2020科技、传媒和电信行业预测.pdf

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2020科技、传媒和电信 行业预测 德勤科技、传媒和电信行业小组集结了全球最广泛的行业专家。这些专家致力协助不同类型和规模 的企业有效应对数字化挑战，并因此建立了良好声誉。德勤科技、传媒和电信行业专家能够为企业 提供丰富的定制化服务，帮助他们顺应变革趋势，抢占行业先机，所服务的客户遍布全球不同地 区，覆盖整个价值链。敬请联系作者或访问，了解更多信息。 目录 前言 2 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 4 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 18 私有5G网络：企业不再受限 30 低轨卫星高速飞行：宽带革命还是太空垃圾？ 46 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 58 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 72 走进内容传送网络：迎来视频、游戏以及更多精彩内容 86 广告赞助类视频：美国是否效仿亚洲模式？ 94 “听”时代来临：有声读物与播客迎来新风口 106 自行车的技术变革：让自行车更快、更简单、更安全 118 2 2020科技、传媒和电信行业预测 前言 2020科技、传媒和电信行业预测：冠层效应 德 勤《2020科技、传媒和电信行业预测》 报告三大主题贯穿全文。首先，各项技术之间不再相互孤 立，彼此之间变得愈加互联和共生，技术的影响和价值亦因此日益高涨。其次，科技、传媒和电 信行业的大部分收入均源自智能手机、电脑、电视、企业数据中心和软件，以及物联网（我们统 称为“五大生态”）。第三，许多在近年备受期待的服务及产品将在2020年成为现实。 我们可以想象一片森林… 往年的《科技、传媒和电信行业预测》报告中，我们仅数次交叉引用了各期不同章节。而今年的交叉引用 频次远较往期更为频繁。想象一下这种现实：边缘人工智能芯片、私有5G网络以及机器人均实现互联，而 广告支持的视频和有线电视同时受彼此及低轨道卫星的影响。 为何这种交联趋势会在2020年爆发增长？ 我们可以想象一片森林。生长初期，幼树彼此相距数米，独立成长。微生物、真菌、昆虫和动物在一棵树 上共同生存，但在邻近另一棵树上却可能不会具有相同的生物组织结构。每棵幼树在某种程度上便像一个 具有独立生态系统的岛屿。随着森林生长成熟，地面的树干仍旧相隔数米之远，但在30米以上的空中，树 木枝叶已然交相接触，形成可能厚达六米的茂密冠层。一个冠层之下可能覆盖数百万棵树，变成一个绵延 数千公里的统一生态系统。 相同的现象亦正发生在科技、传媒和电信行业。例如，仅在十年前，每一项人工智能技术便像一棵棵“幼 树”：如自然语言处理技术的创新并未推动视觉识别技术的提升。然后，新的深度机器学习硬件开始同时 推动所有人工智能创新的加速发展，形成“冠层效应”——一个领域的发展几乎总会推动其他人工智能独 立领域的发展。这种现象并不止步于此。直至最近，深度学习依然采用成本高达数千美元的芯片运行，耗 电量达数千瓦特，因此用途基本限于数据中心。而仅在最近两年，新型边缘人工智能芯片问世，成本不过 数美元，耗电仅数瓦，使深度学习在任何地点运行成为可能——这进一步扩大了“冠层”的覆盖范围。得 益于这一发展趋势，更多的数据、算法、信息及解决方案正不断涌入生态系统的各个部分，为消费者及企 业提供速度更快、用途更广的人工智能技术。 五大生态创造巨大市场 科技、传媒和电信行业的收入大部分来自五大生态系统。仅智能手机生态系统每年的价值便超过一万亿美 元。电视生态系统价值高于6,000亿美元；电脑销售及配件（消费级和企业级）每年产生约4,000亿美元的 收入，企业数据中心和软件（合并）将在2020年创造约6,600亿美元的价值，同时在5G应用的推动下，至 2021年物联网的整体价值将达到5,000亿美元。 3 前言 若将其他新近发展的设备——智能手表、消费无人机、电子阅读器、家用3D打印机、增强现实眼镜、虚拟 现实眼镜及智能音箱——相加，其生态系统总体规模仅达到五大生态最低水平的极小部分。 本期报告的十个章节内容主要讲述了五大生态系统的联通，以及围绕这五大生态系统的广告营销、周边销 售及内容提供。当然，至2020年底，虽然部分有声书及播客内容亦会在智能音箱播放，超过半数的有声书 将通过智能手机收听。在可预见的未来，大部分资金均将流向五大生态系统，其他所有领域将变成相对小 众的利基市场。 行动，为时未晚 正如科技行业的老笑话所说：“X是技术的未来，永远都是！”但这并不完全正确。2020年，我们预测此前长 期延迟问世的各项技术将最终登台亮相，投入使用。在发展较晚的技术中，《科技、传媒和电信行业预测》报 告所关注的代表技术是针对低延迟宽带互联网的低轨卫星系统。 首个大型低轨星座卫星系统构想于1998年；22年后，首个（有限）商业服务可能将在2020年底前启动。其 他技术延迟问世的时间较短，包括专业服务机器人，2020年单位销售额可能将超过机械臂；自行车，尤其 是电动自行车，将迅速发展成为全球上班族的主要交通工具之一；以及播客，自首个播客内容发布的16年 后，2020年其规模将首次达到十亿美元。 这三种趋势可进一步提升预测的准确性。一个互联互通、具有少数主要参与者的生态系统可使我们（及所有 人）对未来趋势的预测更加准确可信。俗话说：“预测是很困难的，特别是当它涉及未来的时候。”如今，这句 话已然过时。 也许在不远的未来，预测将会变得易如反掌。 Paul Sallomi 德勤全球科技、 传媒和电信行业 主管合伙人 Paul Lee 德勤全球科技、 传媒和电信行业 研究负责人 David Jarvis 德勤美国科技、 传媒和电信行业中心 高级研究经理 Mark Casey 德勤全球电信、 传媒和娱乐行业 主管合伙人 Jeff Loucks 德勤美国科技、 传媒和电信行业中心 执行总监 Chris Arkenberg 德勤美国科技、 传媒和电信行业中心 研究经理 Craig Wigginton 德勤全球电信行业 主管合伙人 Duncan Stewart 德勤加拿大科技、 传媒和电信行业 研究总监 4 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 相 信每个人者可能都经历过这样一种挫败 感——当你拿起手机调出语音转文字功 能口述一封邮件时，却发现手机并未联 网，无法使用这一功能。现在，随着新一代边缘 人工智能芯片的问世，人工智能可直接嵌入各类设 备当中，将大大减少这种令人挫败的情况发生。1 人工智能与设备加速融合 边缘人工智能芯片大放异彩 我们预测，2020年边缘人工智能芯片——执行或 加速设备内，而非远程数据中心的机器学习任务 的芯片或芯片部件——销量将超过亿片，创造 26亿美元的收入。这一数据是德勤2017年预测3 亿片边缘人工智能芯片销量的两倍以上2，三年复 合年均增长率高达36%。此外，我们还预测边缘人 2020科技、传媒和电信行业预测 5 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own 工智能芯片市场将继续加速发展，增长速度将超 过芯片市场整体平均水平。至2024年，边缘人工 智能芯片销量预计将超过——甚至可能远远超 过——15亿片3，年销量增长率将达到至少20%， 是半导体行业整体长期预测9%的复合年均增长率 的两倍以上。4 这些边缘人工智能芯片很大可能将流向数量日益 增长的消费级设备，如高端智能手机、平板电脑、 智能音箱及可穿戴设备等，同时亦将应用于多个 企业市场——机器人、摄像头、传感器及其他物 联网设备。两者均是十分重要的市场。消费级边 缘人工智能芯片市场规模远大于企业市场，但其 增长速度可能相对较慢，2020至2024年的复合年 均增长率预计将为18%。 企业级边缘人工智能芯片市场发展时间虽然较短， 直到2017年才出现首个商用企业级边缘人工智能 芯片5，但增长速度更快，同一时段的复合年均增 长率预测将高达50%。 无所不在：人工智能计算的广泛覆盖 直至最近，人工智能计算几乎都只能通过数据中心、企业核心设备或电信边缘处理器远程完成，而非 设备本身。原因在于，人工智能计算极度占用处理器资源，需要成百上千个不同类型的（传统）芯片 来执行运算。而硬件的体积、成本及耗用功率决定了人工智能计算阵列不可能被放置于任何比手提箱 还小的容器中。 如今，边缘人工智能芯片彻底改变了这种局面。边缘人工智能芯片体积更小，成本更低，耗用功率更 少，产生的热量更少，能够集成于智能手机等手持设备以及机器人等非消费级设备，使这些设备自身 能够执行处理器密集型人工智能计算，从而减少或消除了将大量数据发送至远程位置的需要，极大提 升了设备的可用性和速度，以及数据的安全性和保密性。 当然，并非所有的人工智能计算都必须通过设备完成。对部分应用程序而言，将数据发送至远程人工 智能计算阵列进行处理可能合乎需要，甚至是更优选择——比如当数据量远远超出设备边缘人工智能 芯片的处理能力的时候。实际上，大多数时候人工智能计算均将采用混合方式：一部分由设备自身执 行，另一部分通过云完成。任何情况下的优先组合方式均将取决于需要完成的人工智能计算类型。 至2024年，边缘人工智 能芯片销量预计将超过 15亿片，甚至可能远远超 过这一数据，年销量增长 率将达到至少20%，是半 导体行业整体长期预测 9%的复合年均增长率的 两倍以上。 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 6 在这里解释一下“电信边缘”的含意。电信边缘计算——图2所描述的“远边缘网络”6——指由微型 数据中心执行的计算，这些微型数据中心位置尽可能与客户相近，位于电信公司的土地上，由电信公 司所有和运营。它们目前采用与数据中心相似的人工智能芯片（体积大、成本高、功耗大），但随着 时间的推移可能会开始装备本章所讨论的部分同类型边缘人工智能芯片（消费级或企业级）。但是与 边缘设备计算不同，电信边缘计算所使用的芯片位于电信公司网络而非实际终端设备的边缘。此外， 并非所有电信边缘计算都属于人工智能智能计算。据行业分析，2020年电信边缘计算市场（包括人 工智能的所有类型计算）的收入将达到210亿美元，相比2019年的增长率将超过100%，同时2021年 该市场预计还将以超过50%的增速继续增长。7这一市场各类别的精确细分并未向公众公开，但分析 认为，2020年其人工智能部分预计依然处于刚刚起步的阶段，收入规模不会超过10亿美元，在电信 边缘计算支出总额中的占比亦不会超过5%。8 图1列明了可进行人工智能计算的不同场所，所有场所均很可能在可预见的未来共生共存。 �$ Technology, Media, and Telecommunications Predictions 20202020科技、传媒和电信行业预测 7 消费级边缘人工智能： 价格亦可亲民 2020年，无论在销售数量和销售额方面，消费 级设备市场均将占整个边缘人工智能芯片市场 超过九成的份额。这些边缘人工智能芯片绝大 部分将流向高端智能手机，当前在用的所有消 费级边缘人工智能芯片中超过70%均用于智能手 机。9这意味着在2020年及未来数年，人工智能 芯片的发展将主要由智能手机推动——智能手机 的销量以及采用边缘人工智能芯片的比例均会 影响人工智能芯片的增长。销量方面的趋势较 为乐观。在经历了2019年的低迷增长后（销量 同比下降了%），2020年智能手机销量有望 达到亿部，与2018年销量基本持平，增长 %。10我们认为，2020年智能手机市场将有 超过三分之一的手机配备边缘人工智能芯片。 采用边缘人工智能芯片的设备并非只有智能手机， 其他设备如平板电脑、可穿戴设备及智能音箱等亦 将配备这种芯片（图3）。短期内，这些非智 能手机设备对边缘人工智能芯片销量的影响远不 及智能手机，原因是设备的市场没有增长 （如平板电脑11），或是市场规模过小，难以产 生实质性影响（如2020年智能音箱和可穿戴设 备的整体销量预计仅达到亿台12）。然而， 许多可穿戴设备和智能音箱均依赖边缘人工智 能芯片，因此其渗透率已经处理较高水平。 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own 边缘人工智能芯片绝大 部分将流向高端智能手机， 当前在用的所有消费级 边缘人工智能芯片中超 过70%均用于智能手机。 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 8 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 智能手机边缘人工智能芯片的经济分析 目前，仅价格最高的智能手机——即价格分 布中排名前三分之一的手机——才可能配备边 缘人工智能芯片。尽管如此，部分价格低于 1,000美元的手机亦配备了人工智能。一些由 中国企业制造、配备人工智能的手机，如小米 9等13，在西方国家的售价甚至低于500美元。 此外，如下文所述，智能手机配备人工智能芯 片并不意味着其价格会令消费者望而却步。 智能手机边缘人工智能芯片的成本计算虽然是 一个间接的过程，但也可能得出较为可靠的 预测。不能直接计算成本原因在于，智能手 机的“人工智能芯片”并不仅仅只是将一片单 独的芯片安装在手机里。如今的智能手机， 厚度仅有七八毫米，内部并没有空间放置多个 独立的芯片。许多各类不同的必备功能（处 理、图形、内存、联网及现在的人工智能）均 集成在同一被称为系统级芯片应用程序处理器 的硅芯片膜上。“人工智能芯片”（若手机配 备）指整片硅芯片膜中用于执行或加速机器学 习计算的部分，其制造材料与芯片的其他部分 完全相同，亦采用相同的制造工序和工具。 它由数以亿计的标准晶体管组成，但与芯片的常规 处理或图形部分的排列方式不同，即具有不同的架 构。该人工智能部分通常（并未总是）被称为神经 处理单元。 迄今为止，三星、Apple及华为三家公司已制作了 其手机处理器的图像，用于展示其硅芯片膜的所 有功能，使分析人员能够清楚看到芯片上用于不同 功能的部分。如三星的Exynos 9820芯片照片便显 示，整个芯片内约5%的区域被用于人工智能处理 边缘人工智能芯片在中国 中国5G商用推进，人工智能应用场景较为丰富且受政府支持，前期优秀的人工智能厂商及初创公司 发展至一定规模，加速了产业链的成熟并催生了更多机会，人工智能边缘计算将会是未来最重要的 市场之一。国内的人工智能公司正研发推出边缘计算芯片，并与韩国等芯片制造强国的公司合作， 提高高性能芯片的制造能力。相较于云计算，边缘计算高效、安全的边缘侧数据处理能力吸引越来 越多的老牌芯片企业、科技巨头和初创企业成为市场参与者。 目前在中国，边缘计算芯片最主要的市场仍为智慧安防领域，且落地应用布局较为成熟。未来，随 着技术进步及5G的全面铺开，无人驾驶、智慧家居、智能交通、智能制造等领域可能迎来更大的 增长空间。但边缘计算芯片市场仍面临挑战，终端设备的电池容量有限，要求AI芯片的能效较低需 具备更卓越的算力性能，才能更好的服务端的人工智能计算需求。而中国的基础芯片制造存在短板， 在制造和封装、高速接口和集成电路IP核方面还需要技术积累和时间沉淀。 2020科技、传媒和电信行业预测 9 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own 器。14三星整个系统级芯片应用程序 处理器的成本 预估为美元，是整个手机中成本第二高的部 件（仅次于显示屏），占设备材料总成本约17%。15 假设人工智能部分的成本与芯片上的其他部件相 同，Exynos芯片的边缘人工智能神经网络处理器 约占芯片总成本的5%，单片成本约为美元。 同样，Apple公司的A12仿生芯片将约7%的区 域用于机器学习。整个芯片的成本预估为72美 元17，因此其边缘人工智能部分的成本为 美元。华为麒麟970芯片成本预估为美 元18，其用于神经网络处理器的部分占%19 ，因而成本则为美元。（芯片膜区域并 非衡量芯片总成本中人工智能成本占比的唯 一方法，但据华为所称，麒麟970的神经网 络处理器含有亿个晶体管，占整个芯片全 部55亿个晶体管的%。如此计算，其神经 网络处理器的成本稍高，为美元。）20 虽然成本区间差异较大，但我们亦可合理地将 神经网络处理器的平均成本假定为每片芯片 美元。尽管价格较低，这一数据乘以5亿部 智能手机的销量（还未算上平板电脑、音箱及 可穿戴设备），便是一个规模巨大的市场。更 重要的，面对美元的平均制造成本——最 低甚至仅为1美元，是否在智能手机处理芯片 中增加专用的边缘人工智能神经网络处理器便 成为一个无需考虑的问题。假设价格会上涨， 制造成本增加1美元，但转至终端客户后的价 格也仅增加不过2美元。这意味着即使是价格 低至250美元的智能手机，亦可配备神经网络 处理器及其附带的功能——更优化的摄像头、 离线语音助理等，而价格仅会上涨不到1%。 智能手机及其他设备制造商可采用不同方法获取 边缘人工智能芯片，其决定主要受到手机机型和 地域（有时候）等因素的影响。部分制造商从 专门制造和销售应用程序处理器/调制解调器但 不制造手机的第三方公司购买应用程序处理器/ 调制解调器。高通和联发科便是两个著名的例 子——2018年，这两家公司在智能手机系统级 芯片市场中的份额共达到了约60%。21高通和联 发科均提供一系列价格不一的系统级芯片；虽然 并非所有芯片均含有边缘人工智能芯片，其高端 产品通常都有配备，包括高通的骁龙845和855 ，以及联发科的Helio P60。另一方面，Apple公 司却并不使用外部应用程序处理器芯片，而是使 用自己设计的系统级芯片处理器，如A11、A12 和A13仿生芯片，这些处理器均配备了边缘人工 智能。22三星、华为等其他设备制造商则采用了 混合策略，从外购市场硅芯片供应商采购系统 级芯片的同时变使用自身设计制造的芯片（如 三星的Exynos 9820、华为的麒麟970/980）。 边缘人工智能芯片能做什么？ 也许把问题改成“有什么是边缘人工智能芯片做不到的？”会更贴切。如今，机器学习使各种技术 能力成为现实，包括但不限于生物测定测定、面部检测与识别、增强及虚拟现实相关的各类技术、 趣图过滤、语音识别、语言翻译、语音协助……以及照片、照片、照片！从隐去皱纹到添加3D特效 到实现超弱光摄影，边缘人工智能硬件和软件——而非镜头或感光元件的像素大小——已成为高端智 能手机摄像头实现差异化竞争的决定性因素。 虽然所有这些功能亦可通过未配备边缘人工智能芯片的处理器甚至云技术实现，利用边缘人工智能 芯片执行这些功能能够显著提升效率和速度，并减少功耗（从而提升电池寿命）。在设备内执行这 些处理过程亦能够保障隐私性和安全性——个人信息不离开手机便无法被拦截或滥用。同时配备边 缘人工智能芯片的手机，即使在未连接网络的情况下亦能够实现所有这些功能。 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 10 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 企业级边缘人工智能： 机遇诞生的沃土 如果智能手机和其他设备使用的边缘人工智 能处理器如此强大，为何不将他们用于企业 级应用程序呢？事实上，这早已出现在一 些用例之中，如某些自动飞行无人机。配 备智能手机系统级芯片应用程序处理器的 无人机，能够实时完全在设备内部执行导 航避障功能，而无需连接至任何网络。23 然而，针对智能手机或平板电脑进行优化的芯 片并非许多企业级或工业级应用程序的最佳选 择。这种情况与芯片制造商在上世纪80年代面 临的中央处理器状况类似。当时的中央处理器 具有强大的计算能力和高度的灵活性，性能出 色，是个人电脑这一多用途工具的绝佳选择。 但是，将同样的中央处理器用于诸如自动调温 器等设备中，只为增加一点点智能，却根本毫 无意义。那时，中央处理器体积太大，无法装 入自动调温器狭小的空间中，同时功耗远远高 于现在的水平，成本更是达到每个约200美元， 对于总成本仅需20美元以下的设备而言太过 高昂。为解决这此不足，一个完整的产业应运 而生，生产出具备电脑中央处理器部分功能， 但体积更小、成本更低、功耗更少的芯片。 且慢。如前所述，智能手机系统级芯片的边 缘人工智能部分仅占总芯片区域约5%，在总 成本中仅占据美元，同时功耗较整个系 统级芯片低约95%。那能否仅制造具备内存 等少量其他必要功能的边缘人工智能部分， 从而使成本更低、耗电更少且体积更小呢？ 一些企业已经这样做了，还有更多企业会参与 进来。例如，英特尔和谷歌目前正在向开发者 销售内部开发的独立边缘人工智能芯片。英伟 达是领先的图形处理器制造商，生产通常用于 数据中心人工智能加速的图形处理器——体积 大，耗电达数百瓦，成本亦高达数千美元。如 今，该公司销售的是定制化人工智能专用芯片 （非图形处理器），适用于体积更小、成本更 低、功耗更少的边缘设备。24高通——领先的 智能手机及其他消费级设备外购市场内置边缘 人工智能处理核心的系统级芯片制造商——业 已发布两款独立的边缘人工智能芯片，性能较 其制造的系统级芯片更为强大，但成本更低、 体积更小、耗电更少。25华为亦是如此。26 总体上，共有50家不同公司据称正在研发各种类 型的人工智能加速器。27除从事专用集成电路芯片 的企业外，现场可编程门阵列制造商亦提供边缘 人工智能芯片版本，用于数据中心以外的领域。28 2019年市场上的独立边缘人工智能芯片均 面向开发者，他们基本是一次购买一片，每 片价格约为80美元。购买数量达到数千或数 百万片时，设备制造商的采购成本会远低于 此——有些低至1美元（甚至更低），有些为 数十美元。现在，以智能手机边缘人工智能芯 片为例，我们假设平均成本约为美元。 上世纪80年代，中央处 理器具有强大的计算能 力和高度的灵活性，性 能出色，是个人电脑这一 多用途工具的绝佳选择。 2020科技、传媒和电信行业预测 11 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own 除价格相对较贵外，独立的边缘人工智能处 理器具有体积小的优势。部分处理器甚至小 到可以装入U盘之中，最大的亦可安装于信 用卡大小的主板上。这些处理器功耗相对较 低，仅为1-10瓦。相比之下，一个性能十分强 大、拥有16个图形处理器和两个中央处理器 的数据中心组件成本高达40万美元，重达350 磅（约160公斤），功耗达到10,000瓦。29 随着这些芯片的应用，边缘人工智能可为企业 开创更多新的机遇，尤其在物联网应用程序 领域。利用边缘人工智能芯片，企业可极大 增强自身能力，能够深入分析（而不仅仅是 收集）来自联网设备的数据，并将分析结果 转换为行动，同时避免将大量数据发送至云 端产生的高昂成本、复杂问题和安全挑战。 人工智能芯片能够助力解决的问题包括： 数据安全和隐私。数据的收集、储存和向云端转 移会不可避免地使企业面临网络安全和隐私方面 的威胁，即使在企业十分重视数据保护的情况下 亦是如此。随着时间的推移，这种极为重要的风 险愈发需要企业高度重视予以解决。各国政府正 不断推出个人身份信息的相关法规，消费者对企 业收集的信息亦愈加警惕——有80%的消费者表 示并不认为企业正在尽力采取措施保护消费者的 隐私。30部分设备（如智能音箱）正逐步应用于 病人隐私监管更为严格的医院等环境之中。31 通过在内部实现大量数据的处理，边缘人工智能芯 片可有效减少个人或企业数据被拦截或滥用的风 险。例如，具备机器学习处理功能的安全摄像头可进 行视频分析，确定具有相关意义的视频片段，并仅将 这些片段发送至云端，从而降低隐私风险。机器学习 芯片亦能够识别更为广泛的语音指令，从而减少需 要在云端进行分析的音频量。准确度更高的语音识 别还能带来额外的助益，使智能音箱能够更准确地检 测到“唤醒词”，从而避免听取不相关的对话内容。 低联网要求。要将数据发送至云端处理，设备 必须联网。而在某些情况下，设备联网并不现 实。以无人机为例。基于无人机的运行环境， 设备可能会难以保持联网状态，同时联网及将 数据上传至云端还会降低电池寿命。在澳大利 亚新南威尔士，人们利用内置人工智能的无 人机在沙滩上巡逻，以确保游泳者的安全。 这些无人机能够识别被卷入激流的游泳者， 或在他们受到鲨鱼及鳄鱼攻击前向其发出危 险警告——这均在未联网的情况下完成。32 （超）大数据。物联网设备能够产生大量的数 据。例如，空客A-350喷气式飞机配备了超过 6,000个感应器，每飞行一天便能产生太字节 的数据。33全球范围内的摄像头每天产生的数据高 达2,500拍字节。34若将这些数据全部发送至云端 进行存储和分析，不仅成本高昂，操作也极为复 杂。将机器学习处理器装在端点（感应器抑或摄 像头）便能解决这一问题。例如，摄像头可配备 视觉处理器——这是一种低功率系统级芯片处理 器，专用于对数字图像进行分析或预处理。内置 边缘人工智能芯片的设备能够实时分析数据，并 仅向云端传输具有相关性的数据作进一步分析， 同时忽略其他数据，从而降低存储和带宽成本。 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 12 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 功率限制。低功率机器学习芯片甚至能使电池容 量小的设备在不过度消耗功率的情况下执行人工 智能计算。例如，ARM芯片正逐渐应用于呼吸器 中以进行数据分析，如吸气肺容量和药物进入肺 部的流动等。呼吸器自身便能完成这种人工智能 分析，并将结果发送至智能手机应用，帮助医疗 保健专业人员为哮喘病患者制定定制化的护理方 案。35除当前可用的低功率边缘人工智能神经网 络处理器外，科技 公司亦在开发“微型化机器学 习”——设备上的深度学习，大小形同微控制器 单元（类似于前述的系统级芯片，但体积更小， 结构较为简单，功耗更低，仅消耗数毫瓦甚至微 瓦电量）。例如，谷歌正在为TensorFlow Lite开 发另一版本，以使微控制器能够进行数据分析， 将需要发送至芯片外的数据压缩至数个字节。36 训练与推理的区别，以及对以数据中心为基础的人工智能的意义 边缘人工智能芯片所实现的人工智能更准确的名称是深度机器学习。它由两个部分构成。第一部分 是训练。训练需要重复不断地分析大量历史数据，从这些数据中检测不同的模式，并针对这种类型 的模式检测生成算法。第二部分是推理。在推理中，经过训练过程产生的算法（常通过进一步的训 练不断更新和调整）被用于分析新的数据，挖掘有价值的结果。 直到最近，机器学习软件的所有训练和推理还使用同一标准的芯片——中央处理器、图形处理器、 现场可编程门阵列以及专用集成电路的混合。这些芯片体积大，成本高，功耗大，还会释放大量热 量；因此，基于这些芯片打造的硬件均安放在数据中心之中。相比之下，本章所讨论的边缘人工智 能芯片主要或只执行推理任务，所采用的算法则通过数据中心的训练产生。虽然一些边缘人工智能 芯片亦执行训练任务，但大部分训练仍旧主要在数据中心完成。 有趣的是，虽然过去数据中心芯片同时被用于训练和推理，我们如今看到，数据中心芯片的发展正 呈现出不同的特点，部分芯片的优化侧重于训练，而部分则侧重于推理。38这种相对较新的发展将会 产生何种影响尚未明确。但一个可能的趋势是，随着边缘人工智能芯片的崛起，当前数据中心训练 和推理处理组合将逐步向重训练、轻推理转变。若真如此，这种专用的数据中心芯片尤其有助于提 升灵活性，使正在经历训练和推理重心转变的数据中心相应地调整自身硬件组合。 低延迟要求。无论通过有线还是无线网络，利用 远程数据中心执行人工智能计算意味着将会出 现至少1-2毫秒的来回延迟，这是最好的情况； 最差情况下的延迟可达数十甚至数百毫秒。采 用边缘人工智能芯片在设备上执行人工智能计 算，可将这种延迟降低至纳秒级——这在要求 设备必须瞬时完成数据收集、处理并据此采取 行动的应用情境下具有极其重要的意义。例如， 自动驾驶汽车必须通过计算机视觉系统收集和 处理巨量的数据以识别周围物体，并利用汽车 内置的不同感应器控制汽车的各项功能。自动 驾驶汽车必须立即将这些数据转变为不同的决 定——如何时转变、刹车或加速——以确保汽车 行驶的安全。（今天的自动驾驶汽车采用各种不 同的芯片实现这些功能，包括标准的图形处理器 以及边缘人工智能芯片。）低延迟对机器人而言 亦十分重要，且随着机器人逐渐走出工厂与人 类并肩工作，低延迟的重要性会愈加凸显。37 2020科技、传媒和电信行业预测 13 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own 小结 谁将从边缘人工智能芯片市场的增长中受益呢？很明显，这对边缘人工智能芯片的制造企业而言是十分有 利的。从几年前的基本为零，到2020年将实现超过25亿美元的新增收入，这些企业未来数年还将取得每年 20%的增长，利润水平有望与行业平均水平相当。但是这一数据应置于具体的环境之中。2020年全球半导 体行业收入预计为4,250亿美元，39边缘人工智能芯片仅占其中很小的一部分，无法对整个行业的格局产生 影响，甚至难以改善制造企业的业绩。 事实上，那些对设备人工智能有需求的人受益更大。边缘人工智能芯片不仅能大幅提升现有设备的能力， 亦将催生具备新功能和市场的全新设备。长远来看，后者很可能将推动边缘人工智能芯片产生更具变革性 的影响。 部分处理功能（早期主要为推理）从核心转至边缘是否会对人工智能芯片制造企业产生不利影响？我们 无法确定。所有人工智能芯片制造企业亦在制造边缘人工智能芯片，因此处理功能从核心向边缘的转变也 许只会产生很小的影响，甚至没有影响。同时，人工智能处理需求迅速增长，有可能会推动整个行业的增 长：人工智能芯片行业（包括边缘及数据中心领域）预计将从2018年的60亿美元规模增长至2025年超过 900亿美元，复合年均增长率达到45%。40潜在的负面因素在于，成本更低、体积更小及功耗更少的边缘人 工智能芯片的兴起，可能会迫使数据中心人工智能芯片的定价甚至销量出现下行。这在过去已有发生：在 半导体行业历史上，边缘处理芯片的普及频繁导致主机/核心处理硬件价格以仅基于根据摩尔定律的增长预 测更快的速度下降。 也有人认为将人工智能处理从核心转至边缘会对云人工智能企业造成损害。这是不太可能的。近期预测显 示，2024年云人工智能或“人工智能即服务”市场的收入将从2018年的20亿美元增长至近120亿美元，复 合年均增长率达到34%。41若没有边缘人工智能芯片，这一增长也许可能会更加强劲，但仍表明云人工智 能的增长速度将近于整体云市场的两倍——至2023年云市场的复合年均增长率预测为18%。42 同样，也有人担心如果边缘设备能够直接执行人工智能推理，那么这些设备便不再需要联网了。这也是不 太可能发生的。边缘人工智能设备将依然需要与网络核心进行通信——发送数据用于人工智能训练、接收 最新人工智能算法进行推理，以及许多其他原因。正因如此，我们预计所有或基本所有边缘智能设备将会 具备联网功能。 但是这种联网的性质可能与两三年前的预测有所不同。当时，人工智能推理仅限于大型数据中心，而智能 物联网设备必须联网才能获取这些人工智能推理能力——不仅是旧的网络，还有具有超高网速、服务质量 保障、高联网密度以及最低延迟的网络。这些特性过去——如今依然——只有5G无线网络才具备。因此， 当时人们自然认定所有采用人工智能的物联网设备亦需要——也只能——使用5G。 如今，这种认定不再成立。设备本身能够执行一大部分人工智能处理并不能消除联网的需要，但是这种 联网并不一定需要通过5G网络。当然，5G在某些情况下仍是必要的，同时5G市场预计将会迅猛增长，至 2025年的复合年均增长率将高达55%，每年增长超过60亿美元。43但由于边缘人工智能芯片的出现，5G物 联网领域的市场机会可能会稍稍小于较数年前的预测。 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 14 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 边缘人工智能芯片的普及很可能将推动消费者和企业发生显著改变。对于消费者，边缘人工智能芯片能够 实现众多功能——从手机解锁，到与语音助手对话，再到在极端环境下拍摄震撼人心的照片等等——这些 功能此前只有连接互联网才能实现。但长期来看，边缘人工智能芯片只有应用于企业之中，使企业能够将 自身物联网应用推升至一个全新的高度，才能产生更大的影响。在人工智能芯片的助力下，智能机器能帮 助制造、建筑、物流、农业及能源行业企业拓展现有市场，与行业巨头竞争，转变利润分配的格局。44收 集和解读大量数据、并据此采取行动的能力，对许多正在日益普及的数据密集型应用至关重要：视频监 控、虚拟现实、自动飞行无人机和自动驾驶汽车等等。这种未来很大程度上取决于边缘人工智能芯片所能 带来的改变：将智能融入设备之中。 2020科技、传媒和电信行业预测 15 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own 1. Devin Coldewey, “Google’s new voice recognition system works instantly and offline (if you have a Pixel),” TechCrunch, March 12, 2019. 2. Deloitte, 2017 Technology, Media and Telecommunications Predictions, January 2017. 3. Cision PR Newswire, “The edge AI market in hardware to grow at CAGR of %,” April 15, 2019. 4. Cision PR Newswire, “The global semiconductor market at a CAGR of close to 9% during the forecast period,” June 26, 2019. 5. Nate Oh, “Intel launches Movidius neural compute stick: Deep learning and AI on a $79 USB stick,” AnandTech, July 20, 2017. 6. “远边缘”亦称为本地边缘、新边缘、移动边缘计算、多接入边缘或分布式新边缘。所有这些描述均指代同一事物。 7. Technology Business Research, “Telecom edge compute market landscape,” June 11, 2019. 8. Conversation with TBR Edge Compute analyst, August 26, 2019. 9. Cision PR Newswire, “The edge AI market in hardware to grow at CAGR of %.” 10. Gartner, “Gartner Says worldwide smartphone sales will decline % in 2019,” press release, August 1, 2019. 11. 2019年第一和第二季度平板电脑销售额下降了5%，第三季度上升%。2019年全年市场形势很可能基本为稳中有 降。 IDC, “Worldwide tablet shipments return to growth in Q3 2019, fueled by new product launches, according to IDC,” October 31, 2019. 12. Deloitte Global estimates. 13. Cherlynn Low, “The Snapdragon 855 is a 7nm CPU primed for 5G, AI and more,” Engadget, December 5, 2018. 多家其他中资智能手机制造商亦以500美元以内的价格销售配备此类系统级芯片的智能手机，包括OPPO。 14. Daniel R Deakin, “Teardown of Samsung Galaxy S10 allows for detailed die shot of the Exynos 9820,” Notebook Check, March 10, 2019. 15. Michelle Alarcon et al., “Samsung Galaxy S10+ teardown,” Tech Insights, March 1, 2019. 16. AnandTech, “Tech insights: Floor plan,” accessed October 9, 2019.《2020科技、传媒和电信行业预测》为独立刊 物，已经过Apple公司授权、赞助或通过其他方式核准。“A12 Bionic”（A12仿生）是Apple公司的商标，注册于美国 及其他多个国家。 17. Daniel Yang & Stacy Wegner, “Apple iPhone Xs Max teardown,” Tech Insights, September 17, 2018. 《2020科 技、传媒和电信行业预测》为独立刊物，已经过Apple公司授权、赞助或通过其他方式核准。“iPhone”（A12仿生） 是Apple公司的商标，注册于美国及其他多个国家。 18. Ibid. 19. AnandTech, “Tech insights,” accessed October 9, 2019. 20. Gary Sims, “What is the Kirin 970’s NPU? – Gary explains,” Android Authority, 2017. 21. Strategy Analytics, “Q1 2018 smartphone apps processor market share: Chips with on-device artificial intelli- gence (AI) grew three fold,” press release, August 8, 2019. 尾注 人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 16 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 22. 《2020科技、传媒和电信行业预测》为独立刊物，已经过Apple公司授权、赞助或通过其他方式核准。“A11 Bionic” （A11仿生）、“A12 Bionic” （A12仿生）、“A13 Bionic”（A13仿生）是Apple公司的商标，注册于美国及其他多 个国家。 23. April Glaser, “Qualcomm’s latest technology allows drones to learn about their environment as they fly,” Recode, January 7, 2017. 24. Nvidia, “Autonomous machines: Jetson Nano,” accessed October 9, 2019. 英伟达的独立人工智能芯片虽然基于图 形处理器形式的架构，但不属于图形处理器，而是适用于设备而非数据中心的人工智能芯片。 25. Jim McGregor, “Qualcomm brings AI, vision processing to IoT,” EE Times, April 13, 2019. 26. Sally Gao, “Activating AI power with the Ascend chipset,” Huawei blog, February 5, 2019. 27. Rick Merritt, “AI flood drives chips to the edge,” EE Times, July 11, 2018. 28. Xilinx, “AI Edge platform,” accessed October 9, 2019. 29. Brian Wang, “Nvidia DGX-2 is 2 petaflop AI supercomputer for $399,000,” Next Big Future, March 27, 2018. 30. Kevin Westcott et al., Digital media trends survey, 13th edition, Deloitte Insights, 2019. 31. Tess Bennett, “Deloitte brings Amazon’s Alexa into wards to improve patient care,” Which-50, May 14, 2019. 32. Arm Blueprint, “Edge AI: From the art of the possible to the art of the tangible,” June 3, 2019. 33. Silicon Semiconductor, “Aviation depends on sensors and big data,” November 6, 2017. 34. Jessica Burton, “The facts about big data storage in smart cities applications,” Security Infowatch, August 16, 2019. 35. Arm, “From cloud to the edge: On-device artificial intelligence boosts performance,” MIT Technology Review, May 16, 2019. 36. Sally Ward-Foxton, “AI at the very, very edge,” EE Times, July 12, 2019. 37. Duncan Stewart, “Robots on the move: Professional service robots set for double-digit growth,” TMT Predictions 2020, Deloitte Insights, December 9, 2020. 38. Paul Alcorn, “10nm Ice Lake CPU meets : The ‘Spring Hill’ Nervana NNP-I deep dive,” Tom’s Hardware, August 20, 2019. 39. World Semiconductor Trade Statistics, “WSTS has published the Q2 2019 semiconductor market figures,” August 27, 2019. 40. Research and Markets, “Global artificial intelligence (AI) chip market set to record a CAGR of % between 2019 & 2025 - ASIC segment anticipated to overtake the GPU type in the near future, in terms of revenue,” press release, August 28, 2019. 41. Cision PR Newswire, “Global artificial intelligence as a service market by technology, by organization size, by service type, by type of cloud, by vertical, by region, competition, forecast & opportunities, 2024,” August 27, 2019. 42. Anirban Ghoshal, “Global cloud computing to reach $624 billion by 2023: ResearchAndMarkets study,” Tech Circle, May 24, 2019. 43. Research and Markets, “Global 5G IoT market forecast to 2025: Market is forecast to grow at a CAGR of % - The state of 5G commercialization,” press release, April 19, 2019. 44. David Schatsky, Jonathan Camhi, and Aniket Dongre, Pervasive intelligence: Smart machines everywhere, Deloitte Insights, November 7, 2018. 2020科技、传媒和电信行业预测 17 Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own人工智能与设备加速融合：边缘人工智能芯片大放异彩 18 机 器人从仓库挑选物品或许仍具有未来色 彩，但未来可能比想象中来的快。预计 2020年将有近100万机器人用于商业领 域，其中超过半数是专业服务机器人，将创造超 过160亿美元的营收，比2019年高30%。此外， 从企业投资增速来看，专业服务机器人远高于工 业机器人（图1）。从目前的趋势来看，到2020年 专业服务机器人可能会在数量上超过工业机器人， 到2021年从营收上超越工业机器人。 机器人迈向广阔未来 专业服务机器人有望呈现两位数增长 2020科技、传媒和电信行业预测 19 这并不意味着工业机器人市场发展受阻。事 实上，工业机器人2020年的销售额有望达到 近180亿美元，较2019年增长9%。虽然在 未来一段时间内工业机器人仍将具有重要地 位，但随着5G通讯服务和人工智能芯片的 发展，专业服务机器人市场将迎来腾飞。 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 20 工业机器人：销量增幅有望提升 与2018和2019年相比，2020年工业机器人销量 预计会有大幅提升，达到10%。2018年，工业机 器人销量上升了5%，2019年增幅出现轻微下滑。 过去两年（时间可能更长），贸易、关税争端不 断，且导致中国汽车和科技行业增速放缓，这阻 碍了工业机器人行业的发展。因此2020年销量增 幅有望提升对于该行业来说是一个非常好的消息。 什么是工业机器人和专业服务机器人？二者有何不同？ 商用机器人行业实际上包括两个不同的市场：工业机器人市场和专业服务机器人市场。虽然统称机 器人，但工业机器人和专业服务机器人在功能、成本和增长轨迹方面均存在差异。 工业机器人诞生于20世纪70年代。机械臂是典型的工业机器人，灵活程度各有不同，应用于世界各 地工厂。制造业的汽车、电/电子、金属、塑料和化工、食品和饮料（降序排列）等垂直细分领域对 工业机器人的应用最为广泛。 专业服务机器人诞生时间相对较晚，最近十年才迎来较为迅猛的发展。不同于工业机器人，专业服 务机器人通常用于制造业以外的领域，对于人类来说主要起到辅助作用，而非完全取代。大部分专 业服务机器人都装有机轮，属机动式或半机动式装置。少数专业服务机器人安装了机械臂，但不能 像大部分工业机器人一样运用机械臂开展较为繁重的工作，这也并非专业服务机器人设计的初衷。 专业服务机器人目前主要应用于零售、酒店、医疗、物流（仓库或订单履行中心）行业。此外，部 分专业服务机器人也应用于航天和国防、农业及拆迁行业。1 随着时间的推移，工业机器人和服务机器人以及商用机器人和消费机器人之间的差别越来越小。在 智能工厂运送汽车半成品的自动搬运车是专业服务机器人还是工业机器人？随着企业赋予机器人更 多先进能力（如扬声器），机器人的定义也在不断发生变化。 中国的工业机器人 中国的工业机器人产业已经形成规模，在大量领域中的企业生产线上完成搬运、组装、电焊等基础 性工作。工业机器人的需求取决于下游工业制造生产的需要，由于对外贸易摩擦加上经济增速放缓、 制造业竞争加剧等因素，下游工业制造品的增速下滑，导致工业机器人的规模发展受到一定限制。 中国的制造属于大批量生产阶段，但对比发展国家，精细化、自动化程度仍然较低，存在高端能力 不足、低端领域产能过剩的情况。怎样升级工业机器人对于人的替代作用，向高端制造过渡成为了 最重要的议题。工业互联、智能制造相关领域的人才尚存在缺口，工业机器人制造应提高产品质量、 避免低价竞争，拓展高附加值产业市场。 汽车行业和电/电子行业对工业机器人的应用最为 广泛。汽车行业的机器人应用集中于汽车生产流 水线。电/电子行业则主要利用机器人开展电路板 芯片安装。2018年，这两个行业贡献了全球工业机 器人销量的60%，其中汽车行业的工业机器人销量 达到120,000台，电/电子行业为110,000台。从工业 机器人销量增幅来看，相比2017年，2018年汽车行 业上升了2%，电/电子行业下降了14%。2 2020科技、传媒和电信行业预测 21 从地域来看，中国是全球最大的工业机器人市 场：2018年，中国工业机器人销量达到154,000台， 占全球销量的36%，是日本（全球第二大工业机器人 市场）的近三倍，美国（全球第三大工业机器人市场） 和韩国（全球第四大工业机器人市场）的近四倍。3 虽然工业机器人市场有望恢复健康增长的状 态，但增速仍比许多人预期的要慢得多。这可 能是由于预期过高，而非市场缺陷所致。一些 危言耸听的预测被广泛报道，让人们相信机 器人很快就会无处不在。例如，据英格兰银行 2015年预测，英国将有1,500万人口因机器人失 业；42018年布鲁金斯学会一项研究表明，美国 四分之一的就业岗位极有可能实现自动化；世界 银行2017年预测认为，到2032年全球将有6亿 岗位被机器人取代6。而事实上，这些预测报告 往往选用了比较容易引起恐慌的数据，且预测 本身不仅涵盖了物理机器人（工业和专业服务机 器人），也涵盖了人工智能和机器人流程自动化 等工具。大多数人会认为工业机器人行业2020 年10%的增长率远低于他们预期或惧怕的水平。 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 22 虽然增速不快，但这并不意味着工业机器人的销 量不高。全球工业机器人装机量很大且仍在持 续增长。即使在2018-2019年销量下滑期间，全 球仍有250-300万工业机器人投入使用。预计 2021年全球工业机器人的装机量将比2016年高 93%（图3）。工业机器人一旦安装就能使用很 长时间：虽然使用年限视具体使用情况而定，但 使用十年（80,000–100,000小时）并不难。7 装机量对于机器人用户来说比较具有参考价 值，而机器人制造商则更关心年销量和销量增长 率。2017年国际机器人联盟报告预测，2020年 全球工业机器人销量将首次超过50万台（确切 说是550,000台），超过2015年销量（254,000 台）的两倍。8由于2018年和2019年出现销量增 速放缓，这一预测可能无法实现：工业机器人销 量到2021年才能突破50万台（522,000台）。 专业服务机器人： 机器人销量增长热点 有观点认为近期专业服务机器人销量出现高速 增长是由于此类机器人诞生时间较晚，销量本 身就不高。2015年全球仅有100,000台专业服 务机器人投入使用，92016年全球专业服务机器 人销量仅为100,000台。由于基数不大，2017- 2019年实现两位数增长就相对比较容易。 我们预测专业服务机器人行业将保持2020年的 高增速。但这一预测并非基于上述原因。我们 主要依据两项技术进步所产生的影响开展预测分 析：5G网络技术令无线网络连接得到改善；边缘 人工智能芯片的价格日渐降低，功能不断增强，有 利于通过实实在在的机器人而非云端开展处理器 密集型任务。综合运用5G技术和边缘人工智能 芯片能够解决专业服务机器人目前面临的诸多问 题，提高此类机器人的功能，并吸引企业购买。 网络连接是专业服务机器人面临的挑战之一。专 业服务机器人通常处于移动状态，因此维持网 络稳定性比较困难。有线网络连接能够保证网 络的稳定性，但限制了机器人的移动性。Wi-Fi 无线网络成本较低，但服务质量无法保证，且 接入点之间的切换也时常出现问题。4G无线网 络成本较高（通常按月收费），时延明显，不 利于机器人迅速做出反应。此外，4G网络还 面临密度问题。虽然4G网络能够支持一家工 厂成千上万工业机器人的运作，但却无法以同 样的方式支持大量专业服务机器人的运作。 网络连接是专业服务机 器人面临的挑战之一。 专业服务机器人通常处于 移动状态，因此维持网 络稳定性比较困难。有 线网络连接能够保证网 络的稳定性，但限制了 机器人的移动性。 2020科技、传媒和电信行业预测 23 5G网络的应用可解决以上所有问题。5G网络的 良好运行率可达到%（六个9），相当于 每年的故障时间仅为五分钟。10网络切片技术可 根据任务的优先级，灵活分配网络资源，从而进 一步确保重要任务的有效完成。相比LTE 40-50毫 秒和Wi-Fi 超过100毫秒的网络延迟，5G亚毫秒 级的网络延迟，大大缩短了反应时间。5G技术的 网络密度达到100万/平方公里。在一个占地面积 达10,000平方公里的超大型工厂或仓库里，5G 网络能够支持10,000台设备，而4G LPWA最多只 能支持607台设备。115G服务提供商仍有可能按 月收费，但企业也可通过建立私有5G网络控制 相关成本。12虽然5G网络在有大量金属的环境中 仍存在一定问题，但即将于2019年12月发布的 3GPP Release 16将有望在很大程度上弥补上述 缺陷。包括4G和Wi-Fi在内，任何移动网络技术 都无法在充满金属材料的工业环境中良好运行。 边缘人工智能芯片能够解决专业服务机器人运作 效果和电力消耗层面的问题。由于专业服务机器 人的移动依赖于电池，电力问题往往成为它们完 成任务的阻碍因素。利用图形处理单元（CPU） 等传统芯片实施即时机器学习算法，消耗成百上 千瓦特的电力，这对于电池驱动的机器人来说是 不切实际的。以人工智能计算为目的的芯片所需 电力则大大减少，且能够以较少的芯片支持同等 数量程序的运行，因此该类芯片更容易满足专业 服务机器人对芯片数量的要求。在机器人芯片数 量不足的情况下，5G网络能够将机器人连接至通 讯边缘服务器或云端上功能更加强大的处理器。 5G网络和边缘人工智能芯片为何无法对工业机器 人发挥同样的增长助推作用？在某种程度上，我们 认为这两种技术能够实现这一效果。工业机器人和 专业服务机器人都会应用这两种技术，并因此提升 能力。但专业服务机器人提升能力的可能性远高于 工业机器人。工业机器人通常连接工厂有线网络， 这种网络速度快（如有必要）、可靠性强、时延 不明显、年运营成本低。此外，工业机器人有大量 空间安装其他芯片支持机器学习，同时有线网络有 助于此类机器人以较低的成本稳定连接其他功能更 加强大的处理器（如有必要）。和大多数专业服务 机器人不同，工业机器人的运作并不依赖于电池， 它们可以任意电压、功率和电流强度接入电网。 边缘人工智能芯片行业似乎已准备好迎接挑 战。英特尔13、Nvidia14和谷歌15等大型制造商已 经在出售价格不到100美元、功率低于10瓦特的 边缘机器学习芯片。大多数此类产品的尺寸比邮 票还小，最多不过一张信用卡大小。处于网络 核心的数据中心可能会采用装有数百个芯片的机 器学习加速器。和这些加速器相比，边缘人工智 能芯片的功能相对较弱，但却能够非常有效地 开展主板人工智能计算，从而支持专业服务机 器人执行任务，即使无法连接网络也能有效运 作。预计2020年将有5,000万商用边缘机器学习 芯片出售，到2024年这一数据将增至亿。16 机器人有望成为商用物联网市场的重要组成部分， 并因此受益于5G网络。（近期一篇名为 “云机 器人：5G时代杀手级应用”（Cloud robots: The killer 5G application）的文章引发了关注。）17 所有应用中（不限于机器人），5G物联网连接 数有望在2024年达到惊人的41亿，相比2018 年（10亿）实现了27%的复合年均增长率。18预 计未来五年，5G物联网市场（不限于机器人）的 年均营收增长率将达到55%，从2020年的 亿美元增至2025年的63亿美元。19私有5G网络 市场（许多5G网络将用于机器人运作支持）也 将迎来增长。2020年，企业用于私有5G网络安 装的支出仅为几亿美元，到2023年这一数据将 增至数十亿美元。202019年，德国已将大量私有 5G网络应用于生产线上的专业服务机器人。21 机器人有望成为商用物 联网市场的重要组成部分， 并因此受益于5G网络。 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 24 哪些终端市场对专业服务机器人的使用量最大？工 业机器人主要流向汽车和电子行业，而专业服务机 器人的销量则由物流行业主导（图4）。2019年售出 的约360,000台专业服务机器人中，近一半的机器 人由物流公司购买。检测和国防行业以33%和4%的 销量占比，分别位列2019年专业服务机器人销量的 第二、三位。值得注意的是，虽然医疗机器人在2019 年专业服务机器人总销量中不到2%，但该类机器人 50万美元的高单价促成了37亿美元的总销售额，占 该年度专业服务机器人行业营收总额的近30%。22 消费型机器人：营收低，销量高 除商用工业机器人和专业服务机器人外，还有两个体量巨大且不断增长的消费型机器人市场。2019年， 用于吸尘、修剪草坪、洗窗户等活动的消费服务机器人销量为1,760万台，较2018年上升了44%。娱乐型 机器人（主要指亚洲生产的玩具，部分机器人构造非常复杂）2019年销量为450万台，较2018年增长了 10%。23 消费行业对机器人年销量的贡献举足轻重（图5）。但该行业所创造的机器人营收则相对较少（图6）。 虽然消费型机器人在机器人年销量中占到97%，但该类型机器人对机器人行业营收总额的贡献仅为七分 之一。5G技术和人工智能芯片可能会对消费型机器人产生巨大影响。如果能够利用人工智能，打造更加 智能的机器人吸尘器，区分可清洁尘埃和狗狗留下的污垢，这对于消费型机器人领域来说将是变革性的创 举。24 消费行业对机器人年销 量的贡献举足轻重。 2020科技、传媒和电信行业预测 25 小结 虽然机器人行业的增长率有望在2020年重新回到20%以上，但企业也不要持飞速增长的预期。2017年工 业机器人市场的增速高达32%，但该领域2008-2019年的复合年均增长率仅为13%。预计服务和工业机器 人领域将在整体上保持这一增长水平。从近期来看，这一增速并不足以导致大量岗位被机器人取代的情 况，全球各家公司纷纷采用机器人的时代也尚需时日。 预计工业机器人市场将继续增长，但由于工业机器人的功能和灵活度取决于机器学习技术的发展，因此该 领域的增幅不会太大。大部分有需求或预测有需求的企业已拥有工业机器人，或者至少已将其列入计划。 目前有大量实践表明机械臂是一种非常有效的工具，能够产生高投资回报。 企业面临的更大挑战在于评估专业服务机器人是否及何时适用。5G和边缘人工智能芯片的发展将影响机 器人的价格、功能和灵活性。从这三个方面来看，2025年的机器人将和2020年的机器人有很大差别。机 器人的作用已逐渐发生改变，不再仅限于提高产品质量、降低产品价格、加快生产速度。新一代机器人的 功能更加强大且灵活性更高，它们将对企业的决策制定发挥日益重要的作用，包括生产地和产品类型的选 择，以及如何应对劳动力缺乏和成本高昂的问题。25合理预测使用情况和投资回报率对于未来的战略制定 者来说非常重要，将影响机器人生产和销售以及机器人使用战略的制定。 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 机器人到底是什么？分类发生变化，界限日渐模糊 美国面临护理人员不足的问题。随着2030年上百万注册护士退休以及该群体年龄的增长，这一情况可 能在不久的将来变得更加严重。26德克萨斯州的几家医院开始采用机器人应对这一问题。但这些机器 人并非自动完成查房和更换便盆等护理工作，而是通过完成非直面患者的工作，帮助现有护理人员更 好地服务患者。 Moxi（图7）是一款移动服务机器人，安装了德克萨斯州Diligent公司生产的轻型工业臂。27这款机器 人连接到医院网络和患者的电子病例，能够开展一些简单的工作，如递送样本或将新患者所需物品放 置于打扫过的病房等。 上述工作并没有什么特别的难度，但对于超负荷工作的护理人员来说，他们照顾患者已经非常疲惫， 不用处理这些工作对于他们来说意义重大。《快公司》在2019年的一篇文章中写道：“达拉斯的一名 护士告诉Diligent团队，她从未亲眼见到Moxi将新患者所需物品放置于干净病房，但这些物品却始终 能够出现在它们该出现的地方。这名护士表示，她无需再为这些工作花费精力，因此有更多的时间照 顾病人。”28 Moxi并非一味默默地从一间房到另一间房处理琐碎的工作，让人惊喜的是，它也具备社交功能。它会 和护理人员打招呼，和患者拍自拍照。小孩子还会给Moxi的创造者写信，询问它的住址。29Moxi每小 时会在医院里出现一次，向路人眨巴着心形的眼睛。 像Moxi这样的机器人正在不断挑战我们对机器人的想象。在道格拉斯·亚当斯1979年的另类经典作品 《银河系漫游指南》中，天狼星机器人公司将机器人定义为“有趣的塑料朋友”。30但现实情况却逐渐 与这一定义背离，如今的机器人已不再只是机械臂或机轮，它们具备讲话、交流、人际交往等其他功 能。 Moxi集三种机器人于一身（服务、工业和消费型机器人），而Alice的原型设计则更加复杂（图8）。Alice 最初用于减轻老年人的孤独感，如今正在开发其痴呆患者协助功能。31这款机器人没有机械臂和机轮， 但它并非一个简单的智能扬声器，它还具备对话、转头以及简单的面部表情等功能。Alice 可能会 有机轮甚至机械臂，能够开展一些简单的工作，如取东西或帮助喂食。但即使是Alice目前的构造设计 也足以驱使我们拓展对机器人的定义。 26 2020科技、传媒和电信行业预测 市场对Alice这类机器人的需求日益迫切。2019-2021年间，残疾人和老年人对机器人的需求量估计仅 为30,000台，但这一数据有望在未来二十年出现大幅上升。32到2050年，全球65岁以上人口将达到21 亿，是目前的三倍，其中80岁以上人口将近5亿。33孤独也是痴呆患者面临的一大问题。该人群感受到 严重孤独的几率是普通人的两倍。34 如今我们可以方便地根据主要用途对机器人进行分类：工业、服务和娱乐机器人。但Moxi和Alice这类 机器人的出现表明，这种分类也并非板上钉钉。或许真正重要的并不是机器人的称谓，而是机器人的 功能。 27 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 28 尾注 1. Robotics Online, “What are professional service robots?,” accessed September 26, 2019. 2. International Federation of Robotics (IFR), “IFR press conference, Shanghai,” presentation, September 18, 2019, p. 9. 3. Ibid, p. 8. 4. Larry Elliott, “Robots threaten 15m UK jobs, says Bank of England’s chief economist,” Guardian, November 12, 2015. 5. Annie Nova, “Automation threatening 25% of jobs in the US, especially the ‘boring and repetitive’ ones: Brookings study,” CNBC, January 25, 2019. 6. Archana Khatri Das, “World Bank predicts 600 million job losses worldwide by 2032,” Indvstrvs, June 8, 2017. 7. Motion Controls Robotics, “Robot life cycle—FAQs,” accessed September 26, 2019. 8. IFR, “IFR press conference, Tokyo,” presentation, October 18, 2018, p. 6. 9. IFR, “IFR press conference, Shanghai,” p. 9. 10. Yongbin Wei, “A new era in industrial production: How can 5G help to unlock the potential of the Industrial IoT?,” New Electronics, May 31, 2019. 11. Christian Kim, “5G and massive IoT: Legacy technologies will bridge the gap for now,” IHS Markit, February 13, 2019. 12. 请参考预测分析, Private 5G: Enterprise untethered. 13. Intel, “Intel® Movidius™ Neural Compute Stick,” accessed September 26, 2019. 14. Nvidia, “Jetson Nano: Bringing the power of modern AI to millions of devices,” accessed September 26, 2019. 15. Coral Beta, “Build intelligent ideas with our platform for local AI,” accessed September 26, 2019. 16. Duncan Stewart, “Bringing AI to the device: Edge AI chips come into their own,” TMT Predictions 2020, December 9, 2020. 17. Mobile World Live, “Cloud robots: The killer 5G application,” March 8, 2019. 18. Ericsson, IoT connections outlook, June 2019. 19. Research and Markets, “Global 5G IoT market forecast to 2025: Market is forecast to grow at a CAGR of %— The state of 5G commercialization,” Global Newswire, April 19, 2019. 20. 请参考预测分析，Private 5G: Enterprise untethered. 21. Ian Scales, “Going private: 5G will arrive early in some factories,” Telecom TV, June 20, 2019. 22. IFR, “IFR press conference, Shanghai,” p. 28. 23. Ibid, pp. 23–4. 24. Olivia Solon, “Roomba creator responds to reports of ‘poopocalypse’: ‘We see this a lot’,” Guardian, August 15, 2016. 25. 了解新一代机器人所造成的影响以及对新一代机器人产生影响的趋势，请参见David Schatsky与Amanpreet Arora的 Robots unchanged: How a new generation of sophisticated robots is changing business，德勤洞察，2017年10月18日。 26. American Association of Colleges of Nursing (AACN), “Nursing shortage,” accessed September 26, 2019. 2020科技、传媒和电信行业预测 29 27. Katharine Schwab, “A hospital introduced a robot to help nurses. They didn’t expect it to be so popular,” Fast Company, August 7, 2019. 28. Ibid. 29. Ibid. 30. Douglas Adams, The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy (Pan Books, 1979). 31. Deloitte, “Hello, my name is Alice: Social robot for the well-being of the elderly,” November 28, 2018. 32. IFR, “Executive summary World Robotics 2018 service robots,” accessed September 26, 2019. 33. United Nations, “Ageing,” accessed September 26, 2019. 34. Dementia Australia, “People with dementia the loneliest people in Australia,” media release, September 1, 2016. 机器人迈向广阔未来：专业服务机器人有望呈现两位数增长 30 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 为 了实现企业互联互通，不仅仅是一般意义 上的网络连接，更是超可靠、高速、低延 迟、高效以及高密度的无线网络连接， 企业有两个基本选择。连接公共5G网络；或者选择 私有5G网络，无论是通过与移动运营商签约获得 私有5G网络 企业不再受限 运营支持并购买自己的网络基础设施，或是用自有 频谱维护私有5G 网络。对于众多国际大型企业来 说，私有5G网络有望成为他们的首选，尤其是制 造企业、物流中心以及港口等工业环境。 2020科技、传媒和电信行业预测 31 Private 5G networks: Enterprise untethered 到2020年底，预计全球将有超过100家公司开 展私有5G网络部署测试，人力及物力投资将 达到上亿美元。在之后的几年内，安装单站点 和多站点私人5G网络的费用将迅速增长。1到 2024年，用于私有网络的蜂窝移动网络设备 和服务的价值每年可能会增加数百亿美元。 不难理解为什么5G有这般吸引力，因为它的性能比 无线网络更好，灵活性比有线网络更大。到目前为 止，蜂窝移动网络仍难以在充满金属和无线电干扰 的环境中大规模应用。将于2020年6月颁布的企业 5G标准很有可能会消除这一限制，让5G在未来十 年被应用到工厂、仓库以及其他此前不适用的场所。 尽管并非所有企业都必须使用私有5G网络，但很 多企业都有必要使用私有5G网络。与公共网络不 同，私有5G网络可以根据使用场所的具体需求进 行配置，2也可以按照每个地点的工作类型提供不 同的配置。私有网络还可以让企业决定网络部署 时间表和覆盖区域的网络质量。现场工作人员可提 供网络安装和维护服务，以及时解决问题。凭借 更高的安全性，网络所有者将能获得公共网络不可 能提供的控制权：3 企业可以决定哪些用户接入网 络，哪些数据也可以保留在站点。现场保存数据可 以减少延迟。私有网络甚至可以在专用频谱上运行， 以减低第三方使用所导致的服务水平变化的风险。 私有5G 网络有多安全？ 这取决于您如何处理这些数字 与公共网络相比，私有5G网络在隐私和安全方面有明显的优势——至少有人可能这么认为。但拥有自 己的网络并不意味着数据永远都不离开这个网络。企业以采取多种方法来处理数据，每种方法都会有 不同的安全和隐私影响。 如果企业想要将数据完整保存在本地，除了私有网络外，还需要合适的硬件和软件在本地处理数据。 如机器学习计算，如果某家公司需要运行自己的机器学习应用以及/或者在设备中嵌入人工智能芯片， 以帮助设备在本地完成计算。而其他公司可能想要将某些数据移出私有网络，在公共云端进行处理。 在这种情况下，隐私和安全风险会增大，但科技借助联邦学习等可以在私有网络中对数据进行预处理 的技术，然后将加密结果发送至云端，可以帮助减低此类风险。4 当企业与采用“电信边缘”架构的网络运营商合作时，情况可能会变得更加复杂。在此类情况下，可 以将电信边缘人工智能计算机置于电信公司的办公场所内，但其距离企业的实际距离必须小于50公里。 可以通过公共网络中的电信边缘计算机传输数据，同时也可以通过私有5G网络将数据存放在公司的办 公场所，这种方式被称为“colo edge”。大多数选择电信边缘人工智能方法部署私有5G网络的公司 都会采用“colo edge”的方式。 私有5G网络：企业不再受限 32 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 面向企业的5G网络： 堪比有线网络的无线网 企业私有5G 网络将探索下一代5G 标准——3GPP Release 16所提出的新性能。Release 16旨在用 5G替换私有的有线以太网、WiFi和LTE网络，增加 多种专为工业环境设计的新性能。52019年投入商 业运营的各种5G网络均基于Release 15；Release 17 将重点关注附加应用软件，例如，Release 17 提出计划在21世纪20年代中期实现5G直播。6 Release 16规定了5G的三大特征，有助于 实现5G 在一系列工业环境中的应用： • 超高可靠低时延通信（uRLLC）。uRLLC使5G 能够以等同于有线网络的时延和可靠性，为控 制器、转换器、传感器和致动器提供网络连 接。7 5G的工业级性能 5G的超强性能可以将无线网络连接延伸到任何标准都未曾触达的领域，将5G 网络带到很多曾经没有 网络的场所和场景。Release 16实施之后，5G 将实现： • 每个应用每秒网速上百兆，在此之前，只有光纤才能实现如此快的网速。除此之外，5G的速度足以 支持以每秒上百兆的速度运行的超高清(UHD)视频，使远程可视化检查成为可能。 • %的可靠率。也称为六个9级别的可靠率，意味着一年只停机5分钟，11相当于11个固定以太 网的性能。 • 处理关键任务更可靠。5G网络可以实现选择性分区，用户可以设定不同网络段的服务质量，从而进 一步缩短最高优先级应用程序的停机时间。 • 在有金属障碍物的环境中工作。Release16将这种能力称之为5G CoMP（多点协作），12在工业应 用中不可或缺。如果一个金属物体，如起重机或传送带，阻塞了5G信号的路径，那么还可以通过另 一条路径传输数据。多个发送端会产生通往接收器的多余路径，确保成功发送数据包。 • 海量机器通信（mMTC）。mMTC支持极高连 接密度，可以提供工业级的物联网服务。凭借 这一特征，5G将能在一平方公里的范围内为上 百万个物联网传感器和设备提供网络连接。 • 增强型移动宽带（eMBB）。 eMBB 由 Release 15提出，指5G可以高达20 Gbps的速 度传输数据。8 Release 16增加了对时间敏感网络 (TSN)的支持， 可实现固定以太网与5G网络的共存与合并。9 TSN将使5G网络能够被应用到目前仅通过有线以 太网网络运行的应用程序中。10 此外，Release 16还提出支持未经许可的网络，这意味着私有 5G网络部署可使用不在许可范围内的频谱。 2020科技、传媒和电信行业预测 33 • 高密度。4G网络在一平方公里范围内最多仅能支持100,000台设备联网；而5G可支持多达100万台 设备联网。对于一个面积100,000平方米的工厂来说，这意味着5G能够接入100,000台设备，而4G 只能接入1万台设备，因此工厂里的所有传感器和设备都能连接网络。在工业领域，提高密度的需 求越来越大。例如，在巴斯夫位于德国路德维希港的主要生产设施中，联网的传感器和设备数量达 到600,000，此外，该公司还计划将传感器和设备数量增加到10倍以上。13 • 毫秒级延迟。根据Release 16，5G网络将能够在千分之一秒内作出响应。这种极低延迟是某些类型 的流程自动化和远程控制设备所要求的。私有5G网络的延迟甚至可能比公共网络还低：如果私有 5G网络的核心部署在本地，那么所有工作都可以在本地处理；但如果在外部，则会带来额外的延 迟——如果采用电信边缘的方法，可能会延迟几毫秒；如果通过远程数据中心处理，则可能延迟几 十毫秒——因为在这种情况下，需要先将数据传输到外部站点，然后再回传。 当然，5G 并不是唯一的上网方式。从短期来看（至 2030年），5G将可能与多种其他蜂窝移动以及WiFi 标准以及当前广泛使用的有线网络标准共存。实际 上，从中期来看（至2026年或之后），大多数企业 将可能混合使用5G 和现有的以太网等有线网络。 Private 5G networks: Enterprise untethered 但从长远来看 （未来10年至15年），5G可能是最 适合苛刻环境的网络标准，如重视灵活性，强调可 靠性，或者有高传感器密度安装要求等苛刻环境。 WIFI和LTE亦有用武之地 5G 可能是无线网络的一大飞跃，但并不是唯一可行的技术。从用途和环境来看，WiFi以及/或者LTE也 能达到同样的效果，我们希望企业继续使用这两种技术来构建私有网络（图1）。 相较于私有蜂窝网络，WiFi具有快捷、简便且便宜的特点，在重视速度和经济性的情况下，是一种 非常有吸引力的选择。私有WiFi网络已经被应用到工厂中，尤其是非关键应用情境。新的WiFi标准， 包括Wi-Fi 6，不断出台，大大增强了WiFi网络的性能。截至2019年夏，市场已推出14款Wi-Fi路由 器，14但客户端设备仍未上市。 各种私有LTE网络——基于公共LTE标准，但私人部署的规模可能缩小——可能从2020年开始部署。一 些公司可能会将其作为权宜之计，直到5G工业网络完全可用（可能从2021年-2022年间开始）。私有 LTE网络通常使用高质量的射频设备，可能拉高成本。然而，最新的LTE版本可能有比Wi-Fi更高的频 谱效率，而且还具备网络切片功能，不过仅支持无线网络。此外，LTE还比Wi Fi更稳定。 私有5G网络：企业不再受限 34 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 所有环境，如没有公 共LTE网络的矿场或建 筑工地 随时可用 理想情况下，最高1 Gbps ，最低相当于窄 带IoT (极低速) 每平方公里可连接 100,000台设备，企业 可以设置上行和下行链 路，并制订使用规范 可从私人网络漫游至公 共LTE网络。 具备快速 切换能力（相对速度 350千米/小时） 授权频段与非授权频 段，包括美国的CBRS （ GHz） 和 5 GHz 对于私有LTE-M网络， 时延为40–50 毫秒 所有环境，包括工业 环境 将于2020年6月最后 敲定Release 16 标 准；2021年开始首次投 入商业化应用 初期阶段最高10 Gbps 每平方公里可连接100 万台设备 可从私人网络漫游至到 公共LTE网络。具备快 速切换能力（相对速度 500千米/小时） 授权频段与非授权频 段，600 MHz至毫米波 （24–29 GHz 和37–43 GHz） 超高可靠低时延 （URLLC）： • 私有网络的时延仅为 亚豪秒 • % （六个 9）的可靠性 Wi-Fi 6 于2019年第三 季度最终确定 最高 Gbps 专为数字人口密集的 家庭和办公场所设 计。Wi-Fi 6将上一代标 准在高密度环境中的性 能提升了4倍 主要为在固定场所使用 而设计 发布时，频率范围为 GHz和5 GHz，拓展 频率为 1 GHz和6 GHz > 100 毫秒，但载荷增 加时，不能保证低延迟 和高可靠性 • 办公环境 • 家庭 • 汽车 • 购物中心 • 交通枢纽 2020科技、传媒和电信行业预测 35 Private 5G networks: Enterprise untethered 目前为止，LTE通常是在最苛刻的工业环境中首选的网络技术。例如，中国洋山港采用LTE网络的变体 来管理自动导引车车队（AGV）。15相较于固定以太网或Wi-Fi，LTE的优势在于它有更大的覆盖范围和 移动性。完成全面部署后，港口将能通过网络远程或自动操控设备，包括130辆AGV、26辆桥式起重 机和120辆轨道式龙门起重机。同样，在英国，Ocado部署私有LTE网络，并通过物流中心操控1,000 个快速移动的机器人在线处理订单。LTE网络仅通过一个基站来管理机器人，每秒最多可与它们通信 10次。 虽然可能比较昂贵，但私有LTE网络可以带来经济回报。例如。诺基亚曾使用先进的私有LTE网络 （）帮助旗下某基站工厂实现自动化生产。LTE网络可以实现边缘云上的物联网分析，并通过联网 移动机器人，形成运营数据和内部物流自动化的实时数字孪生。据诺基亚称，使用LTE网络使可使生 产效率提高30%，产品投放市场的成本降低50%，每年的收益高达数百万欧元。16 私有5G网络：企业不再受限 36 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 私有5G网络的主要部署场景 根据Release 16，5G有望在未来10到20年成 为全球主流的局域网和广域网技术，尤其是 绿地建设领域。新工厂、港口或园区的建设可 以大幅减少有线网络的使用。未来5年，一些 地方可能会出现私人5G部署热潮，这些地方 将很快从更好的（从速度、容量、时延以及 其他方面来看）无线技术中获得巨大好处。 从2020年至2025年，预计港口、机场和物流 中心将构成约三分之一的私有5G市场（以美元 计算），并成为5G的首批尝鲜者。原因不难 看出。例如，某主要海港有一些固定的机械和 设备可以通过电缆连接到网络，但还需要跟踪 并与数百台叉车和推车进行通信，更不用说还 要在一个受控制、敏感且安全的环境中与成百 上千名员工通信。此外，港口管理人员还需要 追踪成千上万个集装箱的多项数据：集装箱具 体位置、是否已清关、温度是否适宜、是否有 人移动或打开、是否可以移除或添加任何东西 等。在理想情况下，每个集装箱内每件高价值 物品都可以被追踪，最多可以达到上百万件。 但所有工作必须在一个充满移动金属物件和 射频设备的、约1平方公里的范围内完成。 在上述环境中开展工作，5G 毫无疑问是 最佳的选择。只有5G 能够在这些环境中 正常工作，其他所有技术，包括4G和WiFi 都做不到。安全性、灵活性以及价格等因 素，将使企业产生控制其网络的想法。 另外三分之一的私有5G机遇将来自工厂和仓 库。如今，这些场所混合采用有线和无线网络 技术，由于很多公司需要引入新设备来推动业 务转型，但有线网络不能满足这方面的需求。 这类“私有”网络可以确保安全性、隐私以及 灵活性；帮助企业开发专有的特殊解决方案； 同时，以更低的成本从公共网络购买服务。 根据Release 16，5G的几大特点将在工业环境 中发挥重要作用。其中最重要的特点是，5G 能够在充满金属的环境中正常工作，这是过去 所有无线网络技术都难以克服的障碍。另一 个推动5G 应用的关键特点是网络切片。网络 切片按优先级分配流量，而不是将相等的份 额平均分配给每台设备。优先级最高的可能 是高速运行的远程操控汽车，而传感器和追 踪设备则不受较慢网速或较高延迟的影响。 从2020年至2025年，预 计港口、机场和物流中心 将构成约三分之一的私 有5G市场（以美元计算）， 并成为5G的首批尝鲜者。 2020科技、传媒和电信行业预测 37 Private 5G networks: Enterprise untethered 企业5G网络的另一个重要特征是超高连接密 度。装配厂里的每把工业螺丝刀或医院里的每 台计重秤都可以被纳入大规模扩展的网络，从 而更好地监控和管理设备，提高生产效率。 万物互联还能大大改进简单资产管理：确定 螺丝刀的位置、上次检修后的使用频率。 利用5G与机器通信并实现机器间的通信，制造 商将能建设灵活的工厂，这些工厂可以在相对 较少的停机时间内完成重新配置。当然，可能不 再需要移动工厂设备：传统的工业机械臂用途 广、价格贵，且通常需要固定在一个地方。企 业正引入越来越多可移动的设备，以提高工厂 和仓库的生产效率。例如，越来越多地使用自 动专业服务机器人—机械操控型，并非人工远 程控制型— 来搬运物品。预计2020年这类设备 的销量将达到约50万台，比上年增长30%；到 2025年，年度销售额有望突破100万台。17自动 搬运车需要在5G网络的支持完成工作，如精确 的室内导航和定位（10厘米内）。18这类设备变 得越来越重要，未来的工厂车间内的设备将混合 使用固定和移动网络，以实现充分的灵活性。 最后三分之一的5G 市场是绿地项目建设，尤 其是园区的开发建设。事实上，许多公司可能 最初只会在绿地项目建设工地中部署5G，但 对于进行中的绿地建设工地，因为混合使用 多种联网技术，将形成私有5G网络孤岛。 根据以往的经验，建设一个新的设施或园区 包括设计、购买、安装以及部署各种各样的 电线、以太网网线、光纤网线、3G以及/或 者4G蜂窝中继器以及WiFi设备等环节。 然而，未来5年私有5G网络将降低成本，让许 多工地可以直接跳过有线网络，或者至少可以 尽可能少地使用有线网络。在某些情况下，这 些园区可能只有暂时的联网需求。例如，私有 5G 网络可以在几天之内完成部署，以为大型 音乐节提供支持。移动运营商也可以分配移动 网络为涌入现场的20万乐迷提供服务，并保留 部分容量，但网速延迟需要满足一些要求，以 确保音乐节顺利开展，如电视直播（5G 可以 替代有线网络）、音响连接以及紧急服务。19 公司可以通过多种方式部署私有5G网络。大 型公司可能会安装基于完全自有的基础设施 并采用（获得市场许可的）专用频谱的私有 5G 网络，并通过公司内部团队或者外包给移 动运营商来进行管理。中小型公司更有可能向 公共移动网络运营商租用网络设备，外包网络 管理业务并转租频谱（频谱定位到公司所在 位置），或者，在某些情况下，使用未经许 可的频谱。20移动运营商、系统集成商或者设 备供应商可以管理网络以及所有附属设备。 公司可以通过多种方式部 署私有5G网络。大型公司 可能会安装基于完全自有 的基础设施并采用（获得 市场许可的）专用频谱的 私有5G 网络。 私有5G网络：企业不再受限 38 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 对消费者来说锦上添花，制造商而言必不可少 2019年推出的第一批5G网络服务面向消费者，在很大程度上是因为，适用于消费者的标准（即3GPP Release 15）是最先制定完成。但先得到并不一定意味着最有用，至少从更广泛的经济影响来看是这 样。大多数消费者可能只会从5G网络服务中获得新增收益。它可以缓解火车站等人口密集地区的网络 拥堵，提供固定家庭宽带之外的选择。但5G在速度、便利性以及可用性等方面的优势却小到很多人都 难以注意到。 但对企业来说，则完全不同。随着2020年6月发布Release 16，5G将推动企业工作方式发生巨大变革， 尤其是制造企业。 2020年，预计全球仅有10%的机器可以连接无线网络。（到2025年，预计全球有50亿人（占多数的 全球人口）使用移动数据网络。）21现在大多数生产线使用有线固定网络，重新调整生产线既费时间 又费财力。反过来，这种情况限制了生产的灵活性。连接到移动机器的线缆也会随着时间的流逝出现 损耗。维护和更替线缆花费较高，因为不仅需要考虑零部件与人力成本，还需要暂停生产活动。 在近代制造业发展史上有过很多次这种尝试，但并非每次都能成功调整工厂车间不灵活的生产力，以 满足消费者迅速增加的个性化需求。22根据Release 16，在私有环境中部署5G也许才是解决方案。 工业5G： 从削减成本到流程再造 企业可能会分阶段部署5G，未来几年，早期部 署工作将主要关注削减成本。某些部署项目可 能会以公共5G网络为切入点，之后再转变为私 有网络；当然，也可能出现反方向的转变。 以下是5G 在工业环境的一些应用情境。所有这些 应用都可以通过公共网络实现，但是如果公司最 终将这些网络变为私有，则可能获得更多好处。 5G用于线缆更换 在某些情况下，企业选择5G可能仅仅因为它比 安装新的固定网络更便宜。考虑到这个原因， 芝加哥拉什大学医学院在一栋老旧大楼里安装 了5G网络。由于这栋楼有100年的历史，其建 筑架构不能满足计算机时代的使用需求：23大 楼的假吊顶已被各种东西填满，没有空间安装 新的线缆。在大楼安装线缆可能花费数百万美 元，远远超过部署5G 网络的成本，而5G 不仅 能够提供同等的网络服务，而且具备更大的灵 活性。但并不是说拉什大学没有考虑过将5G应 用到新建大楼。目前，这家医院正考虑在院区 中心地段设计一栋连接5G网络的11层建筑。 5G用于远程控制 5G 可以用于远程控制各类设施。例如，一家英国 小型农场计划利用5G技术，打造一个“解放双手 的”自动化农场。24远程控制的机器，如拖拉机、 无人机等将被用于播种、耕种和收割庄稼。此 外，安装在地面上的传感器还能提供更多信息。 2020科技、传媒和电信行业预测 39 Private 5G networks: Enterprise untethered 同样，一家日本公司也利用5G，帮助坐东京办公 室办公的司机，远程驾驶数十公里之外建筑工地 上的机械挖掘机。25来自多个4K摄像机的视频流通 过5G 网络快速传递挖掘机周围的环境信息。如果 遭遇恶劣天气状况，或者到建筑工地的通勤距离 较远，即使不坐在驾驶舱，司机计也能操控挖掘 机。除了舒适和便利的好处，远程控制机械还可 以让年老或者残疾人士继续参加经济活动，对于 日本这类人口老龄化严重的国家来说很有帮助。 港口也纷开始考虑使用蜂窝移动网络，监视 自动导引汽车，远程控制起重机，或者进行 视频监控。在荷兰鹿特丹，连接5G网络的超 高清摄像机可以对160,000公里之外的管道网 络实施可视化检查。26在中国天津，连接5G 网络的无人机已经被用于检查电力线路。27 5G 用于新设备分类 完整的5G标准可能会帮助一些相对小众、新出现 的设备充分发挥潜力。增强现实和虚拟现实眼镜 就是两个典型的例子。截至2019年，增强现实眼 镜在零售消费者和企业客户中的销量预计将达到 数十万，28与工业用虚拟眼镜的销量不相上下。 29凭借高速和可靠的特性，5G可以让这些设备在 云端而非本地，处理图像，大大改善用户体验。 在试验中，5G已经能够将图像传输到分辨率为 2880×1600的（分辨率介于高清和4K之间）VR 眼镜上，刷新频率可达到每秒75帧。30高速帧频可 以最大程度缓解运动过程中眼镜造成的眩晕感。31 在众多可行的企业应用情境中，增强现实和虚拟 现实眼镜在维修工作中尤其有用。维修工人可佩 戴高质量的增强现实眼镜，在维修现场获得自动 化协助，例如，增强现实覆盖层可通过设备指导 工人工作。32虚拟现实技术也可以应用于远程维修 工作，它可以利用360度球形摄像机传送图像。 5G 用于产能提升 通过提升现有流程的效率，5G可以大幅提高生 产效率。英国Worcester Bosch的一项试验发 现，在一些应用情境中，私有5G网络能将生 产效率提高2%，达到了预期效果的两倍。将 这个数字放在历史背景下来看，2%的提升相 当于英国过去10年的平均生产效率增幅。33 5G改进流程的方式仅受人类创造力的影响。例 如，在赫尔辛基的一家制造厂，连接5G网络的 摄像机可为组装低压驱动器的工作人员提供实时 反馈。 机器视觉可以对摄像机反馈的视频进行 分析，34任何的装配错误都会触发即时警报。如 果没有触发警报，则说明装配过程准确无误。机 器视觉应用还可以为工人提供人体工程学方面的 指导，纠正工人工作过程中身体和手的姿势。 爱立信利用5G技术，基于使用频率，自动 维护约1,000把高精度螺丝刀。过去，工人 需要手动校准和润滑螺丝刀，并通过手写记 录追踪上次维修时间。通过增加运动传感器 来量化螺丝刀的使用次数，并用窄带物联 网模块连接网络，爱立信实现了这一过程 的自动化，将每年的工作量减少50%。35 私有5G网络：企业不再受限 40 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 5G 用于流程再造和新运营模式 也许5G最引人注目的地方是，可以推动基本 流程再造，尤其是制造业。5G 技术诞生之 时，许多市场的制造业正在寻求自我改革。 对很多公司来说，现在就是最好的时机。 以汽车行业为例。汽车购买者现在想要并且愿意 为汽车个性化设置买单。汽车制造商通过提供越 来越多的车型和汽车子类别来满足这类需求，同 时，装配线也需要更加灵活，以适应不同生产需 求。为了满足这种需求，梅赛德斯为旗下某新型 工厂打造了一个灵活生产的模板——TecLine。 梅塞德斯的TecLine连接5G网络，拥有300个无 人驾驶系统组成的灵活装配线。与一步一步地往 下走的线性装配线不同，自动运输系统将未组装 完成的零部件运送至工厂各个区域，然后智能拣 货系统会将相应的零部件运送至不同站点。36 Bosch Rexroth正在不断完善这个概念。它正 在中国西安建设工厂，这是一家只有墙、地板 和天花板固定不动的工厂，除此以外，所有其 他东西都是可移动的。装配线是模块化的，构 成模块的机器通过5G相互连接，可实现自主 移动和重新调整，从而形成新的生产线。37 其他行业也可以通过5G 实现流程再造。例 如，某家医院因为接入5G 网络，大大增加了 联网设备数量，而且，即使是不断移动的设备 也能连接到网络。磅秤、血压袖带等医疗仪 器将不再需要连接固定网络，38医生可以通过 这些设备，远程查看影像资料并进行诊断。 私有5G紧随专用交换机的步伐 在企业电话通讯系统的发展初期，语音电话 是唯一的应用。如果一家公司想要为所有10 位员工配备不同的电话号码，则需要准备并 支付安装10条电话线的费用。如果某位员 工想要拨打内部电话，例如，打给仅在数米 之外的同事。电话信号首先会离开其办公的 写字楼，到达通信运营商总部的转接中心， 然后再回到同一栋写字楼，到达另一位同事 办公的大楼。这种方式既昂贵又低效。 上世纪70年代，替代方案出现：自动专用交换 机（PBX）。PBX是一种应用于企业办公场所内 的电话交换机。每台内部电话都有自己的分机号 码。有了专用交换机，内部电话再也不用离开办 公室：实际上，它形成一个私有网络，仅在拨打 外部电话时连接到公共网络。企业可以从电话公 司租用PBX，按月缴纳费用；或者，从上世纪90 年代起，公司也可以购买并自行维护专用交换 机。专用交换机具备很多公共网络所不具备的好 处和特征（如等待音乐），而且可以节约成本。 在应用PBX 的初期，几乎每家公司都会委 托电话公司安装或维护PBX。几十年后，企 业所有和自营的PBX市场才逐渐成熟。 到1988年，美国PBX 市场每年新增近500万根电 话线。391997年，随着互联网协议专用交换机（IP PBX） 技术的出现，企业可以用PBX拨打本地甚 至长途和内部电话。功能增加，成本却进一步降 低。40IP PBX技术使公司在地理上分散的站点成 为一个单的、全国性的、甚至跨国的语音网络。 2020科技、传媒和电信行业预测 41 Private 5G networks: Enterprise untethered 与PBX 类似，私有5G网络既是自给自足的， 同时也需要与外部网络连接。企业可以与电 话公司共同管理网络，或者完全由企业自主 运营。私有5G 网络有很多公共5G网络所不具 备特征和好处。此外，它还能降低成本。 在私有5G 网络的发展初期，预计大多数企业会交 由运营商等专业机构来帮助管理公共5G 网络。 小结 企业难免会受到连续几代通信技术更迭的影响。关于5G的Release 16可能是目前为止最具颠覆性的移动技 术。广泛应用私有网络将对很多不同类型的企业产生影响。 对于移动运营商，私有5G网络的增长意味着更多收入。支持部署私有5G网络的运营商有机会将他们的网 络管理技术应用到单个公司中去，尤其是中小型企业建立并运营私有网络。在某些市场，他们可以将其所 有的频谱转租到特定的地理位置。为了有效利用这些机会，移动运营商需要发展管理垂直部门的能力，或 与拥有特定知识的企业进行合作。实际上，每个行业、每次部署都可能有一系列不同的需求和应用，每一 次都是不同性能、特征 组合，如速度、延迟和可靠性。 对于网络设备供应商来说，私有5G市场的范围将得到极大延伸，甚至包括销售蜂窝移动设备。预计（可能 有点夸张）私有无线网络最终将有多达1,400万个蜂窝基站，超出当前全球公共移动网络运营商运营的700 万个基站的两倍（虽然单个企业蜂窝网络基站的价格可能比公共网络基站更低）。 41企业维护私有5G 网络 的服务和支持需求将带来新的创收机遇。供应商将需要确定是否需要直接向公司出售，或者与移动运营商 合作。通常情况下，它们会同时采用两种方法。 如果有的话，监管机构应该确定企业私有网络可以使用多少频段。在某些地方，监管机构可能需要确定是 否直接向企业分配频段，或者通过移动运营商进行分配。此外，监管机构还应考虑在哪些频段提供频谱。 私有5G网络：企业不再受限 42 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 私有5G频段 私有5G 网络的性能将取决于可用频谱的数量和范围。中频段（1-6 GHz）在室内环境中运行良好，能 够在传输点相对较少的情况下实现广泛覆盖。毫米波频段（24–29 GHz、37– GHz以及66–71 GHz） 具有较高网速和较低延迟，信号更容易保留在建筑物内，可以减少对宏移动网络的干扰。然而， 和中频段相比，它需要更加密集的无线电部署。 使用私有移动网络频谱的很多方式目前正处于部署、试验或考虑的阶段，包括： • 授权频谱内的5G。德国已经开始通过这种方式42向个别公司分配频谱或者将频谱交由运营商管理。 • 授权频谱内的LTE。 • 未授权频谱内的独立LTE（MulteFire）。这是当前日本所采用的方式，目的是最终将MulteFire迁移 至5GNR。 • 共享频谱内的LTE（例如，美国的市民宽带无线电服务【CBRS】）。在美国，这种网络的运行频率 为 GHz，美国联邦通信委员会制订了一个三级频谱共享框架。 • 未授权频谱内的独立5G（MulteFire）。例如，在5GHz和 6GHz频段中，NR-U能够以独立和非独立 的方式运行。 成百上千的企业可能会在未来十年部署私有蜂窝 网络。一些公司可能只会将部分或所有线缆换成 无线网络，但将私有5G部署与流程变化和业务 模式重新设计结合起来，可能会带来更大的回 报，尽管也更具挑战性。随着越来越多的公司 开始利用5G实施转型，行业格局将发生改变， 而且可能是颠覆性的变革。如果真的发生这种情 况，那么在历史进程中，5G将不仅仅是技术奇 迹，更是一股重塑企业经营方式的强大力量。 2020科技、传媒和电信行业预测 43 Private 5G networks: Enterprise untethered 1. 高德纳的一项调查发现，三分之二的组织计划2020年部署5G，主要用于物联网通信和视频。欲了解更多信息，请参见：高 德纳，新闻报道“Gartner survey reveals two-thirds of organiza- tions intend to deploy 5G by 2020”，2018年12 月18日。 2. Qualcomm, “Expanding 5G NR to industrial IoT,” accessed October 3, 2019. 3. Markus Fasse and Stephan Scheuer, “Carmakers want their own 5G networks,” Handelsblatt Today, October 29, 2018. 4. Solmaz Niknam, Harpreet S. Dhillon, and Jeffery H. Reed, “Federated learning for wireless communications: Motivation, opportunities and challenges,” Cornell University, September 6, 2019. 5. 5G通过单一标准实现这种功能。相比之下，目前有多种工业固定以太网系统：Sercos、PROFINET和EtherCAT。欲了 解更多信息，请参见：3GPP，“3GPP SA6 initiatives to enable new vertical applications，”2019年9月30日。 6. 欲了解更多关于release 15和16的区别，请参见： IEEE Spectrum，“3GPP release 15Overview，”2019年10月3日。 7. Gabriel Brown, Ultra-reliable low-latency 5G for industrial automation, Qualcomm, accessed October 3, 2019. 8. Lauren J. Young, “Telecom experts plot a path to 5G,” IEEE Spectrum, October 6, 2015. 9. János Farkas et al., “5G-TSN integration for industrial automation,” Ericsson Technology Review, August 27, 2019. 10. Chantal Polsonetti, “Could 5G NR + TSN mean the end of industrial ethernet as we know it?,” ARC Advisory Group, June 10, 2018. 11. Yongbin Wei, “A new era in industrial production?,” New Electronics, May 31, 2019. 12. Light Reading, “How can CoMP extend 5G NR to high capacity & ultra-reliable communications?,” July 11, 2018. 13. Reuters, “Factbox: German industrial giants eye regional 5G licences,” January 24, 2019. 14. ASUS, “AX6000 dual band ax WiFi router supporting MU-MIMO and OFDMA technology, with AiProtection network security powered by Trend Micro, built-in WTFast game accelerator and adaptive QoS,” accessed October 3, 2019. 15. Huawei, “World’s largest automated container port uses GHz LTE,” accessed October 3, 2019. 16. Nokia, “Nokia’s digitalization of its 5G Oulu factory recognized by the World Economic Forum as an “Advanced 4th industrial revolution lighthouse,” press release, July 3, 2019. 17. Please see Deloitte TMT Prediction in the same series: Robots on the move: Professional service robots set for double-digit growth. 18. 3GPP, “Study on positioning use cases,” accessed October 3, 2019; 3GPP, “Service requirements for cyber-physi- cal control applications in vertical domains,” accessed October 3, 2019. 19. Glastonbury音乐节有20万名观众和工作人员。欲了解更多信息，请参见：Ben Wood，“The first 5G-enabled festival，” CCS Insight，2019年10月3日。 20. IEEE Spectrum, “Unlicensed spectrum may be critical to 5G,” accessed October 3, 2019. 21. GSMA, The mobile economy 2019, 2019. 22. Vicki Holt, “Five expert insights into digital manufacturing and mass customization,” IndustryWeek, July 19, 2018. 23. Mike Dano, “This hospital is installing 5G for one big reason: Getting rid of wires,” Light Reading, January 29, 2019. 24. Harper Adams University, “Agricultural Engineering Precision Innovation (Agri-EPI) Centre,” accessed October 3, 2019. 尾注 私有5G网络：企业不再受限 44 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 25. NTT Docomo, “Smart construction powered by 5G & IoT,” accessed October 3, 2019. 26. Huawei, “KPN, Shell and partners test industrial 5G applications in the port of Rotterdam,” November 6, 2018. 27. Xinhua, “China completes first 5G inspection of power lines,” May 16, 2019. 28. International Data Corporation, “Augmented reality and virtual reality headsets poised for significant growth, according to IDC,” March 28, 2019; Andrew McDonald, “CCS: VR and AR device sales to drop in 2018 despite long-term promise,” Digital TV Europe, December 3, 2018. 29. 2019年出售的大部分VR设备可能主要用于游戏消费。Shanhong Liu，“Unit shipments of virtual reality (VR) devices worldwide from 2017 to 2019 (in millions)，by vendor，” Statista，2019年9月5日。 30. Jeremy Horwitz, “AT&T: Our 5G network is ready for 2880×1600 VR and 5ms latency games,” VentureBeat, April 1, 2019. 31. Ibid. 32. Ericsson, “Troubleshooting made easier with augmented reality,” January 12, 2018. 33. Jayne Brooks, “UK’s first 5G industrial trial suggests new technology could increase UK productivity by 2%,” Total Telecom, June 18, 2019. 34. Juan Pedro Tomás, “ABB pilots industrial AI application using 5G,” Enterprise IoT Insights, June 7, 2019. 35. Ericsson, “The world’s first cellular IoT-based smart factory,” accessed October 3, 2019. 36. Chris Davies, “Mercedes reveals the 5G robot-filled factory for its most high-tech cars,” SlashGear, November 16, 2018. 37. Bosch Rexroth, “Bosch Rexroth invests in the factory of the future,” press release, May 8, 2019. 38. Dano, “This hospital is installing 5G for one big reason.” 39. Network World, “Intecom charts new strategy for future,” June 26, 1989. 40. Kevin Gu, “How does a business phone system work?,” GenVoice, May 10, 2019; Johnson Hur, “History of PBX,” BeBusinessed, accessed October 3, 2019. 41. Mike Dano, “Nokia CTO: Private wireless could be 2x bigger than commercial wireless,” Light Reading, May 30, 2019. 42. Bundesnetzagentur, “Electronic communications services,” accessed October 3, 2019. 2020科技、传媒和电信行业预测 45 Private 5G networks: Enterprise untethered私有5G网络：企业不再受限 4646 2020年，企业全将在全球联网方面实现真正意义上的起飞。预计到2020年底，将有超过700颗低轨（LEO）卫星提供全球宽带互联网， 而2019年仅有约200颗。尽管这个规模还不足以连 低轨卫星高速飞行 宽带革命还是太空垃圾？ 接全世界的消费者和企业，它们可能会从2020年 底或2021年初开始提供部分服务，比如为更高纬度 的地区提供网络。 2020科技、传媒和电信行业预测 4747 卫星基本知识：本章术语词汇表 星座与巨型星座：卫星座由一组类似的卫星组成，它们为了某个特定目的进行合作，如观测、通信、 科学研究或全球定位。“巨型星座”一词已经开始用于对星座进行分类，它可能由包括成百上千颗独 立的卫星，而越来越多的宽带互联网系统也已经达到了这个规模。 低轨道（LEO）：指距离地球表面160至2,000公里的轨道。低轨道的轨道周期短(约90至120分钟)， 通常用于遥感、人类太空飞行以及数据通信。2这条轨道上的卫星在任何时候都只能与地球表面的一小 部分区域通信，这就是为什么我们需要更多卫星来覆盖广阔的区域。 中轨道（MEO）：指距离地球表面2,000 至35,786 公里的一条较少受到关注的轨道。这条轨道上的卫 星能够比低轨卫星覆盖地球上的更多区域，相较于处于更高轨道的卫星，它们的延迟更低。这条轨道 既可用于定位（如全球定位系统），也可用于通信卫星。 同步轨道（GEO）：指距离地球表面 35,786 公里的轨道。这条轨道上的卫星以地球自转的速度运行， 所以它们在地球表面的位置基本保持不变。由于视野更佳，这条轨道适用于成像、通信和气象卫星， 因为只有少数卫星可以提供全球覆盖的服务。为了连接同步轨道卫星，可以将地面天线固定在空中某 点，而无须追踪移动的物体。 频率：卫星使用无线电频谱的特定部分进行通信，每个卫星星座都拥有一个指定的频段。频段范围 从低频的L-（1–2 GHz） 、 S-（2–4 GHz）到高频的 Ku（12–18 GHz）、Ka （26–40 GHz），和 V（40–75 GHz）频段。不同频率范围有不同的优势、劣势和特定用途。3 延迟：广义来讲，延迟是信号（数据）从发射机传输到接收机的时间。延迟取决于距离、所用技术类 型以及干扰物等众多因素。目前，卫星宽带服务的延迟中位数在594-612毫秒之间。地面宽带（使用 光纤、电缆或DSL等技术）的延迟从12-37毫秒不等4未来5G网络的目标是将延迟降低到1-2毫秒，尽管 这可能需要数年时间才能实现。5 交会：一般来说，交会是指两个物体（如卫星）经过同一区域，碰撞的可能性增加。当碰撞概率超 过一定的阈值时，卫星通常会启动避碰演习。这是真实存在的威胁，如2009年铱33号卫星与俄罗斯 Kosmos 2251号卫星相撞。6这是轨道上首次发生两颗卫星碰撞的事故。 为了全面看待这一问题，我们需要知道，自进入太 空时代开始以来，已有约有8,700个物体被送入太 空，其中有2,000多个是围绕地球运行的卫星。1未 来几年，这些由轨道宽带基站构成的全新巨型星座 有望新增16,000多颗个人卫星。全世界可能会从卫 星部署中获得具有历史意义的好处，但与此同时， 它们可能会使太空环境变得更危险、复杂。 低轨卫星高速飞行：宽带革命还是太空垃圾？ 4848 网络连接全世界 自从Arthur C. Clarke爵士在1945年预测并推广同 步卫星通信以来，整个世界的想象力就被通过太 空进行即时全球通信的想法所吸引。7在那之后的 几年里，Telstar、Intelsat和其他企业研发的几代 通信卫星已经在20世纪60年代将他的预言变成现 实。如今，企业开始部署由数百或数千颗相互连接 的卫星组成的巨型卫星座，以及与地面基站相连接 的卫星座。无论是传统航空业巨头还是新兴科技 公司， 纷纷进入市场、投资、开发和部署巨型星 座，以为全球提供担负得起的高速互联网服务。 利润动机足够明显。为没有网络或网络匮乏的地区 提供网络服务可以新增数百万消费者，并形成新的 业务模式。从消费者数量来看，这个潜在市场规模 庞大。虽然我们在提供全球网络服务方面已经取得 很大进步，但数据显示，仍有很多人没有或不能获 得足够的网络。国际电信联盟（ITU）表示，截至 2018年底，全球仅有约51%的人口使用互联网。8 甚至很多发达国家也没有完全普及互联网，或者 至少实现较快网速。美国联邦通信委员会（FCC） 发布报告称，有2,130万美国人不能接入宽带互联 网（即下载速度至少为25mbps，上传速度至少为 3mbps的网络）。9有这么多人都想要接入互联网， 因此能够满足这些需求的企业将获得非常可观的 潜在收入。摩根士丹利估计，到2040年，卫星宽 带市场的规模有望达到4,000亿美元，相当于当年 规模约1万亿美元的全球航天产业市场的40%。10 此外，建造巨型星座的组织还将获得其他非经济方 面的好处。以Kuiper 系统为例，亚马逊在向联邦 通信委员会递交申请时提到其卫星计划的三方面社 会效益。除了为当前没有网络以及网络匮乏地区的 用户提供网络服务的直接好处以外，Kuiper声称， 更便捷网络服务将推动整体经济发展，并为政府机 构、救灾组织和现场急救人员提供支持。11卫星宽 带业务领域的一家公司OneWeb的愿景是，“让每 个人在任何地方都能使用互联网”，并强调其卫星 可以帮助以前无法使用互联网的学校接入网络。12 在……之前，已经发生？ 有些人可能会想，这种现象是从什么时候开始 的？毕竟，Viasat、Eutelsat、Hughes、Iridium 以及O3b Networks等主要商用卫星互联网服务 供应商在运营星座方面已经积累了多年的经验。 当然，也有几个著名的失败案例。例如，从上世 纪90年代末开始运行的由66颗活跃卫星组成的铱 LEO星座。它从21世纪初开始提供全球语音和数 据服务，虽然最终瞄准了一个小众市场，并采用 了新一代卫星 （Iridium NEXT），但由于用户数 量不足，一直未实现盈利。虽然Teledesic获得Bill Gates 和 Craig McCaw等杰出人士的大量投资， 但资金缺口却越来越大。该公司计划在近地轨道 部署288颗卫星，以支持全球宽带互联网连接， 但这家公司在倒闭前仅发射了一颗测试卫星。13 到底是什么变了？如今，卫星宽带运营商 试图通过向用户提供更快、更低延迟和更 便宜的网络，来避免重蹈覆辙。在这个 过程中，他们主要从三个方面着手： 选择较便宜的轨道。由于新发射服务出现以及 竞争加剧，自进入21世纪以来，卫星的发射 和制造成本已经大幅下降。从1970年到2000 2020科技、传媒和电信行业预测 4949 年，将物品送入轨道的平均成本约为18,500 美元/千克。随着SpaceX等新发射供应商的出 现，企业现在可以以约2,720美元的成本将1千 克物品送入轨道，相较之前，成本降低了85% 左右。对于提升发射经济性同样重要的是， 卫星的自重降低了。14例如，上世纪90年代末 发射的第一批铱卫星每颗重达689千克，而如 今SpaceX的Starlink卫星仅为227千克。15 卫星和卫星制造工艺越来越先进。 缺少大规 模生产的技术，就不能在合理的时间内，或以 合理的成本，建造包含数百或数千个卫星的星 座。为此，企业纷纷对独立卫星采用更趋模块 化的设计，利用标准化的总线技术制造，并使 用更小、更先进的组件。不少企业还采用电 力推进系统，这类系统可以通过减轻卫星重 量和降低成本来扩大竞争优势。现在出现了 专门建造这类巨型星座的卫星工厂，既节省 了成本，又加快了批量生产的速度。例如， 空中客车和OneWeb的合资企业，OneWeb Satellites，其的目标是每天造两颗卫星。16 联网需求增加。在世界上的偏远或欠发达地区， 除数十亿不能使用网络和缺少网络的人群外， 不断增长的预期也在推动联网需求的增长。一波 又一波的新技术使接入网络和使用网络变得越来 越容易。随着技术不断提升，消费者、企业和 政府希望能够随时接入网络——无论身处偏远的 农村地区、海上、空中，或是其他任何地方。 互联网太空竞赛的主要参与者 来自美国、加拿大、中国、俄罗斯以及欧 洲的一些企业正努力在卫星宽带市场确立 自己的地位。截至2018年11月，FCC认为 Telesat、Kepler、LeoSat、SpaceX、One- Web、SES (O3b)、Space Norway等公司满足 13个市场准入要求，并通过9个宽带互联网星 座部署申请。172019年7月，亚马逊又向美国 联邦通信委员会申请部署Kuiper卫星系统。 在上述案例中，最终部署星座的公司数量以 及部署在这些星座中的卫星数量都不得而 知。关键问题是：哪些公司能够证明自己的 能力，并以最快的速度抢占最大的市场份额？ 以下是一些主要的市场参与者的介绍： OneWeb。2017年，OneWeb成为首个获得 FCC批准部署和运营星座的新型卫星宽带互联 网供应商。该公司已从软银、Grupo Salinas、 高通、维珍集团以及空客等公司募集超过30亿 美元投资。18美国联邦通信委员会同意OneWeb 使用Ku与ka波段部署720颗卫星，该公司计划 在距离地面1,200公里高的轨道上运行卫星。 前6颗卫星于2019年2月由联盟号（Soyuz） 火 箭发射；另外32颗卫星计划于2019年底前发 射，此外，该公司还计划在2020年发射2颗 卫星。19 OneWeb计划在2020年底开始向北 极地区（北纬60°以北）提供有限的商业服 务，并从2021年起提供更多样化的服务。20 低轨卫星高速飞行：宽带革命还是太空垃圾？ 中国卫星互联网 虽然中国卫星连接互联网尚未落地普及，但由于其在通信服务中卫星上网能作为基站通讯服务的补充， 做到更广域的网络覆盖，故卫星上网为多家通讯公司的研发目标。在中国，已有兼容5G的低轨宽带通 信卫星出厂，地面测试已经达到标准，发射的数量和具体计划还在制定中。如何实现落地，并在商业 模式中覆盖建设成本成为一大挑战。 5050 SpaceX。2018年3月，SpaceX获得美国联邦通 信委员会批准发射4,425颗使用Ku和ka 波段的 Starlink卫星；2018年11月，又批准其发射7,518 颗V波段的Starlink卫星。21与很多其他提供商相 比，SpaceX对Starlink拥有更大的控制权，该公 司可以使用自主研发的猎鹰9号（Falcon 9）火 箭发射卫星。该公司于2019年5月发射了第一批 60颗卫星；目前，已有57颗完全投入使用。完 成六次发射后，Starlink将开始为北美和加拿大 提供服务，预计在24次发射后，将能使服务覆 盖全球。22SpaceX目前仍在修改Starlink的轨道 计划，因此难以确定星座的最终配置情况。23 亚马逊。亚马逊向FCC提出部署Kuiper系统星座 的提议目前仍在审查中。Kuiper系统由3,236颗 卫星组成，使用ka波段，高度分别为590、610 和630公里。Kuiper将很有可能使用Jeff Bezos 的太空公司“蓝色起源”（Blue Origin）生产 的运载火箭。据亚马逊称，“首批578颗卫星 发射成功后，就将开始提供服务。覆盖范围 从北纬56˚度和南纬56˚，随着更多卫星的发 射，服务范围很快将扩大到赤道地区。”24 Kepler Communications。Kepler正在采 取一种更有针对性的方法来提升其卫星宽带 服务。该公司计划发射140颗专门用于提供物 联网服务的卫星，以支持物联网在工业、海 事、航运以及物流领域的应用。在2018年完 成两次小规模的测试发射后，该公司的目标 是在2022年建造并运行一个完整的星座。25 卫星宽带的预期服务和市场 这些卫星宽带公司的目标和商业模式各不相同， 且依然不够透明。总的来说，他们的目标都是通 过提升现有服务质量开拓新市场，并与现有竞争 对手展开竞争。一旦他们的星座进入轨道并投入 运行，供应商就可以简便、快速地在这些网络上 添加新的服务。例如，高速交易、优化物流、车 队管理以及远程维护等都是潜在的机会领域。 部分供应商正瞄准直接面向消费者的市场，并与 提供有线或光纤宽带互联网的传统电信运营商竞 争。其他供应商则期望向企业出售专用宽带连接 服务。一个相当典型的例子是，为其他通信公司 提供基础设施或移动回程，包括那些提供5G网 络的公司。 例如，OneWeb正在为其首批客户中 的两家公司：Talia 和Intermatica，提供基础设 总的来说，他们的目标 都是通过提升现有服务 质量开拓新市场，并与 现有竞争对手展开竞争。 2020科技、传媒和电信行业预测 5151 施服务。26另一大机会领域则是为运输行业的船 舶、火车以及飞机提供更好更快的互联网连接。 许多卫星宽带公司已经将其宽带互联网服务推 广到农村地区和其他网络匮乏或没有网络的地 区。这将使世界上更多人从一个联系更加紧 密的社会中获得教育和经济收益。但我们目 前仍不能确定没有网络或没有足够网络的市 场的到底有多大。例如，据GSMA估计，截至 2018年，仅有亿人口可随时使用移动宽带 网络，比全球约38亿不使用互联网的人口少得 多。27其中一个值得关注的热点地区是北极， 包括阿拉斯加、加拿大、北欧和俄罗斯。考虑 到地理位置和客户数量相对较少，该地区的网 络服务一直比世界其他地区更慢和更贵。很多 公司都在寻找满足该地区需求的具体方案。 其他参与者也开始考虑更加具体的应用。如为物 联网设备网络提供主干网，可能是一个重要的 机遇，包括智能工厂、供应链、公用事业、石油 平台以及其他需要机器对机器通信的系统。企业 还可以向政府出售卫星宽带，以提供教育、应 急响应以及其他极度可靠的、专用网络连接。 展望未来，仅仅依靠订购可能不足以保证盈利。 某些供应商可以在基本网络服务的基础上，提供 一整套综合服务。与其向其他服务供应商出售带 宽，某些公司可能会选择通过其卫星网络来开发 自己的新应用程序。在这种情况下，成功的卫星 宽带供应商最终将能在商业和通信等领域打造完 整的价值链。例如，亚马逊的Kuiper系统可以绕 过传统的互联网服务供应商，直接向消费者和企 业客户提供一整套现有的和新的亚马逊服务。 这并非易事 众所周知，在太空运营和推出新业务都异常艰 难，而且几乎不容许犯错，许多进入卫星宽带 业务领域的公司却想要同时完成这两件事。他 们面临很多技术和业务挑战，这些挑战可能延 迟或阻碍他们的计划，包括但不限于，地面 基站的建设和运营、干扰其他卫星的无线电 频率、用户终端定价与可用性、频谱使用权 争夺，甚至包括干扰地面天文设备的卫星所 引发的视觉污染担忧。28以下是这个新兴行业 的公司可能需要克服的几个最重要的障碍： 满足服务期望。企业的卫星能够提供承诺的网 速和延迟吗？对于高清视频、高速金融交易以 及对庞大的物联网设备网络近乎实时的控制， 网速是否够快？这是完全有可能的。OneWeb 最近的一次服务运行测试表明，如果技术达到 预期水平，实时播放全高清流媒体视频的网速 可以超过400mbps，且延迟低于40毫秒29。 确保卫星的可靠性。 研制新一代卫星的先进卫 星总线和制造技术也相对较新。在短时间内完 成巨型星座建造、发射以及部署的技术必不可 少，公司应该对卫星设计和测试有充足的投入， 以创建强大、可靠，且可以终生在轨道上运行 的系统。如果卫星发生故障，公司应该确保它能 低轨卫星高速飞行：宽带革命还是太空垃圾？ 52 快速安全地脱离轨道。在SpaceX首次发射的60 颗卫星中，已经有3颗Starlink卫星报废（这些卫 星将被动脱离轨道，并在大气层中焚毁）。30 管理太空垃圾。许多人有理由担心，向LEO引 入成千上万的新物体不仅会使现有的轨道变 得拥挤还会使太空环境变得危险，卫星交会 的可能性可能成倍增加。没有人希望发生凯 斯勒症候群，即一连串的碰撞最终产生大量 轨道垃圾，导致几代人都无法使用LEO。31 不幸的是，碰撞的可能性并非假想。 2019 年9月2日，欧洲航天局不得已对一颗科学 卫星进行操作，以避免撞上一颗Starlink 卫星。32当两颗卫星相撞的概率大于万分 之一时，这是一种常用的处理办法。 商业和政府组织目前正在考虑改变处理交会的 规则，以及如何在卫星寿命结束时使其安全脱 离轨道。他们还在探索使用机器学习算法并改 进追踪技术，如地基雷达，以解决交会的问题。 围绕这一问题展开的国际合作越来越多，企业 自身也积极跻身该领域前列。OneWeb制订了 一个被称为“负责任的太空”的原则与实践框 架，以供自己遵循并激励他人。OneWeb创始人 兼主席 Greg Wyler表示：“我的墓志铭上应该 写‘连接世界’，而不是‘制造轨道垃圾’”。33 应对经济不确定性 正如Gus Grissom在《太空英雄》中的台词： 没有钱（bucks），就没有Buck Rogers。公 司和投资者已经在卫星宽带星座上投入数十亿 美元。然而，却鲜有人知道消费者和企业将为 订阅和使用这些服务花费多少，以及这些费用 与更传统的服务相比是否有竞争优势。此外， 很多卫星的寿命相对较短：不到7年。这意味 着公司需要定期发射新的卫星进行补充，同 时使旧的卫星安全脱离轨道。这将持续产生运 营成本，并使轨道环境处于不断变化之中。 众所周知，在太空运营 和推出新业务都异常艰 难，而且几乎不容许犯 错，许多进入卫星宽带 业务领域的公司却想要 同时完成这两件事。 2020科技、传媒和电信行业预测 53 小结 如果成功部署并激活卫星宽带星座和巨型卫星星座，那些目前无法连接到蜂窝网络基站塔或高速网络的人 群将获得高速、低延迟的网络。例如，尼日利亚有亿人口根本无法上网；北极地区有48%的人口无法 使用宽带网络，对这些人来说，将带来革命性的影响。34正如手机的普及一样，一个联系更加紧密的世界 可能会带来多种社会和经济红利，并使企业、医院、学校和政府从中受益。对于需要快速、可靠的全球通 信的企业和其他人来说，卫星宽带可以提升当前的服务水平，或者让他们享受到新服务带来的好处。 然而，为了使卫星宽带成为一个充满活力且可持续发展的行业，潜在的供应商和市场将需要回答许多悬而 未决的问题。卫星宽带能否提供真正可以替代光纤、电缆和蜂窝网络服务的优质网络? 供应商能否如期完 成部署并满足监管要求?无法接入网络的人群想要连接网络吗? 他们能否负担得起卫星宽带服务? 用户的平 均收入是否足以让供应商实现盈利? 对于供应商来说，成为通用型供应商更好，还是成为专注于特定应用 和市场该板块更好？技术能否推动其他新服务的开发？如果可以，将推动开发什么新服务？如果成功建造 多个星座，是否会出现网络容量过多的情况？ 并非所有当前的参与者都能够存活下来或者实现最初的目标。行业观察人士最好仔细监测它们的整个生命 周期，看看从获得监管机构批准到确保投资者安全、建造卫星、选择发射供应商以及部署和运营星座这个 漫长而曲折的过程中会发生什么。此外，还可能会发生发射失败或卫星故障等事故，供应商应对这些事故 的方式对其取得成功至关重要。 随着越来越多的卫星完成部署，我们对卫星的了解也更加深入，有关部署率、频率分配以及/或者减少轨道 垃圾的法规可能会修改。运营商之间存在分歧和挑战，不同国家的监管机构之间也存在挑战。能够妥善处 理这类冲突的公司将获得竞争优势。推进与组件（如天线和终端）技术的发展将对行业整体发展产生深刻 影响。拥有更先进、更可靠供应商的公司才有可能实现更好的发展。 传统电信公司和现有的卫星互联网供应商不大可能在一开始就拥抱变革。然而，随着时间的推移，卫星宽 带可能会被证明具有革命性的影响。由于定价策略和地面设备成本依然未知，而且开发太空费用高昂，因 此，在大多数人居住的大城市里实施低价改革似乎不大可能。但Hughes 和 Intelsat这两家传统卫星供应商 正通过投资OneWeb来对冲他们的赌注。35其它电信公司可能会将目前尚未覆盖网络的农村和欠发达地区 割让给卫星宽带运营商，因为在这些地区建设基础设施的费用过高。事实上，卫星宽带星座可以通过提升 移动回程服务来帮助电信公司。 卫星宽带会引发通信革命，还是带来太空垃圾？竞争已经开始，尽管面临着巨大的挑战，但这个新兴的行 业不应被忽视。 低轨卫星高速飞行：宽带革命还是太空垃圾？ 54 走出监管迷宫 根据创立地点和运营范围，卫星公司可能需要与多个负责管理频谱、批准并授权卫星服务的政府和国际机构打 交道。例如，在加拿大，主管部门是创新、科学与经济发展部（ISED）和加拿大广播电视和电信委员会；在俄罗 斯联邦，是数字发展、通信和大众传媒部；在印度，是电信监管局；在中国，则是无线电管理局。 有两个重要的监管机构需要特别注意。一个是国际卫星通信监督管理机构，国际电信联盟（ITU）。 作为一个负责信息和通信技术管理的联合国机构，ITU负责分配全球无线电频谱和卫星轨道，制定技术标准， 改善联网环境，并主导国际合作。ITU致力于将世界各地的人们联系起来，无论他们住在哪里，经济状况如 何，其目标是通过电信推动社会和经济发展。36 ITU规定了频谱权利以及部署卫星的时间。在向ITU正式提交申请后，卫星运营商有7年时间用一颗新卫星或 现有卫星来占据所配给的位置，且需要在该位置停留至少90天。在分配频谱权力之后，新部署的系统不能 干扰现有系统。然而，这可能导致轨道槽和频率的堆积，ITU目前正在考虑改变规则以避免这种情况。37 另一个重要的监管机构是美国联邦通信委员会（FCC），因为美国是全球最大的卫星宽带服务开放市 场。FCC的职责涵盖了卫星互联网供应商参与的许多领域，包括启用高效和广泛适用的通信服务，鼓励竞争 和创新，以及分配商用频谱许可证。在美国，FCC负责批准商业卫星服务计划并发放许可证，包括批准其他 国家已经批准的服务。 FCC发布的一项关于卫星宽带供应商的重要法规是，如果要建立卫星系统，卫星宽带供应商必须在获得授权 6年内发射并运行至少50%的星座，否则，将失去授权并被没收所分配的频谱。此外，所有部署工作必须在 9年内完成，如果不能，卫星宽带供应商将只能使用已经送入轨道的卫星。38 2020科技、传媒和电信行业预测 55 尾注 1. United Nations Office for Outer Space Affairs, “Online index of objects launched into outer space,” accessed October 9, 2019; Union of Concerned Scientists, “UCS satellite database,” accessed October 9, 2019. 2. Aerospace Security, “Popular orbits 101,” Center for Strategic and International Studies, November 30, 2017. 3. European Space Agency, “Telecommunications & integrated applications: Satellite frequency bands,” accessed October 9, 2019. 4. Federal Communications Commission, Measuring fixed broadband: Eighth report, December 14, 2018. 5. WSIP, “The ultimate 5G explainer: The untold story,” September 21, 2018. 6. Becky Iannotta, “US satellite destroyed in space collision,” SpaceNews, February 11, 2009. 7. Arthur C. Clarke, “Extra-terrestrial relays,” Wireless World, October 1945. 8. ITU News, “New ITU statistics show more than half the world is now using the internet,” December 6, 2018. 9. Federal Communications Commission, FCC 2019 broadband deployment report, May 29, 2019. 10. 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Caleb Henry, “FCC approves SpaceX, Telesat, LeoSat and Kepler internet constellations,” SpaceNews, November 15, 2018. 2020科技、传媒和电信行业预测 57 低轨卫星高速飞行：宽带革命还是太空垃圾？ 58 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 显 而易见，智能手机销售是门大生意。但 即便这门生意有较大的市场规模，相比 这门生意衍生出的产品和服务营收，也 就是所谓的“智能手机增值服务”，可能很快也 会开始黯然失色。从自拍杆、来电铃声，到手机 广告、应用程序，智能手机的增值收入可能在短 短几年内让智能手机营收相形见绌。 智能手机增值服务 开拓万亿级市场 我们预测，仅在2020年，智能手机增值服务就将 带来4,590亿美元营收，1比上一年增长15%（580 亿美元），预计智能手机2020年同比增长将达266 亿美元（6%），2智能手机增值服务的增长已经超 过这一涨幅。预计2020年智能手机销售额将达到 4,840亿美元，3整个智能手机生态圈——智能手机 加上智能手机增值服务，价值将超过9,000亿美元。 2020科技、传媒和电信行业预测 59 The smartphone multiplier: Toward a trillion-dollar economy 这还不包括预计未来可能在数据网络和安 装固定宽带连接上的花费，预计在2020 年各项均将创造数千亿美元营收。4 不仅如此，在其最大部件持续强劲增长 的推动下，预计到2023年，智能手机增 值市场将实现每年5%至10%的涨幅。 关于可穿戴设备和智能音响的说明 针对智能手机增值服务，我们对2020年可穿戴设备（主要是健身手环和智能手表）和智能音响的营收进行 了预测。虽然这些设备本身不尽相同，但这些设备均需与智能手机配套使用。 虽然智能手表有屏幕和处理器，部分型号装有蜂窝调制解调器，但与智能手机配套使用时，其实用性会大 大增强。智能手表电池过小，不允许蜂窝网络持续连接。5智能手机的大块电池则可弥补这一缺憾，通过蓝 牙将信息摘要（如新闻或消息）传输到智能手表屏幕上。 健身手环、智能手表收集的健身、环境数据（如步数、心率和声级）可在智能手机屏幕上更加直观地显示。 这些数据通过智能手机的蜂窝网络也更易与第三方共享。 至于智能音响，绝大多数不配备屏幕，需要使用智能手机进行配置、显示信息，如输出搜索请求。 预计2020年智能手机销 售额将达到4,840亿美 元，整个智能手机生态 圈——智能手机加上智 能手机增值服务，价值 将超过9,000亿美元。 这说明，在2023年，智能手机的增值服务 可能每年创造超过5,000亿美元的营收。 智能手机增值服务由什么组成？ 智能手机增值服务包括一系列产品和服 务（见图1），多数属于以下三个类别： • 硬件，包括音频配件、电源相关配件、可穿戴 设备和智能音响等配件、自拍杆和手持稳定器 等相机配件、保护壳和屏幕保护膜、手机支架 和备用配件。 • 内容，涵盖游戏、音乐、视频和其他内容类型 的手机广告和软件内容。 • 服务，包括维修、保险、云存储和商务软件。 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 60 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 20202020科技、传媒和电信行业预测 61 The smartphone multiplier: Toward a trillion-dollar economy 预计2020年智能手机增值营收的前三大来源 将是手机广告、应用程序（主要是游戏）和硬 件配件。我们预测，2020年，这三项共计将 创造3,700亿美元营收，占总营收的81%。举 例来说，仅硬件配件的价值（770亿美元）就 达到了其他类设备总价值的数倍：是平板电 脑（250亿美元）的3倍，视频游戏机（150 亿美元）的5倍，智能音箱（90亿美元）的8 倍，虚拟现实设备（70亿美元）的11倍。6 跻身智能手机增值服务 利润最高前三名 手机广告：价值数十亿美元 手机广告是智能手机增值服务中利润最高的一 类，尽管智能手机的屏幕相对较小，但其营收成 绩斐然。手机屏幕空间有限，但手机广告却几乎 无处不在、使用率极高，且非常个性化。我们预 测，2020年，智能手机广告占所有移动设备（智 能手机和平板电脑）广告的份额将达到约1,760亿 美元，同比增长18%。 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 62 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 特别值得注意的是，线上广告的增长由线上视频和 社交媒体推动，二者是由持续进步的智能手机技术 支撑的。9 我们预测，到2020年， 智能手机广告占移动设 备广告的份额将达到约 1,760亿美元，同比增长 18%。 手机广告将持续强劲增长，2019年已经超过电视 广告成为世界上最大的广告类别 。7预计2017至 2020年间，手机广告占所有广告收入的份额将增 长%（见图3），与之相对，电视广告同期下 降%。之后，新的手机广告形式出现，手机广 告可能将继续高速增长。2020年至2021年，手机 广告营收预计增长13%。到2021年，线上广告总 额（所有设备）将占到广告总额的一半以上 （52%）。8 2020科技、传媒和电信行业预测 63 The smartphone multiplier: Toward a trillion-dollar economy 智能手机能够实现持续招商，这对广告商极有 吸引力。智能手机用户只需点击屏幕，即可 搜索、查看、购买和评论产品。预存信用卡 信息、地址信息加上生物特征身份认证，几 乎实现即时交易。增强现实等新功能还允许 人们在购买前试用。众多商品已经可以提供 这一功能，如凯莉·詹纳（Kylie Jenner）品牌 的化妆品 。10这与电视和印刷广告等传统媒体 广告形成了鲜明对比，传统的媒体广告要求 消费者切换联网显示屏来搜索或购买产品。 引入视觉搜索（也称为图像反向搜索）也可 增加手机广告收入。11视觉搜索使用图像作 为搜索词，而非文字。与笔记本电脑或平板 电脑相比，智能手机拍摄物体的性能要强得 多，是使用此类搜索方法的理想设备；随着 智能手机拍照性能不断提高，特别是在光线 较弱时，12视觉搜索的使用率可能上升。 视觉搜索在西方才刚开始落地发展，但在 中国已经较为普遍，目前高达四分之一的 搜索是通过图片进行的。阿里巴巴旗下的 淘宝，领先的视觉搜索引擎之一，拥有 超过1,000万种产品逾30亿张图片。13 智能手机还可能以另一种形式占据广告业主导地 位：应用程序安装广告，2020年预计价值600多 亿美元。14应用程序内显示其他应用安装广告，以 鼓励用户下载。每次安装、打开应用程序都可能 创造几美元营收。虽然所有设备都可安装应用程 序，但其在智能手机上的使用率最高，可能因此 成为向用户投放应用程序安装广告的主要工具。 有趣的是，自2014年来，线上广告营收增长几 乎全部由手机广告创造。预计手机广告营收将 从2015年约占线上广告总营收三分之一的560 亿美元增加到2021年的2,510亿美元，占总营收 的71%。在此期间，预计电脑线上广告营收将基 本保持在每年约1,020亿美元不变（图4）。15 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 64 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 应用程序：游戏、游戏、游戏 智能手机增值市场的第二大组成是应用 程序，预计2020年将创造1,180亿美元 营收 。16预计应用商店的价值将在短期 内继续增长，主要由现有应用推动。 也许并不意外，我们预测2020年营收最高的 将是谷歌应用商店和苹果应用商店。17预计 2020年这两家商店的营收将达到总营收的四 分之三左右。其余四分之一将由其他数百家 应用商店贡献，部分由三星、华为和小米等 智能手机供应商管理。18许多应用商店位于中 国，据估计，中国有300家安卓应用商店。 应用程序种类繁多，包括游戏、照片与视 频、娱乐与生活方式、社交网络和音乐。此 外，应用商店营收的一小部分来自视频点播 订阅（SVOD）和音乐付费。作为最大的内 容提供商，他们往往直接向用户收费。 到目前为止，游戏应用的利润最高。预计2020 年将达到约800亿美元，比2019年增长10%以 上。19虽然手机和游戏一直关系密切，甚至大 多数2G手机都至少捆绑一款游戏（还记得贪吃 蛇吗？），但智能手机、应用商店和”免费+ 增值”的商业模式使手机游戏市场得以腾飞。 一项预测显示，到2022年，智能手机、平板电 脑的游戏应用营收可能超过1,000亿美元，其 中智能手机用户贡献80%以上。20手机游戏订 阅服务容易获得，这可能进一步提高营收。 2019年9月，苹果推出游戏订阅服务Arcade， 内含100多款游戏，就移动设备而言，部分为 Arcade独家特供，家庭月费美元。212019年 9月23日，谷歌推出游戏订阅服务Play Pass。22 手机游戏行业无疑受益于智能手机日益增强的 处理能力，这使游戏更具吸引力。功能最强大 的智能手机现在支持120 Hz游戏运行。120 Hz 的屏幕刷新率意味着每秒刷新120次，23图像 运动快速流畅，是速移游戏的理想选择。截至 2019年5月，支持该速率的游戏超过100款 。24 游戏流媒体的引入，即游戏在云中进行，然 后传输到设备上，可进一步激励市场。Hatch Premium是首批游戏流媒体订阅服务提供商，用 户可以即时自由地访问100多款优质手机游戏， 其中包括Hatch Originals。除了释放设备存储空 间外，游戏流媒体还支持运行大型协作游戏：数 百人可以集体解谜、追敌或参与比赛竞技。5G 带来的低延迟可使手机游戏体验更加顺畅 。25 手机游戏行业无疑受益 于智能手机日益增强的处 理能力，这使游戏更具 吸引力。 2020科技、传媒和电信行业预测 65 未来几年，电源相关配件（外置电池、替换电 池、充电器和数据线）应持续具有强劲需求。 快速充电器的购买需求可能是增长来源之一， 特别当集成USB-C技术的智能手机数目不断增长 时。目前，充电器的充电速率差别较大：普通 充电器的功率为瓦，而智能手机最快的充电 器功率为40瓦。29而USB-C接口充电器的功率最 高可达100瓦（是普通充电器的40倍），而且还 具有双向性（因此既可输出电力，又可接收电 力）。30预计需要多年时间才能过渡至USB-C， 这意味着未来几年将迎来购买力不断升级。 对无线充电配件的需求也可能上升。无线充电 器的充电速度较慢，但可能更加方便。虽然发 达国家目前拥有无线充电器的智能手机用户尚 为少数（约20%），但由于领头智能手机供应 商已同意采用无线充电的Qi标准，未来几年无 线充电器用户应该有所增加 。31共同标准的建 立可能促使第三方配件制造商全面引入无线 充电器，这将继续降低其生产成本。（目前 无线充电器价格约为10美元，而且价格越发 优惠。）32一些无线充电器现在还可以同时为 多个设备充电 ，33随着用户购买更多支持无线 充电的第三方设备，如无线耳机、健身手环 和智能手表，这一功能将愈发具有吸引力。 The smartphone multiplier: Toward a trillion-dollar economy 硬件配件：耳机、电池和外壳 智能手机硬件配件市场预计2020年价值770亿美 元，主要包括三类：声音类、电源类和保护类。 其中，声音类、电源类可能在中期显著增长。 未来几年，耳机销量可能大幅增长，主要驱动力 来自用户从有线版本升级至无线版本。目前， 一些发达国家普遍使用有线耳机（比利时、加 拿大、丹麦、芬兰、德国、爱尔兰、意大利、 日本、荷兰、挪威、韩国、西班牙、瑞典、英 国、美国）。根据我们2019年针对发达国家 手机消费者进行的调查，68%的智能手机用户 使用有线耳机，只有23%的智能手机用户使用 无线型号。26但是，无线耳机尽管较为昂贵（ 高质量的无线耳机通常售价100至200美元， 而一般有线耳机价格很少超过30美元），但 是方便实用，更有优势：无需解开缠绕的耳机 线、不太可能被突出的物体或椅子扶手卡绊。 据称无线耳机音质更好。未来几年，预计多数 人不会再使用有线耳机，而无线耳机销量将从 2018年的4,600万推高至2020年的亿。27 此外，伴随新功能出现，预计未来十年耳机将定 期升级。音质、降噪、电池寿命、防水防汗及无 线充电等方面都可能发生改进。少数智能手机用 户还会购买多个耳机，分别适合在不同环境中使 用，如办公室专用、健身专用、通勤专用和高保 真效果。目前，英国28%的耳机用户拥有两款不 同型号的耳机，11%的用户拥有三款不同型号的 耳机，9%的用户拥有四款不同型号的耳机。28 未来几年，耳机销量可能 大幅增长，主要驱动力来 自用户从有线版本升级至 无线版本。 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 66 Technology, Media, and Telecommunications Predictions 2020 便携外置电池趋势可能继续发展，因为充电器无法 随时使用。2017年，全球移动电源市场价值163亿 美元，预计到2025年将增至194亿美元。34目前发达 国家过半智能手机用户（51%）拥有外置电池；随着 时间的推移，移动电源续航能力下降，因此需要定 期更换，从而推动重复购买。此外，由于消费者对 容量更大速度更快的充电电源需求增加，向USB-C 的过渡必然将缓缓掀起一波移动电源换代浪潮。 基础：36亿智能手机用户，并将持 续增加。 每一个成功的产品都会形成、并反过来依赖相关 的生态体系。产品越优质，生态体系越有活力。 按照这一标准，与智能手机相关的配件、产 品、内容和服务的数量和种类如此丰富，这无 疑使智能手机成为史上最成功的产品之一。 目前，全球约有36亿智能手机用户。庞大的用 户群是智能手机增值服务发展的重要基础，而 且这一群体还在不断增长。尽管全球智能手机 似乎已经接近年售14至16亿部的上限，但智能 手机用户总数量就全球和国家层面而言均将继 续增加。事实上，2020年预计售出16亿部智能 手机，达到其他消费者产品预期销量的数倍。 预计2020年受5G影响，智能手机销量将有所 增长。35之后几年销量可能下降，但是幅度不 大 。提出这一推测是由于产品升级周期在众 多市场均有所延长。例如，在欧洲五大市场， 一部新手机的平均寿命已从2016年的个 月增加到2018年的个月。36这可能由于智 能手机接近了功能开发的极限。主流消费者升 级换代产品，推动销售额上涨的主要力量，似 乎也不再富有意义，消费者可能认为最新功 能不再物有所值，37如机械弹出式自拍相机、 增加后置镜头或深度更大的防水性能。38 5G手机的推出可能适度刺激需求上涨，但不 同于10年前，用户由翻盖和功能手机一次性 升级到智能手机和4G网络。当今智能手机用 户并没有很强的动机率先购买5G手机。4G网 络在户外近似Wi-Fi，显著提升用户体验；5G 手机可能无法带来类似的显著提升。 每一个成功的产品都会 形成、并反过来依赖相关 的生态体系。产品越优质， 生态体系越有活力。 2020科技、传媒和电信行业预测 67 The smartphone multiplier: Toward a trillion-dollar economy 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 68 小结 就年销量而言，智能手机市场正接近顶峰。但智能手机成为多项业务收入来源的基础（即广告、硬件、内 容和服务），其空间仍在扩大。这些附件业务的2020年估值已经接近5,000亿美元，可能在未来五年内超 过智能手机销售额。希望在智能手机生意中致富的人可能发现，最好的机会不是智能手机市场，而是智能 手机创造的市场，其市场份额巨大，且在不断增长。 其中，最大的一项业务可能是通过近距离无线通信技术（NFC）实现的线下和线上支付。中国已经普及手 机支付，2018年中国消费者通过手机购买了价值41万亿美元的商品（图5） 。39同时，西方市场有巨大的 增长空间。尽管已有商家提供移动支付途径，但目前西方使用手机在线下交易的消费者相对较少。尽管如 此，随着更多人开始意识到移动支付的优势所在，其受欢迎程度将大大提高。基于智能手机进行支付的方 式比卡加个人标识号或签名加刷卡更安全，后两种方式在美国仍然很受欢迎。通过卡加个人标识号或签名 加刷卡支付，在发现盗刷之前，盗刷可能发生多次。签名可以伪造；个人标识号可能泄露给身后的人。而 智能手机每笔交易都对用户进行身份验证，可启用生物识别，相对于其他支付方式极其安全。虽然有方法 骗过指纹和面部识别，但会非常耗费精力。基于NFC的移动支付使用一次性令牌每次支付都会发起身份验 证；如果此令牌被截获，也不能用于其他交易 。40广泛使用此功能不仅可以加快个人支付速度，还可降低 发生盗刷的频率 。41 另一个商机则在于开发企业应用程序，例如用户在手机上安全处理工作邮件和文件所用软件 。42目前几乎 没有专为智能手机开发的企业软件：预计到2020年，企业应用程序将带来24亿美元直接收入 。43老牌企 业和初创公司可以成功调整B2B软件覆盖范围，或者重新开发，使其适用手机端，从访问内联网到开支管 理，这可能是潜在的巨大市场。据估计，发达国家目前只有大约五分之二的员工使用手机处理除通话和发 送即时消息以外的工作 。44 对于当今数十亿人而言，很难想象没有智能手机，或者没有应用程序的生活。配件和附加设备将手机与我 们的生活更紧密地连接。蓬勃发展的智能手机增值市场为企业提供了明确的机会，这些企业可以进行更多 设计扩展智能手机功能。预计这个机会短期内不会消失。 2020科技、传媒和电信行业预测 69 尾注 1. 德勤全球基于多个资料来源做出预估，包括：4A’s, “Zenith advertising expenditure forecasts,” September 2019; App Annie, The state of mobile 2019, 2019; International Federation of the Phonographic Industry, IFPI global music report 2019, April 2, 2019. 2. 国际数据公司（IDC）预测，2020年智能手机销量将增加3900万部。该公司还预测，智能手机均价的五年复合年增 长率为%。基于这一数字，2019年智能手机均价将达到331美元，2020年将达到341美元。单位和均价的变化得 出，2020年总市值为4841亿美元，比2019年增加266亿美元。欲了解手机数量情况，请参见：Anthony Scarsella and William Stofega, “Worldwide smartphone forecast update, 2019–2023,” IDC, June 2019; for ASP, see: Anthony Scarsella and William Stofega, “Worldwide smartphone forecast update, 2018–2022,” IDC, June 2018. 3. 该数字基于国际数据公司所做2020年智能手机销量可达亿部的预测得出。该公司还预测，智能手机均价的五年复 合年增长率为%。基于这一数字，2020年智能手机均价将达到341美元。进而得出，2020年总市值为4841亿美元。 欲了解手机数量情况，请参见：Scarsella and Stofega, “World- wide smartphone forecast update, 2019–2023”; for ASP, see Scarsella and Stofega, “Worldwide smartphone forecast update, 2018–2022.” 4. 全球宽带用户超10亿。每个用户的平均收入不同，在许多发达市场，需租用固定电话开通宽带连接。在发达国家，每月 宽带费用为20美元到50美元不等，也就是每年240美元至600美元不等。宽带用户数据来源为Point Topic。参见Mark Jackson, “Global fixed broadband subs total billion as fibre dominates,” ISPreview, July 23, 2019. 5. 智能手表电池容量通常为几百毫安，尺寸远远小于智能手机电池，后者容量往往为几百毫安。智能手表电池尺寸带来的 启示为：BatteryClerk, “Samsung Gear 1 SM-V700 replacement battery,” accessed October 1, 2019. 6. 德勤全球基于多个资料来源做出预估，包括：Anthony Scarsella and William Stofega, “World- wide smartphone forecast update, 2019–2023”; Jeremy Horwitz, “Canalys: Wearables have a $200-$399 sweet spot, led by Apple Watch,” VentureBeat, August 15, 2019; Jeremy Horwitz, “SuperData: VR grew 30% in 2018 thanks to PSVR, Oculus Quest will be 2019’s hit,” VentureBeat, January 24, 2019. 7. Zenith, Advertising expenditure forecasts September 2019, September 2019. 8. Ibid. 9. David Murphy, “Zenith: Online advertising will exceed half of global ad spend in 2021,” Mobile Marketing, July 8, 2019. 10. Robert Williams, “Kylie Jenner debuts AR lipstick filter on Instagram,” Mobile Marketer, August 2, 2018. 11. Google, “Find related images with reverse image search,” accessed October 1, 2019. 12. 欲了解手机在较弱光线下更多功能，请参见：Tristan Rayner, “Google is no longer the low-light camera king,” Dgit, April 2, 2019; Yoni Heisler, “First photos taken with the iPhone 11’s new night mode look incredible,” BGR, September 12, 2019. 13. Jennifer O’Brien, “How Alibaba is using AI to power the future of business,” CMO, May 18, 2018. 14. Richard Harris, “Mobile app ad spending predicted to hit $64B by 2020,” App Developer Magazine, December 20, 2018. 15. Zenith, Advertising expenditure forecasts September 2019. 16. 为统计应用商店总营收，德勤全球采用多种公开信息，例如：Sam Cheney and Eric Thompson, “The 2017–2022 app economy forecast: 6 billion devices, $157 billion in spend & more,” App Annie, May 2, 2018. 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 70 17. TMT Predictions 2020是独立出版物，未经苹果公司授权、赞助或以其他方式批准。Apple Arade属于苹果公司，在美 国和其他国家注册。 18. Elad Natanson, “The ’Other’ Android app stores – a new frontier for app discovery,” Forbes, September 3, 2019. 19. 为统计游戏营收，德勤全球采用多种公开信息，例如：Sam Cheney and Eric Thompson, “The 2017–2022 app economy forecast.” 20. Tom Wijman, “The global games market will generate $ billion in 2019 as the . overtakes China as the biggest market,” Newzoo, June 18, 2019. 21. Apple, “Apple Arcade: Play extraordinary,” accessed September 20, 2019. TMT Predictions 2020是独立出版物，未 经苹果公司授权、赞助或以其他方式批准。Apple Arade属于苹果公司，在美国和其他国家注册。 22. Ron Amadeo, “Google confirms “Play Pass” subscription service for Android apps,” Ars Technica, August 2, 2019. 23. 展示超流畅图像运动有多种方法。一种方法是采用120 Hz触摸采样率。参见：Omar Sohail, “iPhone XS 120Hz touch sample rate explained: Not the same as the Razer Phone’s 120Hz refresh rate but the start of something better,” Wccftech, September 13, 2018. 24. Williams Pelegrin, “Here are all the 120Hz-enabled games you can play on the Razer Phone 2,” Android Authority, May 11, 2019. 25. Hatch, “Hatch and Samsung extend 5G cloud gaming partnership to Europe,” September 3, 2019. 26. 德勤全球移动消费者调查，受访者居住地位于比利时、加拿大、丹麦、芬兰、德国、爱尔兰、意大利、日本、荷兰、挪 威、韩国、西班牙、瑞典、英国和美国。这项研究于2019年5月至9月进行。 27. Liz Lee, “True wireless hearables sales to climb to 129 million units globally by 2020,” press release, Counterpoint Research, March 15, 2019. 28. Deloitte Global Mobile Consumer Survey, United Kingdom cut (survey fielded in May–June 2019). 29. Robert Triggs, “How fast charging really works,” Android Authority, June 30, 2019. 30. Chris Hoffman, “USB Type-C explained: What is USB-C and why you’ll want it,” How-To Geek, June 8, 2018. 31. Wikipedia, “Qi (standard),” accessed October 1, 2019. 32. Amazon, “Wireless charger,” accessed October 1, 2019. 33. Chaim Gartenberg, “The best wireless charger to buy right now,” Verge, May 17, 2019. 34. Rahul Kumar and Divyanshi Tewari, Power bank market by battery type (lithium ion and lithium polymer), power rating (up to 3000 mAh, 3,001–8,000 mAh, 8,001–20,000 mAh, and above 20,000 mAh), distribution channel (online and offline), and price range (low, mid – range, and premium range): Global opportunity analysis and industry forecast, 2019–2025, Allied Market Research, November 2018. 35. Gartner, “Gartner says worldwide smartphone sales will decline % in 2019,” press release, August 1, 2019. 36. Abigail Ng, “Smartphone users are waiting longer before upgrading – here’s why,” CNBC, May 16, 2019. 37. 欲获取更多防水性能认证差异相关信息，请参见：Max Parker, “IP67 v IP68: Waterproof IP ratings explained,” Trusted Reviews, February 11, 2019. 2020科技、传媒和电信行业预测 71 38. 可折叠屏幕的出现可能促使大规模产品升级换代，但可能要等到价格降低至大众市场水平。 39. Aaron Klein, “Is China’s new payment system the future?,” Brookings Institution, June 16, 2019. 40. Apple, “Apple Pay security and privacy overview,” accessed October 1, 2019. TMT Predictions is an independent publication and has not been authorized, sponsored, or otherwise approved by Apple Inc. Apple Pay is a trademark of Apple Inc., registered in the United States and other countries; Google, “How payments work,” accessed October 1, 2019. 41. Tokenization within online payments from a smartphone could also be used to control fraud levels. For more information, see European Central Bank, “Fifth report on card fraud,” September 26, 2018. 42. BlackBerry, “BlackBerry Work,” accessed October 1, 2019. 43. 德勤全球基于多个资料来源做出预估，包括：App Annie, The state of mobile 2019; Sensor Tower, “5-year market forecast: App store and Google Play spending will grow 120% to reach $156 billion by 2023,” March 28, 2019; MarketsandMarkets, “Mobile device management (MDM) market worth billion USD by 2023,” March 29, 2018. 44. Deloitte, “More than 10 million UK workers could be using smartphones to boost productivity,” press release, August 3, 2018. 智能手机增值服务：开拓万亿级市场 7272 20世纪70年代，电视天线在世界范围内都是常态。2020年，这一现象可能重现。惊讶吗？扶好帽子：我们预测，到2020年，全球 至少有16亿人，即亿个家庭，将使用天线看电 视。这是估值的最小值：从真实数据推断，这个数 字甚至可能高达20亿。预计2020年广告型视频点 播（AVOD）营收可达320亿美元，1除此之外，虽 然电视观看时间有所下降，但天线电视正助力全球 电视业继续增长，在部分市场，越来越多的消费者 不再付费观看电视。 天线电视逆风前行 地面电视持久不衰 2020科技、传媒和电信行业预测 7373 免费电视是谁付钱呢？是广告商。我们预 测，2020年全球电视广告收入将增长超过40亿 美元，2021年将达到1,850亿美元，而2019年 为1,810亿美元。就幅度而言，市场规模的这一 变化与普遍共识并不冲突，但我们预计，变化 方向有所不同。部分人预计2018年至2021年期 间电视广告收入将下降40亿美元，2但我们认为 这一数字仍将保持大致相同的增长幅度。在金 额上并没有较大差异，但上涨总比下跌好！ 为什么电视天线很重要？2019年的一位墨西 哥广播员可能给出了最佳答案：“广播电视是 能够最有效开拓大众市场的媒体。” 3在当今 娱乐选择激增的时代，天线电视观众的数量 提出了一些有趣的问题。首先，天线电视市场 规模有多大？第二，整体电视产业面临哪些 逆风？第三，电视广告市场是如何以及为什 么不仅如此具有弹性，而且还在不断增长？ 解构电视业：广播公司、发行商，谁来付费 准确理解电视行业中的不同分工、谁来付费可能并不容易，特别在当今时代，广播技术和并购的界限正在不 断模糊。以下给出简单介绍。 电视业由两种基本类型的公司组成：广播公司和发行商。最简单地说，广播公司就是创造和聚合电视内容 的公司。相对传统的广播公司，几乎所有收入都来自广告或许可费，没有大型发行业务，如美国CBS，英 国BBC、意大利RAI、日本NHK、印度尼西亚TVRI、巴西Globo和南非SABC。广播公司制作节目（戏剧、喜 剧、新闻、体育等），也从制片厂购买节目，然后将它们打包在频道中播出，每个频道在特定时间都以特 定顺序呈现节目，呈现出线性的时间安排。 当电视还处于初级阶段时，让这些节目出现在观众面前的唯一方法就是空中传播。广播公司花费数十亿美元 建造电视塔，将节目发送给配备天线的观众。正如我们在本章中的讨论内容，这一传统一直延续到今天，许 多广播公司（向观众）提供免费的广播电视。 然而，随着技术和基础设施的进步，出现了替代空中传输的方案，发行商应运而生。发行商在不同的国家 有不同的名称。在美国，发行商称为MVPD（多频道视频节目发行商），尽管普通美国人通常将其称为“有 线电视”，但发行商并不是真正的有线电视公司。相对传统的电视发行商包括美国Charge、墨西哥Dish Mexico、德国Vodafone Kabel Deutschland、印度Asianet、韩国KT Skylife和南非OpenView。 发行商，无论是否为传统商业，指的是将全球范围内的电视内容传输给观众的公司，除了广播公司通过天线 提供的广播节目之外。通常，发行商从多个广播商获取频道，并将这些内容整理成系列（称为“打包”或 “压缩”）。然后，使用目前现有技术将这些内容通过有线方式发给观众：同轴电缆、光缆、电话线、卫星 天线，甚至是互联网。 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 7474 广播公司大部分收入来自广告商，广告商付钱在广播公司的节目上投放商业广告。广播公司的部分收 入也来自发行商，发行商向广播公司支付转播许可费，将购买的频道打包销售。大多数广播公司并不 直接从观众那里获得收入。而发行商几乎全部收入都来自用户，发行商向观众捆绑出售频道，月费约 为110美元。总体而言，发行商不会向广告商出售商业广告位。 在企业层面，广播公司和分销商之间的界限一直在逐渐模糊，起初的发行商收购了广播公司，反之亦 然。事实上，今天世界上大多数的电视业从业者并不只参与单个领域：他们既是广播商又是发行商。 读者可能不易理解从业者的相关术语。在本章中，我们使用“付费电视”来指代观众支付订阅费接 收的所有电视内容，无论传送机制是有线、光纤、直播卫星还是互联网（该机制称为虚拟MVPD 或 vMVPD），无论该公司是否同时是广播商和发行商。也有人将这个市场称为Cable-plus或MVPD市场。 本章还使用术语“传统电视”来指代天线电视、有线电视、电信IPTV、卫星电视和vMVPD。传统电视 包括广播公司提供的所有免费和付费线性电视，无论是通过MVPD还是天线传送。而不包括Netflix和 Amazon Prime等服务，将这些服务归为订阅视频点播（SVOD）服务，或者用户生成内容（UGC）服 务，如YouTube。SVOD和UGC在很多方面都与电视效果相似，观众经常用SVOD或UGC替代传统电 视，但SVOD或UGC与传统电视仍存在较大差异，不会将SVOD或UGC归为传统电视行业。 数据反映天线电视市场规模 据我们所知，全球天线电视市场规模数据从未公 布。个别国家存有数据，监管机构记录了从模 拟地面电视广播到数字电视广播的转变方式（与 重新分配频谱息息相关），4但似乎还没有一项 全球研究对使用天线电视的人数进行调查。 基于83个国家/地区、66亿总人口的真实数据（图1），预 计2020年天线电视使用人数将达到16亿。预计印 度尼西亚、印度和尼日利亚的天线电视使用人数将 达到最多（图2）。假设数据缺乏国家的天线电视 普及率与邻国相似，那么2020年全球天线电视观 众预计将上升到20亿之高。具体而言，这个数字大 约比2020年付费观看有线电视、电信互联网协议 电视（IPTV）和直播卫星的所有人的总和多50%。 基于83个国家/地区、66 亿总人口的真实数据， 预计2020年天线电视使 用人数将达到16亿。 2020科技、传媒和电信行业预测 7575 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 7676 天线电视并未过时 50年前，电视天线通常有两种：一种是经典的电视顶部天线（所在地区室内信号覆盖全面才有幸使用) ，另一种是安装在屋顶的大型超高频/甚高频（UHF/VHF）天线，通常有10米高，超过100公斤重，通 常须由专业人员安装。这两种天线通过接受数万瓦功率的塔楼发送的模拟信号来工作的。 由于发展速度不同，如今，在某些地区还可以看到这两种天线。不过数字天线现在也加入了这一行列。 部分数字天线安装在屋顶，比模拟信号天线更小更轻，自行安装即可。部分数字天线在室内使用，电 视上方或电视附近，或安装在窗户附近，再与电视连线。这些室内用数字天线，外观与10英寸平板电 脑相似，价格低至25美元，可接收50英里（80公里）外的信号。 这些数字天线可以接收10到30个频道，用户可免费观看。此外，信号不经压缩，以全高清电视呈现， 而不像许多有线、卫星和电信电视产品会压缩信号，造成视觉质量下降。不过，部分市场承接广告宣 传，电视商业广告全部通过空中传输信号的电视播放。在美国，平均每小时电视有15分钟或25%的广 告内容。 数字视频录像机/个人视频录像机（DVR/PVR）很容易与数字天线连接。售价约为200美元，与付费电 视公司使用的盒子基本相同。然而，目前全球拥有DVR/PVR盒的天线用户数量尚不明确。2019年5月 数据显示，在美国的天线电视观众中，拥有流媒体电视的成人每天只观看3分钟时移电视，而拥有付 费电视的观众每天观看42分钟（14倍，图3）。5这表明，天线电视观众很少拥有录音设备，或不常使 用录音设备。假设这一趋势在其他国家适用，这意味着天线电视观众的时移电视观看时间，或者说跳 过广告的能力，大大低于付费电视观众。 2020科技、传媒和电信行业预测 7777 逆风而上：传统电视行 业借天线电视东风 天线电视生命力强，在整个电视版图中异军突起， 而传统电视行业作为整体（付费电视和天线电视加 在一起）正面临逆风。主要的美国市场中，几个迹 象表明，未来充满挑战。在美国，我们预测2020年 付费电视订阅用户数量将减少500万，与最近趋势 一致（见图4）。6此外，我们预计2020年美国付费 电视的平均价格涨幅为零，略低于2018年和2019 年，远低于2012至2016年（图5）。最后，我们预 计2020年电视观看时数总体下降5%，最小年龄组 观看时数下降两位数。我们根据2019年所有人口中 的同比下降情况做出这一预测（图6）。受夏季奥 运会和美国总统大选影响，2020年的降幅可能稍 显放缓，但几乎可以肯定，整体将呈现下降趋势。 其他国家也初现类似趋势。巴西、墨西哥、香 港、加拿大、瑞典、丹麦、日本、新西兰、挪 威、新加坡、以色列、委内瑞拉和爱尔兰 的付费电视用户数量都在持续下降。7 电视收视率在其他地区的增长抵消了下降带来 的影响，仅现阶段而言。全球范围内，2018年 至2024年期间，全球四分之三的付费电视运营 商可获得订阅业务，同期三分之二的付费电视 运营商可获得营收增长。8总体而言，2018年 至2024年全球付费电视订阅数量预计将增长8% ，2024年达到11亿，9但即使付费电视订阅用户增 多，整个行业盈利状况仍不如以往：与2019年相 比，2023年全球电视业收入预计将下降11%。10 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 78 2020科技、传媒和电信行业预测 79 广告：电视营收为何持续上涨？ 广告商仍然对传统电视有信心。在美国，2019年 平均年预售额（每年5月举行的全年广告预售，约 占大品牌电视广告年度营收的一半）同比增长 %，预计2020年度将增长%。11这只是平均 值：部分电视频道的广告增长甚至达到两位数。12 为什么广播公司的电视广告收入没有下 降，至少在收视率下降的美国市场没有随 之下降？天线电视很可能是原因之一。 在几个大型广告投放市场，天线电视的收视率正在 增长，至少处于稳定，这表示，数千万天线电视 观众观看传统电视时（大多）不会跳过广告。例 如，在美国，庞大的广告市场中天线电视份额较 高，而且还在不断扩大。在美国，超过1,600万 个家庭观看天线电视，观看人数逾4,000万，13较 2010年增长48%；其中1,000万个家庭只观看天线 电视。14在英国，1,200万个家庭中观看天线电视， 观看人数近3,000万人，较2012年增长%，其 中，就传统电视而言，1,100万个家庭只观看免费 天线电视，虽然部分家庭也订阅了SVOD服务。15 除了天线电视的增长，电视广告生命力的另一原 因是定向广告或“可寻址”广告的发展。若某家 庭拥有相应的盒子或电视（2018年过半美国家 庭，162019年约40%的英国家庭17），广告商将以 溢价（在美国，价格是传统广告的三倍）向特定 家庭（尽管并非向个人）投放特定广告。18在英 国，广播公司正在共同努力，让观众看到更多可 寻址广告，Channel Four使用了英国天空广播 公司的AdSmart技术。192020年，美国可寻 址广告可能创造近34亿美元收入，比前一年 增长约三分之一，是2016的倍。20可寻址 广告尽管只占美国电视广告700亿美元年营收 的一小部分，但可助力电视业向广告商提供个 性化和观众类型归类等过去只能由数字广告实 现的功能，并且推动每千浏览量价格上涨。 最后一个促进电视广告发展的因素是，各类广告正 向数字广告转变，但这并不是一条单行道。尽管数 字广告一直在增长，并且预计增长还将继续，但广 告个人投放商正在重新分配其在数字和电视 （及其他类别）的支出；而电视和数字广告共计将 占全球广告支出的近80%。21瑞银最近一项研究 显示，到2021年，受访者中的一半广告投放商计 划将资金由电视广告转而投放到数字广告中。而 另一半受访者则计划由数字广告转而投放电视 广告。22公开宣布至少将部分资金投向电视的知 名公司包括摩根大通、23宝洁、24和亚马逊。25 研究给出了这种转变背后的商业原因。英国的 一项研究发现，所有渠道中电视广告的投资回报 率最高。26美国的一项研究发现，电视广告是与 品牌建立情感联系的最佳方式，最有效的宣传 活动是由电视主导的活动形式。27从更宏观的 层面来看，以上研究结果表明，电视与数字并 不是二元选择；相反，广告商应该找到两者相 结合的方式。考虑到近年来一些公司“全力投 入”数字领域，28全球范围内部分资金，实际上 是数十亿美元，可能回流电视领域，这也不足为 奇。（需要明确的是，在部分地区，向数字时代 的转变还处于比美国或英国更早期的阶段，因此 数字广告在全球广告市场的份额仍在增加。） 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 80 小结 电视的增长速度可能不会与20年前相同，但也不会衰落，广告商和广播公司都应从这个角度考虑其发展。 2020科技、传媒和电信行业预测 81 首先，电视广告并未追随其他传统媒体广告所走的道路。电视广告收入不需应对连年来下降达两位数的 境况。尽管我们主要关注美国的大型市场，但预计2020年菲律宾、29印度、30巴西、31越南、32印度尼西 亚、33波兰、34比利时、35日本、36英国、37泰国、38加拿大、39法国、40和意大利41的电视广告营收以美元计 算将实现增长（然而就整个广告市场份额而言，通常是下降）。尽管部分市场的广告营收如以绝对美元来 看，预计有所下降（澳大利亚、42德国、43西班牙、44荷兰、45中国、46丹麦、47台湾48和新加坡49），但降幅 较为温和，而非跳水，且降幅仍然低于其他传统媒体，如报纸广告的降幅（图7）。有趣的是，许多高增 长的电视广告市场中，天线电视使用率也达到最高。 然而，值得注意的是，电视广告未来的发展绝非注定一帆风顺。虽然我们相信2020年电视广告将实现增长 （奥运会和美国总统大选带来了可预见的增长），但未来似乎也危机四伏。我们认为，2021年电视广告总 营收应仍高于2019年，即使略低于或与2020年持平。自2022年起，前路可能并不明朗。尽管目前的趋势 可能延续下去（电视广告收入基本持平，每四年上涨一次），但至少一项研究做出预测，2022年起 “电 视转折点”将出现。50研究认为，电视覆盖率下降，加上电视观看时间持续减少，特别是购买力强的年轻 人，这使得电视目前相对于其他广告形式在投资回报率方面的优势有所减弱。研究预测，随着这一优势削 弱，除非广播公司和发行商采取行动适应市场，否则电视广告收入将开始大幅下降。对于许多国家的广播 公司来说，这一预测不容乐观：虽然该报告采用英国数据，但其他市场的数据也显示类似趋势。 就天线电视而言，其强劲表现出人意料，这为广播公司提供了有趣的角度。人们可能认为，观众观看天线 电视或付费电视频道（如有线电视），广播公司并不在意。只要观众在看，那么广播公司就可向广告商收 取费用，谁会在乎广告的播出形式呢？事实上，由于观看天线电视时通常不会跳过广告，有人可能认为广 播公司乐于看到天线电视收视率实现增长。但现实情况则更为微妙。1992年之前，至少在美国，广播公 司确实乐于看到天线电视持续发展。但自那时起，美国和其他国家的发行商都会向广播公司支付转播许可 费。2019年，在美国，这些费用预计达117亿美元，比2018年上涨11%。51因此，在收取转播许可费的国 家，天线电视的增长对广播公司而言，相较观众全部转而观看无线电视更好，但也是喜忧参半。然而，在 不收取转播许可费的国家，天线电视的增长对广播公司而言是一件百分百的好事。 天线电视持续发展，这表明，全球多达20亿观众愿意做出妥协：观看少量商业广告（有时是大量商业广 告）以观看免费电视。并不局限于天线和地面广播。随着广告型视频点播不断发展，我们预计2020年将有 数亿观众愿意做此交易，观看一定比例的广告，以换取免费或优惠的高质量视频娱乐节目。52 所有的观众都愿意做这个交易吗？显然不是。正如我们在2018年报告中的描述，在北美（美国和加拿大） ，大约10%的成年人不愿观看广告，用四种或四种以上的方式屏蔽广告。53随后，土耳其一项调查发现， 约10%的成年人也是如此，这表明发展中国家也有不愿观看广告的人群。这三个国家中，年轻人、有工作 的人以及收入较高或受教育程度较高的人不愿观看广告的比例更高。就视频来源而言，美国这项研究中， 订阅了Netflix等视频点播订阅服务的受访者中约有一半表示，其订阅的原因之一是无需观看广告；近10% 的受访者表示，这是订阅的主要原因之一。 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 82 第二次数字红利期还未到来 奇怪的是，天线电视的长线发展可能对无线电 信公司、监管机构和政府，而非电视或广告业影 响最大。也许由于缺乏天线电视观众的全球数 据，人们普遍认为，尽管可能仍有少数人观看天 线电视，但人数很少，很快就会（相对）接近于 零。人们认为，到那一点时，地面广播所用频 率可以重新分配。瑞士已经宣布正在采取这样的 做法，部分文章猜测，欧洲其他国家可能在未来 10到15年内效仿。54但其他国家有能力效仿吗？ 这是个值得注意的问题。美洲特高频电视台所用 频率在470至890 MHz之间，55功能出众：可传 播近100公里（取决于功率和广播塔高度），而 且容易穿过树木和多数建筑材料，只要没有高 山，就可确保信号接收。就这点而言，以上属性 适合传输电视信号，或者其他类型的无线信号。 向数字广播转变可带来双赢结果，令人 赞叹。数字信号比模拟信号更好，干扰 更少，支持高清晰度图像而非一般图 像，使用不同于模拟信号的窄带频谱。 电视业从模拟传输转为数字传输 （相应地关闭 模拟传输）不仅为消费者提供更佳电视观看体 验，还放开数百兆赫的优势频谱，十分理想。其 后，各国政府能够将频谱重新分配，主要分配给 移动网络运营商，同时拍卖频谱，筹集数十亿美 元。对于运营商而言，使用这些频率能够提高覆 盖范围，达到更高的数据传输速度。能够得到不 少的收益，称为“数字红利”。其中，仅数字红 利就为拉丁美洲经济贡献约150亿美元，56而在 美国，频谱拍卖得到200亿美元，在德国收获40 亿美元，在世界其他地区则收获数百亿美元。57 如果不进行地面数字传输，运营商和政府也可 获得同样巨大的潜在收益。但是会发生吗？在 瑞士，这可能发生，实际也会发生，瑞士只有 %的人口（约万人）观看天线电视。但 由于世界上一半的电视观众使用天线收看部 分电视，广播公司不愿在短期内将这些广播 的频谱递交政府，再由政府递交运营商。第 二次数字红利期似乎短期内并不会到来。 综上所述，电视的未来发展将迎来多种商业模式。部分观众（约占发达国家人口的十分之一）完全拒绝观 看广告，并愿意为这一特权付费。其他观众愿意观看大量广告，但前提是任何情况下无需付费，且只选择 观看天线电视。在北美，后者约占人口的十分之一，但在其他地方，所占比例几乎都更高或高得多。天线 电视观众数量在不同地区和同一地区内的不同国家之间预期差异较大：如，欧洲观看天线电视的国家中， 北部和南部之间的差距超90%。然后是其余人：80%的电视观众介于这两个极端之间，支付一定数额的月 费，观看一定数量的广告。 2020科技、传媒和电信行业预测 83 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 84 尾注 1. 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GSMA, “Auctions summary,” accessed October 1, 2019. 天线电视逆风前行：地面电视持久不衰 8686 内 容传送网络（CDN）是互联网的主要组成 部分，目的是让内容更接近用户，从而提 升媒体质量、速度和可靠性。我们预 测，2020年全球CDN市场规模将达140亿美元，较 走进内容传送网络 迎来视频、游戏以及更多精彩内容 2019年的估计规模110亿美元增长超过25%。到 2025年，该市场将增长逾一倍，达300亿美元，复 合年增长率将达16%以上。1 2020科技、传媒和电信行业预测 8787 这一增长主要是由于消费者对互联网上的直播视 频需求不断增加；而且当前越来越多广播电视和 有线电视迁移到直接面向消费者的OTT互联网传送 网络，也使有关需求有所扩大。视频直播以及直 播视频游戏的出现可进一步刺激增长，以及激发 更多技术创新。尽管如此，当前还不能确定哪些 公司将获益于有关增长，这是由于市场对传送大 量媒体所需的硬件和软件能力需求即使不断增长， 但大型媒体、云计算和电信公司均各自建立或扩 展自己的内容传送网络，这些公司的成功可对现 有CDN供应商的利益构成威胁。 CDN的重要性 CDN在互联网的扩张和发展发挥了关键作 用。CDN原先是在频宽供应较为不足的时代出现， 用作更快地加载网站中较为耗用数据的部分，如 档案大小较大的图像。初期的CDN（如Akamai） 建立了地区集线器，用作储存网站中所有图像的 复本（缓存），使内容更接近在世界各地浏览互 联网的人。在如此多入网点（PoP）存在的情况 下，即使旧金山的用户在浏览欧洲服务器上的当红 网站，他们的浏览器也可从附近载有媒体复本的 CDN集线器获取有关图像。 随着越来越多人访问互联网，以及频宽供应量有 所增长，以网络为基础的站点和服务变得更丰富、 更有能力，继而进一步增强了专用CDN的需求。 这些CDN已逐步发展到可支持软件下载、加快手 机内容的传送以及支持视频等更丰富的媒体内容。 增建了这些成熟的网络和能力后，市场对加快用 户体验的CDN需求更大，为 CDN行业增长提供了 支持。如今，顶尖的全球CDN供应商已准备投入 数十亿美元扩展庞大的基础设施，以支持网络的 增长，而他们可能需要考虑以下情况：到2022 年，CDN预期将承担总互联网流量的72%，而 2017年的占比为56%。2此外，除了现有的CDN供 应商外，也会有越来越多的媒体和电信公司建立 自己的CDN。 一般CDN会把媒体存储和回放设备放置于其网络的 边缘、互联网服务供应商（ISP）或在主要大城市 区域的互联网交换中心（IXP），以更接近终端用 户。这些设备是具有大存储容量和软件能力的实 体盒子，有时又称微型数据中心。例如Netflix在全 球Open Connect CDN存放了数千个这样的盒子， 每个盒子盛载了高达八成的Netflix媒体产品。3这 些盒子是定制设计的，由供应商组装后送到地区 ISP和IXP进行安装。Netflix核心负责新内容的转 码，并定期把更新推送到边缘设备。系统的负荷 和故障情况受到持续监察，使失效设备可迅速脱 机，并将容量转到其他冗余的PoP。4 走进内容传送网络：迎来视频、游戏以及更多精彩内容 8888 视频直送 一直以来，CDN市场增长的最大驱动力是不断增长 的互联网视频需求，这些需求预计将仍然是该市 场增长的最大动因。当然，互联网并非观看视频 的唯一途径；许多其他视频传送技术，如旧式的 空中广播到有线电视、DSL（铜电话线）以及私人 的互联网协议电视（IPTV）网络等如今仍在使用 中。5但是，随着移动设备数量激增，为了紧跟消 费者行为不断变化的情况，以及抓紧庞大观看量 带来的广告收入，数字媒体传送已从私人IPTV网 络扩展到依托互联网运行的OTT网络，而这一扩 展也触发了互联网使用率和宽频普及度激增。 根据Sandvine公司的数据，OTT直播视频使用了 全球60%以上的互联网频宽。6估计Netflix已占用 15%的全球下游互联网流量，7且一项顶级的视频 直播服务已可耗用某些地区运营商网络高达40% 的下游流量。8这些视频流量有所增长是由于直播 视频点播服务在不断扩张。2018年，直播视频服 务的全球订购率达亿人以上，较前一年增长 27%，首次领先于有线电视。9 随着多项主要的全新直播视频点播服务的推出， 直播服务的全球订购率有望大幅增长。尽管如此， 随之产生的OTT视频流量增长不一定能为特定 CDN供应商带来更大的收益。大部分的视频流量 增长是源自最大的直播视频点播服务、社交网络 以及其他超规模数字媒体公司，他们已有自设的 CDN。10此外，最大的媒体公司进军直播视频点播 服务领域后，最终也可能会自行构建网络，或者 在某些情况下使用已管控的网络。例如，一些收 购了媒体资产的主要电信公司也拥有自己的CDN。 此举可让他们在更大程度上控制从云到消费者的 传送。 尽管当前的直播视频点播服务增长主要受美国媒 体带动，但有些人却认为全球网络是开启全球市 场的途径。11分析师预测亚太区市场的需求将以飞 速增长；预计到2024年，亚太区将占总视频直播 流量的51%，接近2018年的一倍。12有些美国 CDN供应商在亚洲市场提供CDN服务，而部分领 先的中国CDN目前存储全国超过1,000个PoP节点， 且在其他亚洲国家设有额外网络。13但是，由于覆 盖范围稀疏，以及移动网络数量有限，亚洲市场 的内容传送业务面临一定挑战。计划在亚洲扩展 业务的广播电视公司，可与熟悉有关地区情况的 CDN合作，以减少所面临的部分挑战。 流畅播放实非易事 视频档案特别大，且需要大量技术手段将之压缩、 分解成分布式片段，再按点播需求动态重组，然后 直播给数以亿计的点播用户收看。这些视频都要求 具备高解像度和极少的时延。随着OTT视频内容的 数量和成熟度不断提升，意味着每一个CDN的流量 和路由量也将有所增加，且对管理、优化和预测流 量的需求也将进一步提高，以便传送高速、可靠的 内容。 从技术角度来看，直播的点播视频涉及很多位元的 移动，从而产生高解像度的图像。虽然直播流是单 向的，且内容并非直接互动，但当中仍然包含大量 数据。直播流需要缓冲和缓存，以避免时滞和丢 包。十多年前，为对视频进行编码并跨网络传送到 客户，制定了实时信息协议（RTMP）等旧有协议， 但这些协议预计将被新型解决方案（如安全可靠传 输（SRT）技术）取代，从而进一步减低时延和满 足对直播的点播视频需求。例如CDN龙头企业 Akamai宣布了与Bitmovin公司合作开发包含SRT技 术的“新一代编码能力”。14 2020科技、传媒和电信行业预测 8989 视频直播可对CDN带来重大挑战。直播视频服务 除了支持演唱会和体育赛事等实时事件外，也涵 盖社交直播服务，让任何人也可以直播视频，而 这一现象正在全球迅速增长。中国字节跳动公司 推出社交直播平台TikTok后，于首两年获得接近 10亿次下载量。15许多人在直播视频，让世界各地 观看，使观众进一步细分，并增加了免费小众内 容的观看者数量。据估计，2018年CDN视频流量 总计58艾字节（EB），其中直播视频占11EB；到 2024年，总视频流量预计将为453EB，而直播视 频预计将占半数，达到238EB。16 由于直播视频服务的观众量有所增长，CDN的数 量也应相应地增加。传送直播媒体的CDN应能够 对视频进行实时编码并复制到PoP，以及管理内容 需求。对大型演唱会和锦标赛等预期事件，可预 先分配网络资源，但也可能有意料之外的其他事 件发生。主要意见领袖和名人可以像突发新闻事 件般突然吸引大量观众收看他们的直播。CDN必 须能够迅速地侦测到这些流量急升情况，并做出 动态响应，以支持地区或全球需求。 除了时间和资源分配问题外，CDN也需要应对在 各式各样的动态网络、电信运营商、设备和观众之 间运行所带来的挑战。要有效地做到这一点，除了 需要持续的分析和迅速的响应力，还主要取决于 网络性能的持续可视性。CDN需同时在电信运营 商网络移送内容的，必须具备路由智能，以确保 高性能的数据流。当用户遇到低输量的情况，并 可能危害到数据流，有关系统可动态地跨电信公 司转移流量。 此外，评估电信运营商的性能也可帮助CDN确定 故障的起源。越过CDN的边缘之后，数据流必须 经过最后一公里网络，包括有线和无线电信运营 商以及海量的接入点，如家居Wi-Fi。但是，尽管 CDN看到这些冗长的网络结构关系，他们一般无 法有效地管理有关关系。 归根究底，媒体公司和CDN供应商面临日益剧烈 的竞争格局，首要任务是确保终端用户获得高质 量体验。低质量的视频和缓冲直播可立即损害 CDN运营商的声誉，他们的当务之急是，投资于 先进的监察和分析能力。软件层提供状态报表、 提取和操作数据分析，以及自动化网络规模负载 平衡、故障侦测和需求预测。也可使用较为先进 的数据科学和机器学习解决方案来预测数字内容 和硬件资产的故障率，然后才应用于终端客户。17 同样地，这些技术可预测特定地区内的需求激增 情况，然后直接地预先分配资源到有关PoP，甚至 把新上映的电影等内容复制到特定地区设备。18 直播视频游戏：下一个大挑战 尽管网络不断扩展，以满足OTT视频的增长需求， 但是，可能很快将有更丰富、更动态的内容出现， 竞夺网络的基础设施。部分全球最大的云供应商 已宣布直播多玩家视频游戏的计划。但是，与直 播视频相比，开展有关计划将面临截然不同的挑 战。 走进内容传送网络：迎来视频、游戏以及更多精彩内容 9090 输出一个玩家设备上的游戏与输出一�电影的分 别不大。但是，在多玩家的视频游戏中，“电影” 会不断因应玩家指令而变化，例如“跑步”、“转 弯”、“发射”等，而每一个玩家的游戏视域也基 于他们各自在游戏世界里的位置而不同。因此，数 据必须同时流向下游的玩家设备和回流到上游的游 戏引擎，且玩家的动作与游戏引擎产生的响应不可 出现明显的时延。时延达50毫秒或以上即可使许多 最热门的视频游戏无法玩下去。19另一挑战是输出 速度，而这一点取决于频宽。一方面，要在细小 的手机屏幕持续、反复地获取图像，另一方面，许 多玩家使用4K大屏幕进行游戏，有些电视制造商 更预计提供8K输出。 要即时同步游戏与玩家之间的行动需要大量计算能 力和网络信息传递，尤其是在要求全球同步的情况 下。现今最流行的多玩家游戏可同时容纳过百万个 玩家，但它们只是把用户隔成小组，分隔到不同的 游戏情景（例如创建10,000个不同的“世界”，每 一个世界容纳100名玩家）。新的直播视频游戏供 应商声称其服务将可容许单一游戏情景支持数千名 玩家，此举对CDN处理所需同步的能力提出了更大 的需求。 谷歌正着力应对旗下Stadia直播视频游戏服务所面 临的挑战，预计将需要投入基础设施、专业技能 和大量资金，才能取得成功。谷歌2018年第四季 度的资本开支增长80%，达到68亿美元；尽管大 部分开支属数据中心和服务器类开支。20谷歌也有 一直扩张光纤网络，其中包含数百个PoP和数千个 边缘处理节点。该公司自营成熟的CDN，以支持 YouTube需求，并凭借数据科学和机器学习的专业 技能来处理内容需求和传送。事实上，Stadia的定 位是YouTube的延伸服务。因此，预计谷歌已准备 好通过自营的CDN抢占游戏流量——这再次表明 拥有自营网络的领先平台服务可支持更高层次的服 务，因此在总体CDN收入的占比也可能会更高。 尽管直播视频游戏面临诸多技术和市场挑战，数家 领先的游戏发行商已分别宣布有意为旗下顶级的特 许经营业务开发云直播。他们也可能向CDN供应商 寻求协助。到2020年，全球视频游戏市场规模将 突破25亿玩家，预计将产生1,500亿美元营收，游 戏发行商和内容传送网络可携手合作，共同打造新 一代直播媒体。 部分全球最大的云供应 商已宣布直播多玩家视 频游戏的计划。但是， 与直播视频相比，开展有 关计划将面临截然不同 的挑战。 2020科技、传媒和电信行业预测 9191 小结 全球各地的人如今大部分上网时间都花在直播视频，而互联网本身以云为基础的服务和CDN边缘能力组 成。直播视频的增长以及直播视频游戏的发展可进一步影响竞争格局和创新活动。这些转变对媒体公司、 电信公司和CDN供应商等不同市场参与者均有所影响。 对媒体公司而言，当前格局可鼓励他们将更多内容迁移到CDN。但是，这绝非一个简单的决策。尽管广播 电视和收费电视在某些主要地区增长逐渐减缓，但整体表现仍然强劲。21此外，不论是解构IPTV网络和机 顶盒，还是把观众转到存在潜在风险的OTT服务，都并不容易。预计大部分媒体公司将对OTT服务以及广 播和收费电视服务投入相同力度，让市场来决定哪一个领域将吸引最多的订户。 许多媒体公司将OTT引入战略计划，而他们随之要考虑的问题是：如何开展计划？应否与CDN供应商合 作？已为直播试点建立了网络关系，是否应以这些现有关系为基础扩展计划？还是致力于自建CDN？若媒 体公司已控制内容传送，或持有贯通到终端消费者的价值链，也许能够获得竞争优势，而当考虑到这一因 素，以上问题将变得更加困难。主要媒体公司可选择自建网络，以控制整个传送渠道，以及掌握其观众产 生的数据。但是，预计只有很少公司具备相关资金。其余公司将有可能向CDN供应商租用容量，然后CDN 供应商将向电信公司支付网络流量费用。目前租用CDN 分布容量的费用非常低，可使租用成为一项具吸 引力的选择；此情况也可迫使CDN供应商提供其他服务或采用基于事件的峰值定价模式，从而扩阔利润 率。22 许多电信公司已在从事CDN租赁。尽管如此，随着CDN租用利润率逐渐收窄，向内容供应商租赁CDN的 利润可能会开始下滑。对于已购买媒体产品的电信公司，上述情况可激励他们加大对自身内容传送能力的 投入。但是，电信公司也在发射塔构建设备，并在销售边缘服务。他们是否可在销售CDN和边缘服务的同 时，仍然对自身的内容传送业务进行投资？同样值得考虑的是，CDN和边缘服务均允许电信公司为客户提 供更多的感知和分析能力，这些能力可转化为性能和创新。公司是否有清晰的路径，可从管控自营CDN逐 步建立传送和分析竞争优势？ 此外，电信公司也控制用户内容传送的最后一公里。他们是否可以把这最后一公里的控制权转化成价值？ 据思科预测，到2022年，12%的手机流量将依托5G网络，而5G网络平均每月使用21GB的流量。如果5G 获得广泛实施和采用，会否为控制最后一公里传送的电信公司倍添实力？又会否打开空间，为我们带来从 没想象过的丰富媒体？ CDN 供应商方面，由于越来越多观众转用直播服务，预计他们将面临更多有关容量、服务质量、负载平 衡和要求预测的挑战。像云供应商面临的情况一样，CDN租用价格可因竞争而进一步下调。此外，顶级的 CDN为了防止知识产权传送过程收到入侵和盗窃，也可面临更大的市场压力。为应对这些需求，CDN可 设置额外数据分析技术、机器学习或者内容区块链，以应对日益复杂的情况，但这些举措都会增加运营成 本。预计公司需对计算存储和路由做出硬件投资，而负载平衡、直播优化、需求预测和安全性方面则要求 更高的软件能力。 走进内容传送网络：迎来视频、游戏以及更多精彩内容 92 另一方面，尽管CDN可面临日益加剧的竞争以及有所下降的利润，但随着更多云服务迁移到边缘，CDN也 可同时扩展。像电信公司涉足CDN一样，CDN也在加快边缘计算服务的发展，23服务对象不仅是媒体，同 时还包括物联网。24由于这一新变化将重塑云供应商、电信公司和CDN的业务，明智的观察者应注意CDN 供应商的公布，其中可能会让上述公司在边缘获得更大竞争优势。 互联网视频需求的不断增长以及直播视频游戏等新服务的推出，应持续影响互联网的发展，从而满足用户 需求。各类网络预计将继续与硬件创新和人类行共同演进。在短期内，CDN市场有望实现强劲增长。这对 正在该市场抢占份额的CDN供应商、媒体公司和电信公司有何意义，则仍有待观察。 2020科技、传媒和电信行业预测 93 尾注 1. Mordor Intelligence, Content delivery network (CDN) market - growth, trends, and forecast (2019 - 2024), Research and Markets, May 2019. 2. Cisco, Cisco Visual Networking Index: Forecast and trends, 2017–2022 white paper, February 27, 2019. 3. Eric Limer, “This box can hold an entire Netflix,” Gizmodo, July 23, 2014. 4. Netflix, “Open Connect appliances,” accessed October 11, 2019. 5. Duncan Stewart, “My antennae are tingling: Terrestrial TV’s surprising staying power,” TMT Predictions 2020, Deloitte Insights, December 9, 2020. 6. Cam Cullen, “Sandvine releases 2019 global internet phenomena report,” Sandvine, September 10, 2019. 7. Cam Cullen, “Global internet phenomena report: Netflix is approximately 15 per cent of worldwide downstream traffic,” Sandvine, September 28, 2018. 8. Todd Spangler, “Netflix eats up 15% of all internet downstream traffic worldwide (study),” Variety, October 2, 2018. 9. 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