高通：用十年赌一个未来

即将给人们带来极大便利的 5G，在高通要追溯到上个世纪。 对于华为、三星、一加、OPPO、Vivo 和小米手机的用户，第五代移动通讯技术的时代正在到来。 据统计，截至今天，来自各大知名终端设备品牌，已经和正在开发中的 5G 智能手机，现已超过150款。 包括中、美等国在内的主流移动运营商均已在 2019 年内完成商用化测试，而随着基站装机工作的开启，2020 年将成为 5G 进入千家万户的元年。 而在高通的工程师看来，这一切仿佛让他们坐上了时间穿梭机。 此前，硅星人访问了高通位于加州圣迭戈的总部，和多位工程师围绕 5G 和它的过去、现在和将来展开讨论。 他们当中许多人都在高通工作了数十年之久，参与了 2G、3G、4G 直到今天的 5G，从设想、规划、验证、开发和交付的全流程。 该公司首席技术官詹姆斯·汤普森博士 (Dr. James Thompson) 告诉记者，5G 的时代其实早在上个世纪就开始了。 90 年代，2G 技术崭露头角。 诸如数字语音、SMS 文本短信息、MMS 多媒体信息等新功能和体验，为此前以模拟语音为主的简陋通讯体验带来了极大的变化。 高通在 1993 年首次在无线射频的基础上实现了全互联网协议数据包收发，并且完成了 CDMA 通讯技术的验证，开启了 3G 时代。 汤普森指出，工程师在当时的研究，是无线通信从模拟向移动互联网跃迁的重要进程中的重要一步。 当时，无线通讯工业界意识到，当时现有的互联网协议套件存在它们的缺点，如果将来基于无线射频的移动通讯技术想要获得长足发展， TCP/IP 必须加入新的协议、接口设计。 在那之后，高通在 CDMA 的基础上开发出了 CDMA2000 和 EV-DO 空中接口。 在高通的积极推动参与下，它们最终通过了行业标准制订机构 3GPP 的审议，成为了 3G 时代的主要标准技术之一。 在 EV-DO 空口的研发经验上，高通在随后的时间里不断优化架构和开发新的技术，比如非授权频段的 LTE 网络，解放了有限的频谱资源，提升了基站所能够承载的终端数量和终端用户的使用体验。 2019 年被称为 5G 爆发的前夜。 2020年预计将有上百款终端支持非独立组网技术和独立组网技术的5G终端发布，使得从现有 4G 基站向 5G 的升级迭代变得更加顺畅。 而高通再一次领导了技术的革新。 从 2015 到 2017 年，高通先后提出了基于毫米波的全新 5G 通信系统设计，完成了非视距内传输的概念验证，并发布了第一款支持毫米波通讯的基带芯片和射频解决方案。 2018 年，高通再次更新了基带芯片的能力，实现了毫米波+6GHz 以下频段多模支持，将下行和上行速率分别提升至了 7Gbps 和 3Gbps，展现出超越 Wi-Fi 的能力。 不仅如此，在 3GPP 组织内围绕 5G 的优化方向争论一度喋喋不休，而高通找到并提交了一套统一的解决方案，同时解决了对大量设备、增强移动性，和面向扩展现实头显等特殊任务方向优化的难题。 回望 5G 的演进历程，高通工程师们的一个共识是，如果公司没有 EV-DO 和 2G、3G 时代在空口、信号虚拟化、频谱利用等关键方面的积累，他们可能无法取得今天 5G 时代的成就。 “5G 的时代其实很早之前就开始了，”汤普森告诉记者，“走到今天，花了 30 年的时间。 ” 高通公司工程副总裁，5G无线研发负责人庄思民 (Dr. John Smee) 指出，“EV-DO 仍然是我们目前移动宽带技术的基础。 到今天，我们把同一个技术激活的速率从每秒兆比特 (Mbps) 提升到了每秒千兆比特 (Gbps) 的水平。 ” 高通技术许可业务高级副总裁陈立人则介绍，该公司在 4G 时代获得的 75%的专利与其在 5G 时代的技术研发相关。 5G-NR (New Radio) 标准的波形、网络架构和载波聚合等很多技术跟前代是共通，且有延展性的。 从 2G 到 5G 的代际演进，伴随了高通从创办至今的三十余年。 就像半导体领域有制程和架构交替更新两年一轮回的“嘀嗒”模型 (tick-tock)，每一代移动通信技术在高通内部的主力研发几乎也以十年为周期。 在一个周期内，前面的七、八年可能都在先期开发，后面两三年在代际之内继续改进性能、功能推陈出新。 一个周期内的两个阶段，往往是以当前代际移动通信技术的正式大规模商用化为分界线的。 这就意味着，在每一代移动通信技术正式被市场和公众所接受之前，高通和其他重要的开发者需要提前多年就投入一项技术的研发。 高级副总裁兼首席营销官鲍德温(Penny Baldwin Leonard) 这样形容： “在高通，我们总是要做巨大且长期的赌注。 ” 多年以来，移动通信行业的技术标准制定都通过 3GPP 组织制定。 以高通、华为、诺基亚、爱立信为代表的重要参与方，往往需要冒着巨大的风险，提前 5-6 年在他们将要提交到组织的技术方向上投入几十甚至上百亿美元的投入——一场在标准制定和商业化之前就进行的“豪赌”。 在陈立人印象里，2G、3G 的时代公司在还看不到回报最大化的时候已经加大了相关技术研发的资金投入，到了 4G、5G 时代就越来越早了，“我们发现，最基础的研发一定要领先行业5-10年，只有这样才能拥有更有价值的专利”（高通方面透露，在过去的三十多年里，该公司在研发方面的投入已经超过了580亿美元，目前拥有 14 万项专利。 ） 这种超前式的，同时旷日持久的“豪赌”，的确有其风险存在。 但经过了四代移动通讯技术代际的演进，高通似乎已经找到了尽量降低投入风险的方法。 庄思民透露，虽然公司在确定的技术方向上投资超前，他们也会在很早的阶段就和重要的合作伙伴，比如基站设备、终端厂商、运营商，展开深度的合作。 鲍德温指出，这种尽早展开合作的做法，和长期持续研发投入本身同样重要，因为整个移动通讯和移动互联网产业都需要高通这样做，才能继续茁壮地发展。 随着科技的进步，许多新技术激活的新使用场景诞生，比如 4K 超高清移动视频流媒体、自动驾驶和车对车、车对万物的联网，或者扩展现实等，都对高带宽、低时延产生了极大的需要。 如果高通不提前投入大量资源研发并与整个产业深度合作，意味着产业伙伴的发展也将受到阻碍。 除了合作伙伴之外，高通确保不“赌输”的另一项持之以恒的任务，就是积极参与 3GPP 通信标准组织的工作。 作为高通在3GPP标准组织多年的代表之一，5G 研发高级总监季庭方曾担任组织内射频与性能标准工作组 (RAN4) 的副主席，参与了多个标准版本的制定和发布 (Release, 通常后面会跟一个数字代表版本) 工作。 “最一开始我们会确认对性能的预期，然后与生态系统伙伴开展长期的协商，包括中国移动等运营商，以及爱立信、华为等企业。 其实在我们把 5G 相关的概念送到 3GPP之前，已酝酿几年时间了，”季庭方介绍，他在 3GPP 参与了 R14 版本的制定与发布，这也是“定义 5G 的基础技术应该是什么”的奠基规范。 积极参与 3GPP 的工作，提交高质量的、对其他参与方有价值的贡献，才能让参与者以及其所代表的公司或标准机构在组织内获得声望和话语权。 比如，在最终确认的 5G 标准里的“帧结构”部分，就是采用的高通提交的版本。 ▲高通展示了 5G 终端最初的概念验证原型机，后来尺度逐渐缩小，最终成为了平常智能手机大小的参考设计机型 季庭方把 3GPP 组织，以及其所代表的整个移动通讯和移动互联网产业，比喻成一张“大饼”。 他指出，高通认为正确并且一直在采用的做法，不是去和其他参与方争抢，而是让整张“饼”变得更大，这样高通的这一块才能随之变大。 同时，参与企业在产业里的市场份额和影响力，是无法直接映射到 3GPP 组织内的。 “公司一般派 100 名工程师去 3GPP，但在他们的背后其实有 1000 个人在提供支持。 只有我们提交的技术提案质量高，这样讨论的时候大家才会尊重我们，”季庭方表示，他坚信最终通过讨论可以达成共识，“不管对方如何反对，我们始终坚信双方可以共同解决分歧，这样才能赢得其它公司的尊重。 ” 目前，高通正在积极参与 3GPP 的 R16版本的制定，即主攻 5G 技术下一阶段商用化的规范制定工作，预计将在 2021 年发布。 与此同时，季庭方在 3GPP 的同事（他本人已经不再参与 3GPP 日常工作）已经在探讨 R17 版本的事务。 高通在 R17 中力推其认为十分重要的特殊使用场景研究项目已经获得3GPP全会的正式批准，比如增强现实、虚拟现实、扩展现实和云游戏等。 高通 CEO 史蒂夫·莫伦科夫接受了硅星人的采访。 他指出，高通在中国的合作伙伴和重要业务越来越多，尽管大背景上有许多不确定的因素发生，高通仍会全力确保加大在中国的业务发展，帮助合作伙伴成功。 他表示，和诸如量子通讯等全新范式的通讯技术相比，基于无线射频的移动通讯技术仍会有长足的发展，“至少在我本人的寿命之内不可能过时”，“我认为，我们还会有很多机会让计算变得更强，让计算和通讯离得更近。 高通方面认为，有一天 5G 会变成像电力一样无处不在的通用技术，预计将为全球经济带来 13 万亿美元的增长，创造 2200 万就业，其中相当大一部分会在中国。 就像煤和电力将人类社会推进了工业时代，互联网和数字化推进了信息时代，5G 将造就一个“发明的时代”，新的技术、产品、功能和体验将以爆炸式的速度加快诞生，重新定义人们对通讯，对科技的认知。 而这一切，都来自于十年前，甚至三十年前的一场“豪赌”。 未来，这样的“豪赌”只会越来越多，越来越大。 *本文版权归“PingWest品玩”公众号所有，未经授权严禁转载。