中职生的专题报告500字深网丨行业热情高涨运营商却不紧不慢 5G基站建设有哪些挑战?科技

2020-02-10

[摘要]2019年中国移动、中国联通和中国电信的5G总投资在310亿左右,中职生的专题报告500字远低于4G和3G商用元年的投入。三大运营商整体业绩下滑以及5G商用前景尚不明朗,另一方面,建设5G网络核心的5G基站本身面临的诸多挑战,同样是三大运营商未能完全放开部署的重要原因。

腾讯《深网》作者 马关夏

距离天安门西北约35公里,北京西六环附近的温阳路上,无人驾驶试验车频繁驶过。尽管就像驶入低谷的无人驾驶行业一样,这些车顶架着通信装置的试验车,外观看起来和几年前并没有太大的变化,但是这些车辆所使用的通信方式却已经有了巨大的进步:从4G跨入到了5G。

无人驾驶试验车的通信信号来源于路旁的5G基站。2018年3月,温阳路被北京市交管局化为首批自动驾驶车辆测试道路,此后不久,北京市第一座5G通信基站稻香湖站也率先在温阳路建成开通。目前,在温阳路及周边不到10公里的无人驾驶测试路段上,已经架设了近20座5G基站,而这些密集的5G基站也为无人驾驶试验车的测试提供了保障。

无人驾驶对5G基站的需求也反应了目前行业对5G商用的急迫。在被称为5G商用元年的2019年,包括无人驾驶厂商、各大手机品牌以及通信设备制造商等在内的行业公司都跃跃欲试,纷纷发布了各自的5G产品或解决方案,并誓言自己在5G时代大有可为。

然而,相较于高涨的行业热情,作为5G网络建设方的运营商却不紧不慢。在5G投资方面,年初,三大运营商均表示,将根据今年5G规模试验的结果再决定明年是否扩大投资。根据规划,2019年中国移动、中国联通和中国电信的5G总投资在310亿左右,远低于4G和3G商用元年的投入。尽管5G商用牌照的发放加速了5G红利的释放,但从三大运营商最新的表态来看,目前,国内5G网络建设仍在缓慢而有序的推进中。

5G网络建设略显缓慢,一方面有三大运营商整体业绩下滑以及5G商用前景尚不明朗的背景,但另一方面,建设5G网络核心的5G基站本身面临的诸多挑战,同样是三大运营商未能完全放开部署的重要原因。

温阳路上测试中的无人驾驶车

5G基站建设挑战在哪?

在6月26日举行的2019上海世界移动通信大会上,中国移动、中国联通和中国电信三大运营商纷纷发布了5G建网和布局的最新进展。

中国移动董事长杨杰宣布,2019年中国移动将在全国范围内建设超过5万个5G基站,在超过50个城市实现5G商用服务;2020年,将进一步扩大网络覆盖范围,在全国所有地级以上城市城区提供5G商用服务。

中国电信董事长柯瑞文表示,在5G建设初期,中国电信将在全国40个城市建设NSA/SA混合组网的网络,提供5G服务,同时,力争在2020年率先全面启动5G SA的网络。中国联通总经理李国华则透露,联通今年将在40个城市建设5G试验网络,搭建各种行业应用场景。

结合三大运营商的最新表态,业内普遍预计,2019年三大运营商将在全国建成10万到15万座5G基站。而从城市来看,截止目前,宣布将在今年年底前建成超过1万座5G基站的城市有北京、上海、深圳和成都。考虑到在最早进行5G商用的韩国,仅在首尔周边就已建成了超过5万座5G基站,仍无法实现5G信号的完全覆盖,1万座基站远无法满足上述城市正常的5G商用。

5G基站建设本身面临的诸多挑战,是三大运营商未能完全放开部署5G网络的重要原因。相比于4G网络,5G通信系统的各项设计指标和性能都有大幅提升,5G基站设备单站处理能力比4G基站提升了数十倍以上,这就自然增加了5G基站的建设难度。

5G基站使用高频频段电磁波通信,电磁波的一个显著特点是:频率越高波长越短,在传播介质中的衰减也越大。相较于4G基站,5G基站的传输距离大幅缩短,覆盖能力也大幅减弱,覆盖同一个区域需要的5G基站数量将大大超过4G基站。

据中国工程院院士邬贺铨预计,学生专题报告怎么写5G组网需要的基站的数量将是4G的4到5倍。基站需求的增加,一方面意味着运营商需要向通信设备商支付更多的采购费用,另一方面也意味着基站建成后,运营商需要支付更高的运营成本。

以占运营商总运营成本的15%的电费为例。据《深网》了解,在移动通信网络中,能耗主要集中在基站、传输、电源和机房空调等部分。其中,基站是整个移动通信网络能耗的主要来源,占整个网络能耗的80%以上。在基站中,AAU(有源天线单元)、散热系统等能耗较大,BBU(负责处理计算的基带单元)的功耗相对较小。

5G基站功耗大小,各厂商的数据不一,但总体上相较于4G基站均有不同程度的上升。一位业内人士向《深网》透露,5G基站功耗可能达到4G基站的3倍。据调研机构EJL Wireless Research透露,5G基站能耗上升,部分原因是引入了Massive MIMO(多天线技术),4G基站主要采用4T4R MIMO,而5G基站则采用了64T64R MIMO,这增加了基站总功耗。

更多的基站、更高的功耗,将导致运营商电费支出的指数级增长。而且,由于5G基站的高能耗,运营商在建设的过程中还将面临需要为基站重新引电等新的问题。

此外,5G基站建设还面临其他配套设施改造的问题。在5G时代,基站上的挂靠的天线(负责线缆上导行波和空气中空间波之间转换的单元)和RRU(负责射频处理的单元)被整合成了AAU(有源天线单元),细长类型的2G、3G、4G设备变成了矮胖型的5G设备,5G设备的重量相比于4G设备更重了。

据《深网》从华为北京研发总部5G展厅了解到,华为5G设备重40公斤左右。如果以每座基站需要三台设备,且均安装有三家运营商的设备计算,那么每座5G基站需要承重360公斤以上,这给一些现有的基站设施带来了挑战。

华为5G基站设备

5G基站建设 瞄准降成本

国际标准化组织3GPP定义了5G三大应用场景包括eMBB(增强移动宽带),mMTC(海量机器类通信)和uRLLC(超可靠低时延)。而对于5G网络的部署架构,3GPP则定义了非独立组网(NSA)和独立组网(SA)两种标准选项,NSA仅能支持eMBB的业务场景,SA则主要能支持mMTC和uRLLC的业务场景。

业内关于SA/NAS前景的共识是:SA是未来趋势。工业和信息化部部长苗圩此前对媒体表示,将来20%左右的5G设施将用于人和人之间的通讯(eMBB场景),80%用于物和物,物和人之间的通讯,也就是物联网,比如未来的无人驾驶汽车(mMTC和uRLLC场景)。换句话说,SA具有更大的商用想象空间。

不过主要受限于成本原因,运营商在5G基站建设初期将主要围绕NSA展开。华为5G产品线相关负责人近日对《深网》表示,“NSA不是5G的必经阶段,运营商可以从一开始就选择部署SA。但是NSA可以利用原有4G的核心网,控制5G初始投资,所以很多运营商一开始选择NSA方式部署5G。”

5G NSA能从原有的4G基站直接升级改造而来。公开数据显示,到2018年底三大运营商4G基站总数超过了372万个,其中中国移动约占一半,中国联通、中国电信各约占1/4。改造这些现存的4G基站,能在很大程度上降低运营商初期在5G基站建设上的投入成本。

除了选择从更为经济的5G组网方式外,运营商也将从基站本身成本的入手,包括选择更便宜的基站和建设更多的微基站。

上述华为5G产品线相关负责人向《深网》透露,“华为已经研究出5G极简产品和解决方案,可以支持多频段、多制式高度集成在一个基站产品中,所以运营商只需要将原来的基站进行升级,不仅可以提供超大的容量以及与4G基站相同的覆盖,还可以同时兼容2G、3G、4G和5G多个制式和多个频段,无需新增站点和基站。”但对于该产品的具体形态以及运营商是否会大规模使用的问题,《深网》暂未得到答复。

基站分为微基站和宏基站,室外常见以铁塔方式存在的基站为宏基站,而经常出现于部分城区和室内的基站为微基站。5G时代,由于5G宏基站覆盖面积更小,且5G信号的穿透力不如4G信号等特性,运营商无论从控制成本还是提高网络覆盖效果方面考虑,都将更大规模的使用5G微基站。

此外,运营商也将在5G网络的部署形态上选用更经济的方案,如C-RAN(集中化无线接入网)。C-RAN是中国移动在4G时代开发的集中化网络部署方案,其本质是通过集中化的部署方式,减少基站机房数量,减少能耗,并采用协作化、云化技术,实现资源共享和动态调度,提高频谱效率,达到低成本、高带宽和灵活运营的目的。

据中国移动研究院此前透露,C-RAN集中化部署已经成熟。中国移动对成都、太原、深圳和珠海几个C-RAN试点城市的调研数据显示,引入C-RAN可以大幅度降低OPEX(管理支出)和CAPEX(资本性支出),其中OPEX的降低可以达到50%,CAPEX则可以降低15%。

在4G时代,C-RAN带来巨大的成本削减,受到了运营商的欢迎和追捧,而到了基站建设成本更高的5G时代,这种集中化的方式也受到了各家运营商更多的重视。中国移动此前曾多次召开C-RAN相关的技术研讨会,而在2019上海世界移动通信大会期间,中国移动研究院网络与IT技术研究所副所长李晗公开提到“5G(网络部署)主体为C-RAN架构”。

温阳路旁中国联通的5G基站

5G基站设施 共建共享是趋势

5G时代基站更集,基站的建设和运营成本也更高,如果以传统的基站建设方式,三大运营商分别建设各自的基站设施,那么5G网络的部署进度将会被建设成本严重拖累。运营商5G基站设施的共建共享就尤为重要。

4G时代,中国铁塔很好的解决了三大运营商铁塔等基站设施重复建设的问题,不过由于运营商基站密度和用户分布不同,4G基站设施的共建共享效果并不算理想。到了5G时代,三大运营商采用统一制式,而且在5G建设初期采用的NSA组网方式需要4G和5G双链接,三大运营商各自单独采购通信设备,再共建共享铁塔等5G基站设施就完全具有可能性。

最新的数据显示,中国铁塔已协同支撑运营商在全国范围内建设了超过10000个5G试点站。据中国工程院院士邬贺铨此前介绍,中国铁塔已储备超千万级的站址资源,以及自有超过196万的存量站址资源,全力支撑5G低成本快速布网。

事实上,包括铁塔在内的5G基站设施的共建共享已成为加速5G组网的必然趋势。横向对比处在5G第一梯队的美国、韩国和日本来看:

在美国,由于基站站址获取和铁塔租赁成本极高,在4G时代就出现了大量的路灯和电线杆等共享资源,而据媒体报道,美国目前已建成的数千个5G新基站,基本都安装在路灯和电线杆等公共基础设施上;

韩国科技信息通信部在2018年4月曾发文表示,由于城市空间有限,SK、KT和LG U+三家韩国运营商将共建共享5G网络,以加速5G部署、有效利用资源、减少重复投资;

在日本,5G之前就已积累了各种共享站点,为了最大限度的节约5G建设投资,日本东京电力公司(TEPCO)提出向运营商开放电力杆塔资源,日本电报电话公司(NTT)则提出与KDDI、软银这两家日本电信运营商共享5G基站。

而在国内,工信部于今年6月5日正式出台《关于2019年推进电信基础设施共建共享的实施意见》,提出以提高存量资源共享率为出发点建设5G基站,除了开发原有基站存量外,还将利用路灯杆和监控杆等公用设施开展5G基站(特别是微基站)建设,以期在短时间内能够在重点区域实现覆盖。

地方政府也纷纷出台相关政策支持5G基站设施建设:4月,浙江省发布《浙江省人民政府关于加快推进5G产业发展的实施意见》,提出各级政府要在土地、电力接引、能耗指标、市政设施等资源要素上给予重点保障,免费开放办公楼宇、绿地资源、杆塔等,支持5G基站建设;

5月,广东省发布《广东省加快5G产业发展行动计划(2019-2022年)》,提出免费开放公共建筑和杆塔等资源支持5G基站建设,禁止任何单位或个人在基站建设和运行维护中违规收取额外费用;

6月,河南省发布《关于加快推进5G网络建设发展的通知》,提出推进移动通信基站塔(杆)资源与社会塔(杆)资源双向开放共享,保障5G基站建设用地,推动公共区域向5G基站建设开放等。

各地的政策大同小异,核心都是通过鼓励基站设施的共建共享以及社会公共资源的开放,降低5G基站的建设成本,从而加速5G网络的部署进度。

“4G改变生活,5G改变社会”,从5G应用的角度来看,5G网络部署已不再仅仅是三大运营商的问题,它既需要三家运营商在基站设施建设上的共享共建,也需要社会公共资源的充分供给。

运营商需要找到新的应用场景

据中国联通网络技术研究院等机构预测,到2024年,中国5G用户将突破10亿户,渗透将达到90%以上。而在未来五年,中国的5G市场将达到万亿元的规模,成为全球最大的5G市场。5G巨大的商业前景不言自明,但正如前文所述,高昂的网络部署成本是首要问题。

6月26日,GSMA(全球移动通信系统协会)发布的《移动经济》系列亚太版报告显示,亚洲运营商计划在2018至2025年间投入3700亿美元构建新的5G网络,其中仅中国一个国家就预计将为5G投资1840亿美元。而6月28日下午,工信部原部长李毅中在金融界2019夏季达沃斯之夜暨智享+科技高峰论坛上表示,预计5G全国布网需要600万个基站,投资1.2-1.5万亿。

万亿级别5G建设的投资主体是三大运营商,而主要的投资费用是以基站建设为主的网络部署。尽管运营商可以采用多种方式降低建设成本,但面对万亿元级别的资本投入,节流的同时,开源也同样主要。

当前,三大运营商还在4G网络建成回本的阶段,新的网络资费标准也让运营商的业绩在不同程度上承压。考虑到先期采用NSA组网方式的5G网络仅能支持面向eMBB(增强移动宽带)场景,面向C端的流量生意还是运营商先期的主流。但4G时代,运营商之间低资费的流量竞争就已趋于白热化,单纯向个人用户售卖流量已经不足以支撑运营商的5G建设成本,三大运营商亟需寻找新的增长空间。

中国移动董事长杨杰在2019上海世界移动通信大会上表示,5G ≠4G+1G,他透露中国移动将投300亿设立5G联合创立基金,首期规模为70~100亿元,在视频应用等生态方面,将投入30亿元。

而华为5G产品线相关负责人也向《深网》透露“华为也在积极联合运营商、产业组织和优质企业,探索5G时代的行业应用,发现新的商业机会,提升5G产业经济空间。”

值得注意的是,三家运营商的5G网络建设将首先从数据网络消费热点区域开始,而非全面铺开。工信部信息发展司司长、新闻发言人闻库此前在例行新闻发布会上曾表示,5G的建网和运营路径,将遵循:“先从热点地区,需求大的地方启动,再逐步外扩”的路径。中国工程院院士邬贺铨在此前接受《财约你》采访时也表示,5G基站建设将从北京、上海、深圳等地区率先铺开,其中很重要的原因是这些地区有丰富的应用场景。

5G网络部署将从NSA开始,逐步过渡到SA,而应用场景也将从主要面向C端流量用户的eMBB(增强移动宽带),转换到主要面向B端用户的mMTC(海量机器类通信)和uRLLC(超可靠低时延)。随着5G网络的逐步部署,运营商对5G商业模式的探索,也亟需从单纯的数据流量服务转向低时延、高可靠、大连接等多元化的应用场景。

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