5G和4G的本質區(qū)別是什么
隨著5G牌照的發(fā)放,運營商加快了5G建設和商用的步伐。國家高度重視5G建設,各地政府紛紛出臺相關政策支持5G建設,力爭建成全國領先的5G網(wǎng)絡,率先實現(xiàn)5G商用。5G比想象中來得更快,除基站外,終端產(chǎn)品也即將規(guī)模亮相。然而5G的技術特性決定了其建設難度高,為建設進度帶來了空前挑戰(zhàn)。
5G主要技術特征決定5G網(wǎng)絡建設的根本變化
5G和4G的根本區(qū)別是什么?僅僅是網(wǎng)速快一點?這是對5G狹隘的認識。事實上,5G具備三個典型特征。
高速度
網(wǎng)絡速度提升,用戶體驗與感受才會有較大提高,面對VR/超高清視頻業(yè)務時網(wǎng)絡才能不受限制,對網(wǎng)絡速度要求很高的業(yè)務才能被廣泛推廣和使用。
泛在網(wǎng)
隨著業(yè)務的發(fā)展,網(wǎng)絡業(yè)務需要無所不包、廣泛存在。如此一來才能支持更加豐富的業(yè)務,才能在復雜的場景中使用。泛在網(wǎng)在廣泛覆蓋和縱深覆蓋兩個層面給網(wǎng)絡建設帶來了巨大影響。
廣泛是指人類生活的各個地方需要廣覆蓋,如果覆蓋5G,可以大量部署傳感器,進行環(huán)境、空氣質量甚至地貌變化、地震的監(jiān)測,將非常有價值。
縱深是指雖然已經(jīng)有網(wǎng)絡部署,但是需要進行更高品質的深度覆蓋。5G的到來,可把以前網(wǎng)絡品質不好的衛(wèi)生間、地下停車庫等區(qū)域都用5G網(wǎng)絡深度覆蓋。
一定程度上,泛在網(wǎng)比高速度更重要。單建一個覆蓋面積少、高速的網(wǎng)絡,并不能保證5G的服務與體驗,而泛在網(wǎng)才是5G體驗的根本保證。
低時延
5G應用的新場景包括無人駕駛、工業(yè)自動化的高可靠連接。人與人之間進行信息交流,可以接受140ms的時延,但140ms的時延難以滿足無人駕駛、工業(yè)自動化的要求。5G對于時延的最低要求是1ms,甚至更低。
因此,5G不僅比4G多了1G,它既繼承了4G移動通信的大部分特質,也在其基礎上有了根本的變革和演進。
制約當前5G建設的主要因素?
變革與挑戰(zhàn):大規(guī)模智能天線的應用加大配套改造難度
為實現(xiàn)5G的高帶寬,大規(guī)模智能天線成為標配,5G AAU集成了天線和RRU。根據(jù)目前發(fā)布產(chǎn)品的情況來看,64T64R、192振子的配置將成為運營商主要的設備形態(tài),可為網(wǎng)絡帶來4~32倍的數(shù)據(jù)提速,但在技術升級變革的同時也給工程建設帶來了巨大的挑戰(zhàn)。相比原有的4G設備,5G AAU在重量和設備的迎風面積上均有所增加,所有主流廠家的AAU重量都在40kg以上,這樣就導致現(xiàn)有70%以上的塔桅不能滿足建設要求,同時由于5G AAU的設備類型會將重量集中在抱桿上部,對于樓頂站的承重建設要求較高,由此增加了配套改造成本,也加長了建設周期。目前主流5G AAU的參數(shù)如表1所示。
表1 ?當前主流5G主設備AAU參數(shù)對照表
規(guī)劃與現(xiàn)實:超密集組網(wǎng)加大站址獲取難度
由于無線信號頻率越高,傳播損耗越大,覆蓋距離越短,所以5G如果想要達到與4G同樣的覆蓋效果,需要建設更多的基站;同時,考慮到5G重點應用于VR/AR等高帶寬業(yè)務,要求網(wǎng)絡速率達到100M甚至更高,業(yè)務熱點區(qū)域的密集組網(wǎng)將是解決容量需求的主要手段,因此相比原4G組網(wǎng),整體的站點規(guī)模將提升2~4倍。
由于5G基站的數(shù)量遠大于4G基站,無論是既有網(wǎng)絡的改造還是新建網(wǎng)絡都需要大量的新站址資源,因此,在5G網(wǎng)絡建設中,站址選擇也成為一大難題。目前三大運營商2G/3G/4G多種資源同時運營,考慮到共建共享,多數(shù)桿塔的天面資源已經(jīng)用完,由于業(yè)主協(xié)調等因素,現(xiàn)有的部分樓面站址資源也面臨無法利用的情況,基于對站址結構和連續(xù)覆蓋需求的考慮,勢必引入大量的新址新建站來彌補覆蓋空洞。從某城市4G一期和5G一期建設規(guī)劃站址統(tǒng)計來看,5G新址站的比例明顯提高,如表2所示。
表2 ?4G/5G新址站建設比例
從上表可以看出5G的新址站是4G的3倍以上,這對物業(yè)選址提出了更高的要求,無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)。
機會與博弈:如何平衡廣闊的前景和巨大的投入
每一個新技術的到來都會催生一大批新興產(chǎn)業(yè),5G又會給整個移動互聯(lián)網(wǎng)帶來哪些影響?據(jù)估算,到2030年5G連接將超過10000億個,5G行業(yè)產(chǎn)值超過4萬億美元,相當于再造一個日本或德國。5G在智慧醫(yī)療、智慧城市、無人駕駛、工業(yè)自動化、4K/8K超高清等多個垂直行業(yè)將被廣泛應用。5G正以前所未有的速度改變社會,重構我們的想象。
屆時5G發(fā)展起來,哪些公司最受益?在這場盛宴中,電信運營商和設備供應商無疑是最大的受益者。然而建設5G的巨額投入與初期業(yè)務收入不確定性的矛盾也無法回避。5G網(wǎng)絡想要達到與4G相當?shù)母采w效果,則5G基站數(shù)量不應少于4G基站的數(shù)量。以中國移動為例,當前全國4G基站數(shù)約245萬個,按照5G單站投資38萬元估算,如表3所示,建設245萬個基站至少需要投入9310億元,這是一個極其龐大的數(shù)字,約相當于中國移動集團9年的凈利潤之和。因此,目前既不能因為目前5G終端及業(yè)務應用不成熟而停下5G建設的步伐,也不能盲目地加大5G建設投資,以免造成投資效率低下和資源浪費。
表3 ?5G單站點投資估算
謊言與真相:5G能效高不等于功耗低
5G要支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用,就必須對功耗提出要求。5G技術的泛連接要求5G具備比4G更高的能效,傳送單位信息所消耗的能量比4G低一個數(shù)量級,或者說單位能量所傳送的信息增加了一個數(shù)量級。能效高是否意味著5G比4G更節(jié)能?如果這樣想就大錯特錯。5G基站在發(fā)射功率、帶寬、用戶連接數(shù)等方面較4G有了很大的提升,相同業(yè)務負荷下(5G傳送的信息比4G高一個數(shù)量級),5G基站能耗較4G會大幅提升,根據(jù)某運營商省公司對主流設備廠家4G/5G設備的基站功耗對比測試,見表4,可以看出,5G基站的單站功耗大約是4G單站的2.5~3.5倍,目前單站滿載功率近3800W,AAU功耗增加是5G功耗增加的主要原因。
表4? 5G 設備功率實測
5G基站功耗和數(shù)量急劇增加,電源的供應問題已經(jīng)成為最大難題,如何低成本地建設低能耗、高可靠和智能化的能源網(wǎng)絡,成為通信能源產(chǎn)業(yè)的全新命題。
如何破解當前5G建設困局?
政府主導大局:進一步開放公共建筑降低電力成本
抓住政府高度重視5G建設的契機,運營商應與政府相關部門進行溝通協(xié)調,及時上報5G基站需求,合理利用政府資源,解決運營商5G基站選址難、進場難、電費貴的問題。具體舉措如下。
公共建筑免費開放:省級機關、事業(yè)單位、學校、醫(yī)院、國有企業(yè)要做表率,除法律法規(guī)明確規(guī)定不得開放的地方外,公共建筑應當免費開放。省國資委協(xié)調國有企業(yè)、省教育廳協(xié)調學校、省衛(wèi)生健康委協(xié)調醫(yī)院、省交通運輸廳協(xié)調交通運營企業(yè)開放公共基礎設施。
減免通信基站租金:省機場集團、省交通集團、地鐵集團等單位大力支持5G基站建設,盡量減免通信基站租金;整合各類桿塔資源,推進“一桿多用”智慧桿塔建設和改造;加強用電用地等資源要素保障,推動基站直供電改造,降低用電成本;開放公共建筑與物業(yè)資源。
轉供電改直供電:省發(fā)展改革委同電網(wǎng)等單位抓緊研究制定全省5G基站轉供電改直供電實施方案,出臺降低通信基站用電成本的政策措施。
單位電價優(yōu)惠:推動全省通信基站用電納入一般商業(yè)用電,享受峰谷電價優(yōu)惠。
加強共建共享:聯(lián)合共創(chuàng)未來
各運營商在建立5G基站建設及其配套站址、機房、管道等統(tǒng)籌建設和開放共享機制,編制5G基站建設規(guī)劃。
通信配套設施與主體建筑同步建設:5G網(wǎng)絡建設需要更多的通信管廊、站址、機房、電源等配套設施,需要與主體建設同步規(guī)劃、同步建設、同步驗收。
加大通信管道共享力度:省通信管理局要進一步探索“共網(wǎng)共用、共建共享”的建設運維模式,推動電信運營企業(yè)間加大通信管道共享力度。
加強新產(chǎn)品研發(fā):確保技術領先
用新技術來為工程建設保駕護航,要求主設備廠家開發(fā)出更加豐富的產(chǎn)品形態(tài)、更先進的技術,給不同場景下5G建設提供更多的選擇,降低建設難度,提升設備能效。
加強參數(shù)調控降低能耗:后續(xù)可在低話務時段,通過關閉部分射頻通道下行功率的方式來節(jié)省能耗。當AAU監(jiān)測到下行符號發(fā)送時刻沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時,可臨時關閉PA,節(jié)省PA靜態(tài)功耗,當監(jiān)測到有業(yè)務時采用智能喚醒的方式,這樣可最大限度優(yōu)化能耗,提升5G基站能源利用效率。
推進C-RAN組網(wǎng):以C-RAN為目標,按照一次規(guī)劃、分步實施為原則,開展5G組網(wǎng)架構規(guī)劃;統(tǒng)籌考慮5G基站建設與4G搬遷改造,實現(xiàn)4G/5G C-RAN組網(wǎng),可有效降低運營維護成本。
加快雙通道AAU研發(fā):常規(guī)64T64R AAU集成了天線和RRU,體積大、重量重使得AAU的安裝場景嚴重受限。為解決排氣管、美化空調、射燈天線等特殊場景覆蓋站點,需要加快推出體積小、易于靈活部署的雙通道AAU產(chǎn)品方案,以滿足日益增加的特殊場景建設需求。
做好4G/5G協(xié)同:平衡好4G/5G的資源投放、網(wǎng)絡建設及優(yōu)化工作,加大推進1800MHz FDD建設力度;強化精細管理,通過現(xiàn)網(wǎng)能力挖潛、資源動態(tài)調度、4G/5G共模部署等手段,有效支撐業(yè)務發(fā)展。?
結束語
5G網(wǎng)絡建設不可能一蹴而就,在建網(wǎng)初期可以根據(jù)覆蓋地區(qū)的實際情況,采用“一步規(guī)劃,分步實施”的方案,合理把控建設節(jié)奏。5G建設過程中,要充分利用好當前的有利政策,重點攻克選址難、進場難、電費貴等關鍵制約因素,同時運營商還可考慮基站共建共享,以降低5G網(wǎng)絡的站址選取難題和總體費用。