日本的5G真的落后于时代了吗？

韩国曾热衷于赶在2018年首尔冬奥会之前推出5G服务，但最终还是在2019年4月才推出。韩国也不甘示弱，美国和欧洲（瑞士）也在大约同一时间推出了5G服务。在日本，NTT Docomo、KDDI 和软银于 2020 年 3 月开始提供服务，比这些国家稍晚。乐天计划于六月推出。

报纸和媒体报道称，通过 5G，只需 3 秒即可下载 2 小时的电影，但即使 5G 服务已经推出一年多，这一目标仍未实现。为什么会有这样的差距？这是因为他们有力地表达了5G是什么。仅仅因为你可以在 3 秒内下载一部 2 小时的电影，那有什么意义呢？我想说的是。如果是5G的话影响不大。

每个人都在智能手机上上传照片和视频的时代

NTT Docomo 等运营商表示，将 5G 下行目标值设置为 20Gbps 的目的是为了消除因多人同时使用而造成的数据速度延迟。这不是为了加快个人使用速度。因此，尽管5G服务于2019年开始，但到2020年移动用户数量仍然很少（图1）。

[图1]5G的崛起才刚刚开始，普及尚未到来
来源：爱立信移动报告

东京奥运会和残奥会原定于 2020 年举行。由于新型冠状病毒感染（大流行）的蔓延，赛事推迟了一年，但在奥运会和残奥会等人群聚集的活动中，如今几乎所有观众都用智能手机或平板电脑拍摄有趣的场景并将其上传到互联网（图 2）。因此，最大上行数据速度目标设定为10Gbps。否则，如果大家同时上传和下载，速度很快就会变慢，甚至极端情况下会无法连接。例如，如果100人占用1Gbps的线路，则每个人只能获得10Mbps。这就是为什么他们决定在东京奥运会前推出5G。

[图2] 5G比4G快，但比10Gbps的目标慢很多 该图显示了高峰时段的数据速度，平均速度会比这些慢1/3到1/7
来源：爱立信移动报告 2020 年 6 月版

但是，对于定于 8 月举行的活动，目前的 5G 数据速率仍然只有 200 至 400 Gbps 左右，因此计划还结合了 Wi-Fi。目前的通信主要使用sub-6GHz频段（日本为37GHz和45GHz），甚至连1Gbps都很难实现。

5G 数据速度、延迟和多个连接

5G 不仅会提高数据速度。此外，据说有两件事发生了重大变化。一是实时响应性，基站与手机之间的延迟时间小于几毫秒。另一个是，不仅是手机，还有以物联网为代表的各种电子设备都将被连接和兼容。

就初始规格数据速度而言，当前 5G 服务最多停留在 200 Mbps 至 400 Mbps。这相对于4G的平均速度来说还是相当快的。然而，速度仅为20Gbps目标值的1/100。这也能叫5G吗？我向一家全球通信设备制造商提出了这个问题。即使没有达到确定规格的欧洲组织3GPP（第三代合作伙伴计划）设定的目标，在与世界各地的通信设备制造商和运营商的谈判中，似乎只要规格确定了5G使用的频率和频段，就可以称为5G。

全球首款 5G 手机在韩国推出，使用 35GHz 频率的 100MHz 频段。这样一来，连1Gbps目标的1/10都无法实现。在这种情况下，为什么说日本落后呢？在日本，分配的频率为37GHz、45GHz和28GHz（图3）。 28GHz 有点远，但低于 6GHz 的频率，无论是 37GHz 还是 45GHz，都被称为 sub-6GHz，只是 4G 蜂窝的延伸。这仍然被称为 5G，但有些人称其为“5G 到底是什么。”

【图3】日本5G频率分配由三类频段组成
来源：罗德与施瓦茨

我现在要介绍的是，从2020年开始，5G将持续演进10年，最终的场景是最终达到20Gbps/10Gbps。考虑到5G将经历多个阶段的演进，现阶段认为6G将是5G之后的下一步完全是无稽之谈。为了迎接第二代5G的推出，运营商正在重点研发毫米波技术，也可以称为第二代5G。

当前28GHz为固定通信服务

任何国家/地区的 5G 服务都无法提供 10Gbps 等超快数据速度。也就是说，现阶段还很难说我们在哪里领先或落后。除了35GHz之外，韩国还分配了28GHz频率。不过，28GHz频段尚未商用。尽管如此，Verizon 在美国推出 28GHz 频率的 5G 服务已经一年了。如果你问我这个问题，你可能会误以为美国更先进。不过，尽管这是28GHz，但它实际上是为固定电话提供的服务，而不是手机。

5G应该是手机的通信标准，但是固定电话5G有什么用呢？事实上，在美国，安装光纤需要挖地，成本高昂。在日本，到处都有电线杆，便利性历来优先于美观。因此，光纤被连接到电线杆上。比地下便宜很多。欧洲人对审美更加挑剔。因此，欧洲几乎没有光纤到达家庭。美国的互联网经常使用有线电视布线，这种方式很普遍。

在日本，卡拉 OK 公司开始尝试通过在电线杆上串接光纤来降低成本，结果光纤以相对较低的成本连接到家庭。这有点题外话，但由于美国光纤还没有到达家庭，所以用5G来解决最后一英里问题（从干线到家庭或办公室运行光纤的成本问题）。

我会在后面的系列中介绍，在频率接近28GHz的毫米波下，电磁波不会360度辐射，而是具有方向性。由于电磁波的性质，频率越高，数据速率越快，但它也变得更有方向性，无法传播那么远。因此，它被用作固定线路，将电磁波从主基站直接传送到您的家中。

始于中国，但与 4G 共存

韩国和美国在5G方面处于领先地位，但其他国家呢？在中国，5G服务于2019年11月开始。中国移动、中国联通、中国电信三大电信运营商覆盖全中国^{参考资料1}在中国，5G基站所用通信设备中，华为占比57%，中兴通讯占比29%，而爱立信、诺基亚、三星等国外企业仅占比14%。还有中国民族性格偏爱国货的文化背景。

分配了三个频段：26GHz、35GHz 和 48GHz（表 1）。正如您所看到的，这些频率距离 10Gbps 的高数据速度还很远。毕竟，“5G 到底是什么”？中国是一个人口城市化的国家。拥有数百万人口的城市数量极其庞大。因此，在配置基站时，应从市区开始。

[表1]中国的频率分配
来源：信息通信研究院（参考资料1）
https://wwwicrcojp/newsletter/wtr364-20190815-machidahtml

据2020年4月1日人民日报报道，中国工业和信息化部3月31日宣布，预计今年年底全国5G基站数量将突破60万个。 “截至2月底，基站数量为164万个。截至3月26日，中国已发布76款兼容5G的手机，总出货量超过2600万部。”中国国内有一种强烈的观点，一旦冠状病毒大流行消退，5G基础设施投资将成为经济复苏的主要推动力。

瑞士是欧洲第一个国家

在欧洲，瑞士电信公司Swisscom于2019年4月推出5G服务。频率为35GHz。它已在54个城市和102个地点推出5G服务，其中包括巴塞尔和日内瓦（图4）。它以 384 亿瑞士法郎（约 420 亿日元）的价格从瑞士当局拍卖中购买了该服务的权利。在日本，必要的频率基本上都是经过许可和许可的，只要交付并获得批准，几乎没有成本，但在欧洲，频率分配是通过拍卖获得的，习惯上要向当局支付1000亿日元的费用。过去，当NTT Docomo在2G领域领先世界时，一些欧洲运营商抱怨日本偷偷摸摸。

[图4]在瑞士，90%的人口居住在城市，因此仅覆盖城市就已经覆盖了90%的人口
来源：瑞士电信

目前，我们正处于 5G 拍卖即将开始的阶段，包括在英国，但新的冠状病毒感染正在蔓延，拍卖正在推迟^{参考资料2}此外，还散布了新冠病毒通过5G传播的虚假谣言（完全是编造的谣言），并发生了实际纵火基站的事件。因此，欧洲 5G 的启动被推迟。

我不想再次成为加拉帕戈斯人

尽管大众媒体和IT相关媒体批评日本落后，但这些文章并没有传达正确的5G图景，因此NTT Docomo、KDDI和软银等运营商仍按照自己的节奏进行发展。这并不是说我们技术落后。事实上，甚至有可能是故意推迟了一点。为什么？

当移动电话（以前称为 2G）从模拟变为数字时，就会发生这种情况。日本采用TDC方式，欧洲采用GSM方式，美国采用D-AMPS方式。然而，欧洲的GSM系统已被亚洲和欧洲以外的212个国家采用，并成为事实上的标准。

据说日本的TDC系统技术先进，但世界各地的运营商并没有采用日本独有的系统，而是采用了欧洲运营商和通信设备制造商反复讨论后决定的GSM系统。为此，日本自嘲地称自己为“加拉帕戈斯化”。这是一个20世纪90年代末的故事。

换句话说，世界各地的公司开始认识到标准化是由每个人决定的标准。在此之前，实力雄厚的公司一直处于领先地位，造成其他公司别无选择，只能效仿的局面，他们认为“标准化=胜利”。这是因为VTR的旧VHS系统和个人电脑的Wintel系统成为事实上的标准并成为赢家。

然而，在手机领域，并不存在事实上的标准。 2G之前，日本、美国、欧洲有多种标准，但3G之后，全球范围内出现了标准化标准的运动。使用手机的消费者也会发现，在国外旅行时如果不能使用手机，也会带来不便。因此，3G之后，由欧洲电信运营商组成的GSMA集团开始组织标准化计划并敲定。

顺便说一句，每年 2 月在西班牙巴塞罗那举行的 MWC（世界移动通信大会）直到大约 10 年前才被称为 GSM 世界大会。 NTT Docomo 发誓再也不会成为加拉帕戈斯群岛的公司，并将其重点转向制定与世界各地电信运营商一致的标准。因此，即使有了5G，我们也会跟上欧洲的步伐，调整我们的通信方式。

[图 5] NTT Docomo 已经与爱立信一起试验了 147Gbps
作者照片

在技术方面，NTT Docomo 与爱立信合作，在 2016 年巴塞罗那举行的 MWC 上展示了 147Gbps 的 5G 高速数据速度（图 5）。此后，NTT DoCoMo一直与通信设备制造商诺基亚和基于软件的测量设备制造商美国国家仪器公司合作进行5G演示实验，并且在没有加拉帕戈斯群岛情况的情况下始终处于待命状态。换句话说，他从来没有迟到过。

专利之战一片混乱

不过，虽然美国和中国拥有大量5G专利，但这些专利的质量仍然是欧洲和美国更高。高通和英特尔擅长获得重要的基础专利，而中国的5G专利似乎是大量旨在交叉许可的专利，以抵消美国的专利。高通在5G智能手机的专利方面实力雄厚，虽然它能够控制3G的基础专利，但它却无法控制LTE的专利。然而，高通拥有最多的 LTE 专利。高通的很多专利都涉及调制方法，所以5G和LTE一样，都是基于OFDM调制的，所以很可能不会是基础专利。

如上所述，5G系统将在2030年向目标值演进，因此配置好基础硬件平台后，将通过软件来应对演进。软件是一种适合规范流动的时代，能够快速响应变化的技术，而在规范不断发展的时代，最好不要用硬件来固化。这是因为硬件商业化需要三到四年的时间。在瞬息万变的时代，只需要改变软件而不需要改变太多硬件就不会失去商机。

5G系统，无论是基站还是智能手机，都是由硬件和软件组成，通过更新软件即可改进功能，而无需频繁更换硬件。这是因为5G系统是一个计算机系统。只需重写基站软件即可支持 NB-IoT 和 Cat-M1 等规格（下文所述的物联网专用蜂窝网络）。

纵观世界各地的情况，5G才刚刚开始，可以说它是一项将不断发展的服务。目前，仅处于使用 sub-6GHz 的“无论什么 5G”的水平。未来我们将以sub-6GHz为核心，与毫米波小基站混合，瞄准5G目标。预计到2030年就能实现最初的目标，因此日本落后的说法并不准确。 NTT Docomo对日本感到担忧，但它将与全球电信业共同努力，避免出现其他人无法效仿的加拉帕戈斯群岛局势。

在本系列的第二部分中，我们将解释 5G 延迟和多重连接，并介绍“真正的 5G”的未来路线图。在第3部分中，我们将解释5G所使用的技术，并解释如果不发展5G就不可能发展6G。

作家

津田健二（津田健二）

国际科技记者和技术分析师。

目前是英语和日语的自由科技记者。

利用他 30 年半导体行业报道经验，他通过博客 (newsandchipscom) 和分析文章为半导体行业提供各种建议。在担任 Semicon Portal (wwwsemiconportalcom) 主编的同时，他还担任 MyNavi 新闻系列“汽车电子”的专栏作家。

从事半导体器件开发后，曾在 Nikkei McGraw-Hill（现 Nikkei BP）担任 Nikkei Electronics 记者。此后，他陆续出版了《Nikkei Microdevices》、英文杂志《Nikkei Electronics Asia》、《Electronic Business Japan》、《Design News Japan》、《Semiconductor International Japan Edition》。 2007年6月成为独立国际科技记者。他的出版物包括《半导体大趋势2014-2025》（日经BP社出版）、《如果你不知道就危险了！》半导体，不要放弃这个不断发展的产业》、《欧洲无晶圆厂半导体产业的真相》（均由日刊工业新闻社出版）和《2011年绿色半导体技术和新业务的最新趋势》（由Impress出版）。

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