兵家必爭:通訊標準的軍備競賽-3G 篇

作者:Lynn   |   2016 / 12 / 20

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:Olivia


前篇引導:通訊知識專題(一):兵家必爭:通訊標準的軍備競賽—1G 與 2G 篇

迎戰通訊新世代-5G篇-04

第三代(3G)通訊霸主: 高通

我們在上一篇文中提到,高通的CDMA技術在容量與通話質量上皆優於歐盟GSM的TDMA技術;但GSM已早一步佈署基地台,並於短時間內快速推行於全世界,以致資源相對薄弱的CDMA在當時是雷聲大雨點小,高通也一度陷於危機之中。

3G時代,局勢卻大大地逆轉了回來。究竟為什麼呢?這邊,讓我們先來講講高通的歷史。

高通的專利布局之戰

走進高通位於加州聖地牙哥的本部,迎面而至的一堵厚厚的專利牆上,鑲嵌著高通所持有關於行動通訊將近1400項專利。高通的一切都明明擺擺的寫在了這面牆上:財富、壟斷、成功… 高通就像一隻毒蛇,深諳扼住宿主脖子、獲取高額利潤之道。

冷戰時期,美國軍方所使用的通訊方式能將資訊進行加密與解密,稱為分碼多工(CDMA)技術,以確保資訊傳輸時不被蘇聯所竊取。Linkabit是加州聖地牙哥(San Diego)第一家電子通訊技術公司,負責承接這筆訂單、為美國軍方和航太局開發衛星通訊和無線通訊技術。

Linkabit的兩位創辦人皆是通訊界的著名研究人員──雅各布(Irwin Jacobs)任教於麻省理工電機系,其著作《通訊工程原理》( Principles of Communication Engineering ),奠定了當時乃至於現在的通訊基礎,至今仍是通訊界聖經寶典。另外一外創辦人維特比(Andrew Viterbi)提出的維特比演算法(Viterbi algorithm)則在數位通訊以及語音辨識系統上有著突破性的發展。

1980年,雅各布和維特比將Linkabit賣給同屬通訊領域的M/A-COM公司,並於1985年創辦了高通(Qualcomm),意即有品質的通訊(Quality Communications)。1989年時,高通大幅改善了CDMA的功率問題,並成功將其商用化。

可惜的是,此時歐洲通訊標準協會已著手進行GSM技術標準的制定,隨後很快推行到了歐洲與日本市場;美國本土的通訊工業協會也認定GSM所採用的分時多工(TDMA)技術為2G標準。CDMA 比TDMA的容量更大、通話品質更好,但技術複雜程度太多,大半電信商不相信技術的可行性。

兵家必爭:通訊標準的軍備競賽-3G篇 -01

高通發展的一大關鍵,在於雅各布狡詐莫測的三大專利流氓手段:

1.  開發地雷: 建立壟斷的專利佈局

高通圍繞著功率控制、同頻複用、軟切換等技術,構建了CDMA專利牆,相較於其他廠商在專利數量和品質上都有非常大的優勢。但高通不滿足於此,它要一人享用這筆豐厚的利潤。

在高通,養了一批不下於技術開發部門的龐大專利律師軍團,透過併購、控告對手專利侵權等專利戰,將所有CDMA的相關專利都一步一步攏絡過來。專利律師的職責,便在於申請專利、談專利價格、控告侵權公司。(祖產嘛, 還不好好守著敲人過路費嗎)

第二步是大量申請垃圾專利,用垃圾專利保證其核心專利──在舊有的專利保護到期之前便申請新的專利、或大量申請CDMA外圍專利,然後申告該技術為新技術的一環,封殺了關於CDMA內外圍的所有技術。

2.  布地雷: 將專利技術套入通訊標準

收集齊備了專利地雷還不夠,還要讓人得採到才行。

總不能中華電信打不通遠傳的手機、HTC打不通iPhone手機;設立通訊標準的原意是讓不同的電信商、基地設備與手機廠商彼此間也能互通。只要符合通訊標準、向該國通訊監管部門申請執照,便可以經營通訊業務,由此建立開放互聯的環境。

由於GSM標準為歐洲電信商、行動通訊商(如Ericsson、Nokia)共同提出、共同享有知識產權,專利基本上是開放的。但高通表面上提出了一套採用CDMA技術的2G標準,實際上將CDMA專利技術藏在了裡頭,等於使用該2G標準時,也等同踩到了高通的專利。

這種以單一家公司專利而壟斷某一標準的行為,照理說不會發生在跨國間的通訊標準制定小組,別的國家與廠商因本身利益衝突、必然會極力反對。然而當時2G數位通訊的研究適才起步,多數廠商的注意力仍在歐洲人所提出的GSM標準上,高通的CDMA技術尚仍無多少人聞問,反而讓高通趁隙而入。

3.  更多的地雷: CDMA演算法整入晶片

高通的最後一步棋,是決定把 CDMA 的演算法嵌入集成晶片。其最大特點為整合訊號的發送與接受、電源管理和數位與類比訊號轉換等裝置於單一晶片上,即所謂系統單晶片 ( System on Chip, SoC )

現階段使用高通專利的手機廠商,必須先繳一筆授權費取得專利使用權;在晶片或產品量產後,再依據出貨量收取產品售價一定比例的費用,平均需要繳納手機銷售額 510%不等的權利金。這點可是相當的不合理──螢幕、鏡頭、機殼等零件全部與CDMA毫不相關,也得被抽銷售額的百分比。(難道在手機上鑲了塊鑽石, 利潤還得算在高通頭上嗎?)

事實上高通提供了 SoC一套完整的解決方案,大多數手機廠商還沒 SoC整合的技術能力,也只能乖乖挨這一刀;況且所有加入高通設計方案的手機商,都必須與高通進行專利相互授權,等同於手機廠只要乖乖付錢,即能擁有更多的專利手牌。

你設局,也要有人願意踩。高通專利的高門檻擋住了競爭對手,也擋住了CDMA的迅速市場化,多數電信商還是選擇了GSM系統,靠專利使用費養活的高通在美國活的並不好。

此時,高通迎來了一根橄欖枝──來自於韓國政府。

在發展CDMA之前,韓國電信商、手機等通訊設備製造業相當薄弱。1990年11月,高通和電子通信研究院(ETRI)簽署有關CDMA技術轉移協定,高通答應把每年在韓國收取專利費的20%交給韓國電子通信研究院、協助其研究,韓國政府也宣布CDMA為韓國唯一的2G行動通訊標準,並全力支持韓國廠商三星、LG等投入CDMA技術的商業應用。

韓國不往GSM等歐日廠商靠攏、選擇了CDMA作為2G標準,主要是為了低廉的專利優惠,雖承擔了一定的風險,最終也獲得了相應的回報。透過發展CDMA,韓國的行動通訊普及率迅速提高,短短五年行動通訊用戶即達到1百萬量,SK電信成為全球最大的CDMA電信商。通訊設備製造商更是異軍突起,三星成為全球首家CDMA手機出口商。CDMA不僅帶動了行動通訊業的發展,也促進了整個韓國經濟的發展。所以多有人道:「韓國人救了高通」,高通更從此成為全球性的跨國大公司。

韓國的成功典型,第一次向市場證明CDMA正式商用的可能性,也讓美國一些電信商及設備廠商對CDMA技術開始恢復信心。

在高通與韓國人賺的缽滿盆滿笑呵呵的同時,讓我們把畫面拉回到歐洲這邊。千禧年後,2G的速度與容量上限逐漸面臨瓶頸,經歷了1G到2G眨眼間便大舉翻盤的技術變革,各大手機廠吃了歷史教訓、個個提心吊膽著準備迎接 3G 時代。

歐美中鬥法──三大3G通訊標準

3G最大的優點即是高速的資料下載能力,2G的下載速度約僅9600bps~64kbps、光是打開一個Yahoo首頁便得耗費三分鐘左右;3G速度則為300k-2Mbps,足足提升了三十倍有餘。

Ericsson、Nokia、Alcatel等實力雄厚的歐洲廠商雖知TDMA難敵CDMA的優勢、更難以作為3G核心技術,但誰也不想接受高通霸道的方案,於是歐洲與日本等原本推行GSM標準的國家聯合起來成立了3GPP組織(3rd Generation Partnership Project),負責制定全球第三代通訊標準。

3GPP參考著CDMA技術、並繞過某些高通的專利陷阱下,開發出了原理類似的W-CDMA。高通趕緊不落人後地與韓國聯合成3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2)與3GPP抗衡、推出了CDMA2000

這裡邊,獨獨漏了中國人。歐洲跟日本自己一套系統,美國韓國一套,中國想當然爾、自己硬是也搞了一套,叫TD-SCDMA,由中國大唐集團下屬的大唐電信所提出。從技術上來看TD-SCDMA可算是W-CDMA的衍生版本,因此TD-SCDMA的技術核心實際上就是W-CDMA,僅於中國國內推行。

兵家必爭:通訊標準的軍備競賽-3G篇 -02

誰也不想被高通揩油、TD-SCDMA只有中國人使用,結果W-CDMA的參與者最多,在三個3G通訊標準中最成熟、市占率也最高;然而因三大通訊技術皆碰觸到了CDMA的底層專利技術,仍無法避免地被高通硬生生啃掉了一塊利潤大餅,高通可謂3G時代最大的贏家。

不過當年從1G到2G的普及也不到三五年光景,從千禧年開始喊了這麼久的3G,怎麼從2007、2008年才逐漸普及呢?

基地設備的建置與架設耗費時日也耗費金錢,若沒有良好的行動上網使用者體驗,也就沒有讓消費者和電信商真正從2G轉型至3G的迫切性。真正讓高通大賺、讓3G火紅起來的關鍵,還是來自於行動通訊裝置的革新──「智慧型手機」。

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