如何在大国竞争中保护5G安全.docx
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1、如何在大国竞争中保护5G安全目录导言2前言21 . 5G时代的安全竞争 21.1. 1.中美5G竞争对比21.2. 5G网络的基础设施31.3. 移动设备31.4. 移动设备操作系统41.5. 芯片设计41.6. 芯片代工厂42 .兰德公司对美国5G发展的建议 41. 1.兰德公司对美国5G发展的建议42. 2.协助可信的外国5G供应商,确保供应链安全53. 3.为5G分配更多的中频带频谱64. 4.建立美国的芯片制造研究和开发项目美国的先进半导体材料光刻机是制造先进芯片最关键的工具62. 5.在美国建立最先进的芯片代工厂63. 5G是各国发展高科技和保障战略安全的必争之地 73. 1. 5G
2、将以万亿级美元的投资拉动十万亿级的下游经济价值74. 2. 5G产业安全对国家安全具有重要意义105. 5G之争:中美为第一梯队,日韩欧紧随其后104. 1.概述104. 2.战略之争114. 2.1.中国:政府主导,企业攻坚,研发、网络建设、产业化全面推进114.2.2.美国:政府推动、私营部门主导,更新落后法规促进5G投资124. 2. 3.日韩欧:政府、企业合作,共同推进5G发展124. 3.部署之争:中国Sub-6频段丰富,领跑5G部署144. 3. 1.概述144. 3. 2.频谱分配:中国优先发展中频段,美国中频资源不足转向毫米波144. 3. 3.商用进展:5G商用进度超预期,中
3、日韩正式商用164. 4.标准之争:中国SEPs数量领先,华为Polar码在关键领域取得突破174. 4.1.移动通讯发展史表明,标准制定权即产业链主导权18第1页共31页5. 2. 5G产业安全对国家安全具有重要意义5G技术被广泛应用于国民经济、军事等各领域,5G安全对国家安全具有 重要意义。电信业作为战略性行业,对于国家战略安全具有重要意义。而随着 5G技术的不断成熟并在各个领域逐步应用,移动通信网络、社会关系网络、国 家治理高度融合,5G产业安全与国家总体安全联系越发密切。5G产业安全体现在5G产业链安全、信息安全、网络安全等多个领域:1)5G产业链的安全又可具体为技术安全、设备安全和终
4、端安全。在5G发 展过程中,我国通讯行业遭遇了美国为首的相关国家以5G安全问题进行的全 方位打压。2018年4月,美国禁止中兴购买美国公司敏感产品,中兴业务一度 陷入停摆,随后美国又多次对华为进行打压,对其5G设备进行封杀。中国只 有在5G技术积累、设备制造以及终端操作系统、技术标准等方面取得优势, 才能在层层重压下保证5G产业链的安全,赢得5G产业正常、稳定发展的环 境。2)5G信息安全在万物互联时代面临更大的考验。未来随着物联网技术进一 步成熟与应用,人际互联网和物际互联网并行发展,高度融合。未来每平方公 里范围内终端连接数量可达百万量级,社交网络、无人驾驶、远程医疗产生的 海量信息将给5
5、G信息安全带来前所未有的挑战。3)5G网络安全对保障国家安全、经济社会稳定具有重要意义。网络功能虚 拟化、网络切片等新技术的应用会使5G网络更易受到攻击。未来5G将广泛应 用于工业制造、物联网、车联网等重点行业,此时一旦遭遇网络攻击,经济社 会稳定和人民生产生活将会遭受严重损失。在未来大国博弈中,5G技术领先决定了一个国家能走多快,而5G安全防 御能力则注定了这个国家能走多远。4.5G之争:中美为第一梯队,日韩欧紧随其后4.1. 概述根据对频谱可用性、5G部署进度、政府相关政策扶持与财政支持、行业企 业投入情况、市场空间等多方面因素对比,中美处于领先地位。中国在各方面 准备均较为充分,美国由于
6、缺乏丰富的Sub-6频段,在频谱资源可用性上较落 后。韩国对于5G的重视程度高,在5G的研发投入、技术储备、商用部署上均第10页共31页 较为领先,然而受到自身人口的限制,韩国5G市场空间较小,不足以培育5G 广阔的应用场景。日本在标准贡献、企业及商用进度上落后于中美韩,5G研究 上重点针对eMBB为主的应用研究。欧盟区的目标不是赢得5G竞争,而只是力 求保持竞争力。在欧盟区内部,5G战略主要基于国家层面,欧盟只能扮演一 种协调角色。各成员国5G建设参差不齐,整体进度较慢。中国美国 日本韩国欧洲频谱可用性市场空间5G部署进展企业投入政府扶持资料来源:CTIA,恒大研究院丁上搀乎宓即图6全球5G
7、竞赛国家排名6. 2.战略之争中国将5G引领纳入国家战略,美国不断施压遏制中国崛起4.2.1.中国:政府主导,企业攻坚,研发、网络建设、产业化全面 推进我国5G布局以政府为主导积极推动产业发展。我国政府高度重视5G发 展,提出“5G引领”的发展目标将5G纳入国家战略,在十三五”规划纲 要、国家信息化发展战略纲要等规划中对5G发展做出明确部署,要求 在5G方面成为技术、标准、产业、服务与应用的领先国家之一,综合竞争实 力和创新能力进入世界前列。为实现该目标,在国家层面支持下,从制定标 准、研发、网络基础设施技术、建立产业链到参与重点应用情景等方面。中国政府积极扩大标准制定的影响力。2013年,我
8、国工信部、发改委及科 技部联合成立了 IMT-2020(5G)组织,积极推进标准的编制,后续国内及国际的第11页共31页 移动通讯运营商及设备上均纳入组织。目前我国5G方面标准必要专利达到全 球第一的水平。研发方面,政府积极推动5G产学研一体化。在推进组框架 下,政府规划并指导完成了全球首个5G测试项目,并在2018年底提前完成第 三阶段的5G技术研发测试。网络基础设施建设上,中国倡导新基建并利用财 政政策大力扶持。2019年12月初,中国5G基站数量已经达到了 12.6万个。 工信部表示2020年底争取实现全国所有地级市覆盖5G网络。产业化方面,政 府一方面积极推动5G商用,另外培育成熟的生
9、态环境,促进下游应用的开 发。2019年6月,我国工信部正式向三大运营商及中国广电下发了 5G商用牌 照,10月份三大运营商纷纷推出了 5G套餐,我国正式进入5G商用元年。积极 的政府支持和产业资本投资帮助中国形成了一个自给自足的5G环境。我国致 力打造由设备制造商、芯片供应商、电信运营商、应用和平台提供商组成的丰 富生态系统。随着对5G服务需求的增加,应用程序开发商等新公司和设备销 售将会蓬勃发展。这将为电信和硬件制造商带来新的收入,并使互联网公司和 应用程序开发商在较长时期内受益。4. 2. 2.美国:政府推动、私营部门主导,更新落后法规促进5G投 资美国5G发展主要依靠私营企业投入、研发
10、和推动,在迅速推进5G建设的 同时关注网络安全,力求在5G网络竞赛中获得主导权。2018年9月,美国联 邦通信委员会(FCC)发布“5G加速计划,作为一个全面的5G发展战略,包括三 大重要内容:1)采取措施为5G服务提供更多频谱,向市场投放近5000MHz的 5G高频频谱,并在中低频段以及免许可频段为5G进行有针对性的改变;2)加 快对小型蜂窝设施的各级政府审查,鼓励私营部门投资5G网络;3)更新5G相 关法规,鼓励投资和创新,并确保美国5G通信供应链的完整和安全。4. 2. 3.日韩欧:政府、企业合作,共同推进5G发展韩国制定清晰的5G发展规划,基础设施建设和商用推进突出。2014年韩 国未
11、来创造科学部发布了以5G发展总体规划为主要内容的未来移动通信产业 发展战略,决定投入15亿美元支持5G发展,并在2020年推出全面5G商用服 务。同年,韩国政府设立由公立及私营部门、电信服务商和制造商代表、专家组 成的5G论坛,推动5G标准化及全球化。2017年,韩国发布5G频谱规划,对第12页共31页5G中频段及毫米波频谱资源进行划分。2018年韩国冬运会期间,韩国电信联合 国内外多家运营商和设备商推出5G服务,开创了 5G全球首次商用。2019年2 月,韩国公布5G应用战略推进计划,致力于建设基础环境,提出提前分配 5G频谱资源,为新建5G网络减税等政策。同年4月,韩国三大运营商正式推 出
12、5G服务,成为全球首个启用民用5G网络的国家。韩国还发表“5G+战略, 选定五项核心服务和十大5G+战略产业。日本积极布局5G,前瞻性开展应用研究。2014年,日本设立5G移动论坛 推动5G的研究和发展。2016年,日本内政和通信部发布了2020年实现5G 的无线电政策,提出三项措施:一是举办5G移动峰会,组织协调各机构工 作,促进5G发展;二是推进政产学研协作,完成频谱分配工作和5G演示;三 是在国际电信联盟和第三代合作伙伴计划指导下开展标准制定工作。2018年, 总务省提出积极推动eMBB为主的应用研究,重点研究车联网、远程医疗、智 能工厂、应急救灾等应用的新型商业模式,要求在2025年左
13、右使后5G标准 实现商业化,并公布以2030年为设想的频谱利用战略方案。2019年4月,日 本向四家运营商完成了中频段频谱及毫米波的分配。欧洲注重欧盟内部标准统一,力求5G竞赛中保持竞争力。欧盟5G建设战 略主要有三点:一北欧五国充当“先锋,领跑欧盟5G发展进程;二英、法、德 等国将5G研究和发展作为争夺未来工业4.0制高点的战略举措。三重点突出 5G的网络安全举措。为达到战略目标,欧盟主要采取以下三大举措:1)全力支 持5G移动通信标准化活动。标准是5G将来取得市场化成功的关键。欧盟以 直接出资或政策扶持的形式刺激民间资本投入5G标准制定工作,并为各标准 制定组织之间相互协调提供支持;2)制
14、定统一的5G实验路线图。根据欧洲 5G行动计划,欧洲5G实验共分为两个阶段:第一阶段截至2018年。欧洲各 国以独立试验联盟的形式开展5G技术试验,验证新兴5G能力并培育相应5G 生态系统。第二阶段为首批5G国际标准冻结后,欧洲移动通信业界须就5G技 术试验规范达成一致,而且要在进行5G技术试验时尽可能地采用符合5G标准 的系统。3)推动5G生态系统的建设。欧盟5GPPP的5G技术研究与创新项目给 予财政资助外,欧盟委员会还应该考虑分配一部分资金给进行5G技术试验与 验证的垂直行业,并建立“5G创投基金,以培育新一波的与5G技术相关的创 业与创新。第13页共31页4. 3.部署之争:中国Sub
15、-6频段丰富,领跑5G部署4. 3. 1.概述丰富的Sub-6资源是5G部署取得先发优势的关键。国家5G部署受到国家 战略、运营商投资、频谱资源分配等多方面影响。其中频谱资源分配是最为关 键和基础的因素。目前世界主流国家主要采用Sub-6和毫米波两个频段对5G进 行部署,其中Sub-6具有覆盖范围广、建设成本低的特点,而毫米波作为5G新 开发频谱,覆盖范围小、相关技术尚不成熟、部署成本远高于Sub-6频段,因 此世界主流国家均选择Sub-6作为5G初期建设主要频段。图7毫米波覆盖范围4. 3. 2.频谱分配:中国优先发展中频段,美国中频资源不足转向毫 米波中国和欧洲在5G发展初期率先布局中频段
16、,美国优先发展毫米波,日韩 完成三重频谱分配。中国在中频段向移动业务分配了 300MHz频谱,分布在 3.4-3.6GHZ和4.8-4.9GHZ两个频段,并向三家移动运营商颁发了实验用频许 可。中国2019年正式开始5G商用。6月6日,工信部向中国电信、中国移 动、中国联通、中国广电发放了 5G商用牌照。10月31日三大运营商共同宣布 5G服务启动,并发布了 5G相应的套餐。欧盟也在5G行动计划中提出是 3400-3800MHZ频段为欧盟2020年前5G部署的主要频段。欧盟5G部署没有偏 重毫米波频段,而是从不同的低、中、高频段满足不同的5G需求。韩国抢跑 毫米波,低频资源分配不足。韩国在20
17、18年6月成功拍卖了 26.5-28.9GHz频段第14页共31页2018-2019 Trial 3.4-3.8 GHz eMBB, loTChinaKorea2017Trial, 2019commercial 28GHz,3.4-3.7GHz eMBB2017-2018 Trial 28 and 39 GHz Fixed Wireless Access. eMBB频谱2.4GHz,平均每个运营商800MHz; 3420-3700MHZ频谱280MHz,成为第 一个对毫米波完成分配的国家。但韩国低频资源分配相对不足,供分配低频谱 资源477MHz,在国际主流国家中倒数第2。由于低频资源稀缺,韩
18、国在2016 年进行700MHz频段的2x20MHz频谱拍卖时,由于价格昂贵而流拍。日本高中 低频段均分配了丰富的频谱资源,已经为四家运营商分配5G频谱,涉及 39GHz、28GHz、4.5GHz、3.7GHz 等多个频段。2017 Trial, 2019 Commercial 3.4-3,5 arid 48-5 GHz: upimk shearing with sub-2 GHzJapan2017 Trial, 2020 Commercial 3.6-4.2 and 4.4-4.9 GHz. and28 GHz eMBB资料来源:CT1A9恒大研究院图8主要国家频谱规划美国中段频谱主要是军用
19、或商用,划分上比较困难,因此美国在5G建设 上采取毫米波优先的战略,把拍卖高频频谱作为优先发展规划,分配了丰富的高频谱资源。美国于2016、2017年连续两年发布了 5G频谱规划,授权包括 24.25-24.45GHZ、24.75-25.25GHz、47.2-48.2GHz 27.5-28.35GHz 37-40GHz64-71GHZ等频段用于5G,共计12.55GHz。目前美国已经完成3次全国性频谱 拍卖,24GHz、28GHz、37GHz, 39GHz和47GHz多个波段均已分配。中频段拥 挤,短期难以协调。3.5GHz为国际主流5G建设波段,而美国3.45GHz波段被 军用雷达系统占用,
20、很难清理。3GHz和4GHz频谱大部分是美国国防部广泛使 用的频段,可用与5G部署的中频段资源非常有限。美国政府提出FCC在2020 年底之前出售至少280MHz的频谱,但实际效果如何还未可知。积极释放低频 资源。FCC对600MHz、800MHz和900MHz频段进行更改,扩大5G业务低频段 的使用。目前美国累计释放716MHz低频频谱。表3美国频谱分布情况第15页共31页频段部署规划低频谱释放了 716MHz频谱探索2. 6GHz频段的共享和1. 3GHz和1.7GHz频段的开发中频段目前没有中频释放,美国sub-6频段多为军用或非民用,2019年底前能进行拍 卖的3. 5GHz频谱只有7
21、0MHz,美国短期内要提商中段频谱可用性面临很大障碍要求ECC在2020年底之前出售C-band至少280MHz的频谱,远期对3. 7-4.2GHz 频段及更多中频频谱的规划还在进一步进行高频谱分配了 2.5GHz毫米波。美国毫米波频段共12.55GHz授权频率用于5G (包括 24. 25-24. 45GHz、24. 75-25. 25GHz、47. 2-48. 2GHz、27. 5-28. 35GHz、37-40GHz. 64-71 GHz),其中 37. 6-38. 6GHz, 38. 6-40. 0GHz 和 47. 2-48. 2GHz 频段等频段 已完成拍卖远期将会征询26GHz,
22、 32GHz, 42GHz, 50GHz和70/80GHz频段以及95GHz以上的频段使用意见。” .资料来源:FCC,恒大研究院美国毫米波建设难度较大,成本收益不匹配。毫米波短波长和窄光束的特 性限制了传播距离,因此对基站数量要求较高,建设成本成倍与Sub-6。另外, 毫米波很容易被墙壁,树叶和人体本身等障碍物阻挡,进一步加剧了基站部署 的难度。全球大多数国家未来5G生态系统是建立在Sub-6中频频谱之上,美国 也将面临毫米波设备通用性的挑战和Sub-6基础设施安全问题。无线网络的领 导地位要求全球市场认可并遵循领导者所制定的频谱频段规范,因此,如果美 国继续探索与世界其他国家不同的频谱范围
23、,一方面会导致5G组网缺乏全球 供应链基础。另外美国即使在毫米波取得较强的技术优势,由于缺乏追随者, 仍然无法主导5G标准话语权,美国本土供应商无法投资研发未来的5G产品, 进一步失去失去市场主导权。4. 3. 3.商用进展:5G商用进度超预期,中日韩正式商用全球来看,5G商用进展超预期。5G商用在2019年正式启动,截至2020 年1月,全球共有121个国家/地区356家运营商正在进行5G计划、试验、部 署或已经实现5G商用,其中34个国家/地区62运营商已经宣布3GPP标准下 5G商用服务(包括固定接入服务和移动服务),目前运营商公布的5G商用规划 基本都在2020、2021年。目前中国、
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