服務百花爭艷的局面。

  應用服務與網絡連接的解耦使電信運營商的定位也發生了變化。以消費類服務為例,過去電信運營商與消費者的關系是B2C(商對客電子商務模式)的關系,但是,由于應用服務商提供了最底層的應用,手機用戶與應用服務商之間的聯系比與電信運營商的聯系還要緊密。例如,當消費者使用手機支付時,商家會問消費者使用的是阿里巴巴的支付寶還是騰訊的微信支付,而不會問消費者用的是哪家電信運營商的服務。有人說,電信運營商與消費者的關系,已經從B2C變成了B2B2C,中間這個字母B就是指應用服務的提供商。這樣的說法不無道理,這也是移動通信運營商面臨的新的挑戰。

  為此,電信運營商制定了新的戰略。有的電信運營商收購媒體公司,直接進入內容領域。有的運營商大力開拓云服務,以在新的技術領域內爭取主動地位。

  隨著萬物互聯時代的到來,移動通信業的生態系統還會發生更加深刻的變化。通信技術與互聯網信息技術融為一體,移動信息從人與人的連接擴展到人與物的連接、物與物的連接,可以預見,移動通信的連接數量還將以幾何級增長。移動互聯網的發展依然波濤洶涌,5G與人工智能的結合將會迎來新的應用爆發。

  面對生態系統的變化,電信運營商也要努力改變自己。這種改變不僅僅是方法上的改變,而應涉及電信運營商的網絡組織、運維方式、人力資源和管理方法等各個方面。

  1.從硬件驅動到軟件驅動

  通信網絡設備是電信運營商最主要的資產。移動通信技術大約每10年換代一次,在每次換代之間,還有多次技術升級。每一次升級換代都要大規模更替硬件設備,以致電信運營商巨額的資本開支多年來一直居高不下。電信設備制造商盈利飆升的時候,便是移動運營商資本開支猛增之時。由于技術更新太快,在電信運營商的會計核算中,固定資產中網絡硬件設備的精神磨損遠遠大于物理磨損。年復一年的網絡擴容、升級、演進,不僅令運營商耗費巨額的資本開支,而且還帶來了龐大的折舊成本。折舊成本是運營商長期背負的巨大包袱,運營商也傷透了腦筋,但無論是采取延長折舊年限的方式,還是采取縮短折舊年限的方式,通過快速折舊來為長期發展留余地,都沒有從根本上解決問題。

  業界已經意識到,只有將電信網絡從硬件驅動變為軟件驅動,才能提升基礎設施的效率,降低電信運營商的資本開支。毫無疑問,網絡的云端化是未來電信網絡發展的趨勢。以云技術為基礎的網絡功能虛擬化和軟件定義網絡可以使整個通信網絡系統從硬件驅動變為軟件驅動。

  網絡功能虛擬化將網絡功能從硬件設備中剝離出來,實現了軟件和硬件解耦后的獨立運作。由于使用了通用的計算、處理和存儲設備,實現了硬件的通用化,大量減少了硬件設備。網絡功能可以通過軟件實現,采用網絡切片技術,將一個物理網絡切割成多個端到端的不同功能的虛擬網絡,每一個虛擬網絡在邏輯上都是獨立的。實現軟件定義網絡的過程,也就是電信運營商從硬件驅動向軟件驅動轉型的過程。

  在這種情況下,運營商仍然可以提供多種服務,但不需要為每一種服務都單獨建立網絡,運營商的網絡仍然可以不斷地升級換代,但技術升級主要通過軟件升級來實現,這就能大幅減少運營商的硬件投資。

  獨立組網的5G新無線標準,就是按照網絡切片的原則來制定業務規范的。以5G為新起點,軟件定義網絡將成為電信業網絡新結構的趨勢。網絡硬件和軟件解耦后,運營商既可以靈活地提供各種業務,又可以大幅降低資本開支。按照這種趨勢,電信運營商近年來提出的變硬件企業為軟件企業的目標是有可能實現的。

  2.讓網絡共享成為主旋律

  移動通信業競爭帶來的效果是明顯的,在激烈的市場競爭中,移動運營商爭先恐后地建設網絡、改善服務、降低價格,使電信業許多原來飽受詬病的問題都迎刃而解。

  但是這種建立在各運營商單獨建網基礎上的經營方式也存在問題。一方面,每一家移動通信運營商都積累了龐大臃腫的固定資產,并為此支付巨大的成本。在移動通信業發展初期,盡管單獨建網的成本很高,但由于那時移動電話的資費高,大部分移動運營商都能贏利。但是移動通信的資費一直在下降,而每一家運營商為了保持自己的競爭實力,仍需要不斷對網絡進行擴容和升級,這樣運營商的營業收入難以增長,而網絡建設和運營成本一直居高不下。國際上,一些營收規模較小的移動運營商已經出現了經營困難,只要拿到移動牌照就能賺錢的日子已經一去不復返了。

  另一方面,這種單獨建網的方式也帶來了大量重復建設,造成了資源的浪費。

  要解決這個問題有兩個途徑,一是減少移動通信運營商的數量,二是使運營商共享網絡資源。

  運營商共享資源其實早就開始了,鐵塔資源與運營商分離就是很好的例子。國際上,投資銀行給鐵塔公司上市的估值明顯高于電信運營商,可見市場對共享資源的期望值是很高的。

  目前,運營商之間共享資源的積極性越來越高,僅僅共享鐵塔和傳輸資源已經遠遠不夠了。3GPP曾制定過運營商網絡共享的規范,在制定5G標準時,3GPP 又強調5G的各個層面都要符合網絡共享的要求。運營商共享網絡在技術上沒有什么問題,現有技術完全可以滿足各種不同程度的合作和共享。不同的運營商可以共享頻率、共享基站,也可以共享整個網絡。

  共享基礎網絡不會影響運營商的差異化,隨著電信網絡的云端化,不同的運營商可以通過軟件來提供不同的網絡服務功能,實現網絡應用功能的差異化。共享基礎網絡以后,移動市場的競爭并不會削弱,因為共享資源與市場競爭并不沖突。共享基礎網絡不僅不會影響移動市場的服務質量,而且可以集中使用頻率資源,集中物力和財力,進一步提升網絡的覆蓋密度,提高網絡的質量,改善網絡服務。

  事實上,互聯網本身強調的就是網絡共享。任何一個互聯網公司,無論其規模有多大,都不可能單獨去建立全面覆蓋的互聯網基礎網絡。當移動通信進入移動互聯網階段后,基礎網絡共享應該成為移動行業網絡運營的主旋律。

  3.擴大連接的內涵

  在新的生態系統下,應用服務與網絡連接解耦,拓寬了應用服務的發展天地。以提供網絡連接為責任的電信運營商也在努力進入應用服務的領域,開發各種移動互聯網的應用服務。

  誠然,電信運營商可以探索從網絡連接向外拓展,進入互聯網的應用服務,甚至進入制造業,并努力取得協同效應。但是,即便在網絡連接領域,也還有許多增長的驅動因素。

  首先,網絡連接的概念可以進一步拓展。過去,從電報、電話到手機,運營商提供人與人之間的連接,隨著物聯網的發展,網絡連接延伸到人與物、物與物。今后,物與物的連接數量將遠超人與人的連接。這對于電信運營商來說無疑是一個巨大的增長驅動力。

  伴隨著信息通信技術的發展,連接的內涵也在發生變化,電信運營商還可以從連接的內涵變化中尋找新的發展機會。

  傳統電信的功能是通過傳輸鏈路,為兩個或多個端點提供連接服務。這種連接服務包括話音、短信、互聯網接入、專線接入等。云計算和云服務的出現,擴展了信息和通信基礎設施服務的范圍,擴大了連接的內涵。

  有了云服務,用戶可以通過互聯網直接進入信息通信資源的共享池,使用各種計算資源。在這種情況下,原先的端到端的連接服務變成了端到云的連接服務。云服務將專線接入、服務器、存儲器等都融為一體,使基礎設施虛擬化,用戶通過互聯網按需要購買云服務,這與原先的租賃專線、托管服務器的概念完全不一樣。電信運營商需要適應這種連接方式的變化,而且要成為云服務的主要提供者。

  從端到端延伸到端到云,連接的內涵擴大了,這對電信運營商來說既是新機會,又是新挑戰。

  云服務是一種基于基礎設施的新型服務,此時運營商已經積累了豐富的基礎設施服務經驗,并擁有完整的營銷和支撐體系。與互聯網應用服務采取的后向收費的方式不同,云服務的經營模式通常是按實際使用計費,這與傳統的電信經營模式很接近。電信運營商不僅具有基礎設施服務的經驗,而且擁有云服務所需要的豐富的傳輸資源和數據中心設施。

  互聯網公司、軟件開發商、設備制造商和電商企業都早已有所作為,市場競爭已經相當激烈了,但就云服務巨大的市場而言,云服務還有非常大的發展潛力。

  對電信運營商來說,真正的挑戰其實還是在知識領域。今天,網絡基礎設施的概念已經改變了,電信技術與互聯網技術已經全面融合。公眾基礎設施服務已經從傳輸網服務、接入網服務延伸到云服務。電信運營商必須快速充實互聯網技術知識,改變自己的知識結構,擴大自己的知識范圍。

  端到云的連接只是連接的內涵延伸的一個方面,在萬物互聯的5G時代,連接的內涵還將進一步擴大。當海量的設備通過5G網絡連接,這些設備產生的動態數據需要在瞬間得到分析和處理。邊緣計算的應用,使得許多分析和控制通過本地設備就可以實現。這樣,對數據的計算和分析將實時分布于整個網絡結構。萬物互聯將會進一步改變網絡連接的結構和規則,繼續改變行業的生態系統,對電信運營商來說,這個過程中將會出現更多的新機會。

  作者

  王建宙 中國移動原董事長

標簽:移動通信 我要反饋 
世強
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