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如何为我国无线电产业夯实高质量发展基石?

日期:2022-04-14 08:58:14 来源:黑龙江省无线电管理网


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无线电技术是当今时代发展最迅速、应用最广泛、最引人注目的高新技术之一,5G、C-V2X、Wi-Fi、无线充电、低功耗广域网络(LPWAN)、无线传感技术、增强型无线位置追踪等无线电技术不断兴起演进,已广泛应用于国民经济生产和生活的各个领域。
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  随着各地数字经济向纵深领域发展,无线电产业已成为一个巨大的战略性高技术产业,针对产业链加紧扬长补短、增强供应链自主可控能力,对促进我国无线电产业高质量发展、加快推进数字经济具有积极意义。


 


无线电产业是我国数字经济的发展基石


无线电成为数字产业化的重要组成部分


  无线电技术以无线电波作为主要介质实现信号之间的传输和接收,目前国内外对无线电产业尚没有统一的定义。我们认为无线电产业是以无线电频谱资源作为基础载体,以无线电技术有效使用作为数字化发展效率提升和结构优化重要推动力的企业集合。其中,无线电技术对无线电产业发展起着直接的驱动作用,而频谱是无线电产业发展的基础资源。


  中国信息通信研究院2020年发布的《中国无线经济白皮书》指出,近10年我国无线电产业增加值年均增速达10.7%,2020年产业规模超过2.3万亿元,占数字产业化规模比重达31%。未来随着无线电技术不断创新应用,其赋能垂直行业的效应更加凸显,无线电产业将日益成为构建全球信息技术、科技创新和经济发展竞争新优势的战略性高新技术产业。


无线电产业可分为上中下3个环节


  根据《中华人民共和国无线电频率划分规定》,我国共定义了43种无线电业务,按照性质可分为卫星业务、地面业务、广播业务、科学业务等。常见的无线电技术有公众移动通信技术、微功率短距离通信技术、专用通信技术、无线局域网(无线接入系统)技术、卫星通信/导航/遥感技术、广播技术、航空无线电技术等。


  不管哪种无线电技术制式,逐一拆解可发现,其产业链可分为上中下游3个环节:上游即基础器件,主要由与无线电信号紧密相关的天线、射频元器件、芯片模组等基础器件组成;中游即终端与系统设备,主要由与无线电业务系统相关的无线电发射/接收终端、无线电技术系统设备等组成;下游即集成与运营,主要由无线电业务系统与各行各业融合衍生而成的应用生态圈组成,如软件服务、平台服务、系统集成、运行维护、运营服务等,涵盖的应用服务领域有智慧化生活、数字化治理、产业数字化等。


我国广域蜂窝通信技术世界领先


  中国信息通信研究院2020年《中国无线经济白皮书》的数据显示,从技术制式来看,我国无线电产业增加值规模60%以上是由移动蜂窝通信技术贡献的,且主要来自中下游产业环节。


  在中游移动通信终端与系统设备领域,得益于我国在技术研发与创新上持续赶超,涌现出一批具有全球竞争力的通信设备制造企业和终端厂商,如华为、中兴、小米、vivo、OPPO等。在当前全球5G标准专利中我国占比3成以上,位列第一。


  在下游移动通信运营领域,我国已建成全球规模最大的移动通信运营网络,其中5G基站数占全球70%以上,5G终端用户数占全球80%以上。截至2021年第三季度,我国移动通信用户数达到16.4亿,蜂窝物联网终端数达到13.6亿,移动通信收入达到7000亿元以上,占整个电信业务收入64%。


  从服务领域来看,社交、电商、短视频、综合视频、新闻资讯、商务办公、文学阅读、教育、地图导航等新型内容消费服务市场得到迅猛发展。


 


我国无线电产业发展挑战和机遇并存


  受产业政策、技术演进、市场需求、产业供应等因素影响,我国无线电产业发展面临问题突出、机遇难得的两极化局面。


  首先,因材料工艺问题,射频器件正成为影响我国无线电产业链自主可控的关键环节。


  射频前端是无线电产业的上游环节。纵观全球整个射频前端产业链,长期以来,无论在分立式的射频组件还是在射频前端集成化模组,75%以上市场份额由美国的Broadcom、Skyworks、Qorvo和日本的村田、TDK公司等海外5家领先厂商占据。随着频率开发利用重心向中高频迁移,高频率高性能对射频器件、电子原材料、制造工艺提出更为严苛的新要求。以毫米波为例,传统的硅基PA难以满足要求,市场需要具有更大禁带宽度、更高载流子速率、更好导热效率等特点的GaAs/GaN射频器件。在产品工艺方面,RF-SOI、RF MEMS等制造技术因能提供良好功耗及性能表现,预计将受到市场青睐。当前,与毫米波相关的上述电子原材料、元器件及制造工艺等正成为我国产业链短板。


  其次,因标准专利问题,短距/局域无线技术产业关键环节和主要市场均由国外企业主导。


  短距/局域无线技术是物联网IoT的重要组成。据IoT Analytics 统计数据,2020年全球物联网连接数达到 117 亿个(不含 NFC、RFID 等单向通信技术),其中广域蜂窝物联网技术(如4G/LTE-M/5G、NB-IoT等)连接数占比近 20%,而蓝牙、ZigBee、Wi-Fi/WLAN等短距离/局域物联网连接数占比约 70%以上。该组织预计未来5年这种格局不会有大的变化,尽管目前5G热度高、成长速度快。


  面对规模如此之大的细分市场,目前因Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等主流短距离IoT技术标准和产业组织问题,上述产业链的上游关键环节均由国外主导。以Wi-Fi为例,因美国专利布局优势显著,博通、高通、英特尔、德州仪器等美国企业在全球Wi-Fi产业发展上占有绝对领先地位,长期控制Wi-Fi芯片研发、生产和销售,其产品占据70%以上的市场份额。截至2020年6月,在全球累计Wi-Fi 6专利中,美国、韩国、中国、日本以及欧洲占比分别为48%、19%、18.8%、8%和4.3%。


  最后,随着数字经济向纵深发展,无线电新技术和应用将激发我国无线电产业新一轮发展的契机。


  尤其是随着信息消费、工业互联网、智能网联汽车、“新基建”等国家重大战略实施,无线电技术以其良好的移动性、便捷性、灵活性等优点,成为万物互联感知连接的重要技术,在此形势下无线电产业投资热点层出不穷。以新型电子消费终端为例,未来RFID、蓝牙、Wi-Fi、5G、LiFi、ZigBee等多种无线电技术将融合应用其中,智能手机、可穿戴设备(耳机、手表、眼镜等)、智能家电(体重秤、扫地机等)、AR/VR、无人机、智能购物车等新型电子消费终端以及无线充电、快充等新功能将引领信息消费新的潮流。


  智能网联汽车是未来产业发展的战略制高点,可以预见的是,在车载设备侧采用多种无线技术传感器进行综合环境感知,将带动激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、惯性导航、卫星高精度定位、车路协同感知V2X、增强主驾感知ADMS等产业潜力。此外,随着北斗三号系统正式开通,北斗导航系统将对我国旧有卫星导航设备进行全面更新换代,尤其在地面用户段,北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端设备、应用系统与应用服务等产业将很快兴起。


 


快推动我国无线电产业高质量发展的几点建议


  任何产业要高质量发展,无论是“卡脖子”还是“缺胳膊少腿”都是行不通的。当前,无线电产业已彰显出强大的基础支撑作用和巨大的带动效应,我国无线电产业高质量发展显得尤为重要。具体体现为,紧扣频率作为基础资源、技术作为驱动力的无线电产业内涵,关注供应链自主可控能力,尽快解决无线电产业供应链上存在的一些短板和弱项,发挥无线电产业作为数字经济基石的重要作用。


一是发挥频率引导作用,补齐关键射频器件短板。


  频谱资源是发展数字经济的重要战略资源。准确把握无线电频谱资源的基础性和稀缺性,重视无线电频谱基础科学和基础研究,鼓励攻克毫米波、太赫兹领域新材料、新工艺(如GaAs/GaN及RF-SOI、RF MEMS等关键共性技术),在关键技术创新、重大项目研究时,充分考虑无线电频率的产业引导效应,为新兴技术的长远发展和重大项目的顺利推进奠定基础。


二是强化技术自主创新,加快推动标准统一国际化。


  无线技术的研发与创新要采取 “广域+短距/局域”两条腿同步走的策略,一方面推动蜂窝移动通信朝着5G-Advanced、6G方向加快演进,另一方面要积极打通端到端“最后几十米”的无线连接链路。面对智能汽车、智能家居、智能制造和智能终端等复杂多变的现场需求,在通信、传感、定位、测距、电能传输等方面不断开发、演进拥有自主知识产权的短距/局域无线技术,开展新技术试验验证和应用示范,并致力于推动无线技术标准统一国际化,助力我国无线电产业规模化发展。


三是把握产业热点趋势,精准打造特色示范园区。


  研究无线电产业图谱,加强无线电产业趋势研判。把握工业互联网、新型信息消费、卫星导航、智能网联汽车、无线充电等产业热点,抓住无线电新兴技术和重大项目的推进契机,集聚“产学研”创新要素,挖掘“专精特新”企业,搭建关键技术创新试验平台,引入投融资、财税、人才、土地、电力等要素政策,引导企业在特色示范园区集中精力开展技术攻关,加快推动无线电产业集群转型与升级。


四是深刻理解实力经济,助推无线电应用生态建设。


  随着公共安全、应急管理、电力能源、铁路、民航、城市轨道交通、工业制造等重点行业的数字化转型向纵深发展,应深刻理解并挖掘实体经济与信息化融合的真实需求,积极推动无线电技术(如5G、C-V2X车联网、无线定位、无线传感等)与人工智能、大数据、区块链、云计算、安全等融合,不断推动共建共存的应用生态圈建设,为数字经济创造全新价值,彰显无线电技术的生命力。


来源:通信世界

作者:中国信息通信研究院无线电研究中心 刘衡萍


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