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行業(yè)熱情高漲運營商卻不緊不慢,5G基站建設(shè)有哪些挑戰(zhàn)?

2019-07-09 09:24 馬關(guān)夏
關(guān)鍵詞:運營商5G基站

導(dǎo)讀:三大運營商整體業(yè)績下滑以及5G商用前景尚不明朗,另一方面,建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)核心的5G基站本身面臨的諸多挑戰(zhàn),同樣是三大運營商未能完全放開部署的重要原因。

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圖片來自“東方IC”

2019年中國移動、中國聯(lián)通和中國電信的5G總投資在310億左右,遠(yuǎn)低于4G和3G商用元年的投入。三大運營商整體業(yè)績下滑以及5G商用前景尚不明朗,另一方面,建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)核心的5G基站本身面臨的諸多挑戰(zhàn),同樣是三大運營商未能完全放開部署的重要原因。

北京西六環(huán)附近的溫陽路上,無人駕駛試驗車頻繁駛過。盡管就像駛?cè)氲凸鹊臒o人駕駛行業(yè)一樣,這些車頂架著通信裝置的試驗車,外觀看起來和幾年前并沒有太大的變化,但是這些車輛所使用的通信方式卻已經(jīng)有了巨大的進(jìn)步:從4G跨入到了5G。

無人駕駛試驗車的通信信號來源于路旁的5G基站。2018年3月,溫陽路被北京市交管局化為首批自動駕駛車輛測試道路,此后不久,北京市第一座5G通信基站稻香湖站也率先在溫陽路建成開通。目前,在溫陽路及周邊不到10公里的無人駕駛測試路段上,已經(jīng)架設(shè)了近20座5G基站,而這些密集的5G基站也為無人駕駛試驗車的測試提供了保障。

無人駕駛對5G基站的需求也反應(yīng)了目前行業(yè)對5G商用的急迫。在被稱為5G商用元年的2019年,包括無人駕駛廠商、各大手機(jī)品牌以及通信設(shè)備制造商等在內(nèi)的行業(yè)公司都躍躍欲試,紛紛發(fā)布了各自的5G產(chǎn)品或解決方案,并誓言自己在5G時代大有可為。

然而,相較于高漲的行業(yè)熱情,作為5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方的運營商卻不緊不慢。在5G投資方面,年初,三大運營商均表示,將根據(jù)今年5G規(guī)模試驗的結(jié)果再決定明年是否擴(kuò)大投資。根據(jù)規(guī)劃,2019年中國移動、中國聯(lián)通和中國電信的5G總投資在310億左右,遠(yuǎn)低于4G和3G商用元年的投入。盡管5G商用牌照的發(fā)放加速了5G紅利的釋放,但從三大運營商最新的表態(tài)來看,目前,國內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)仍在緩慢而有序的推進(jìn)中。

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)略顯緩慢,一方面有三大運營商整體業(yè)績下滑以及5G商用前景尚不明朗的背景,但另一方面,建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)核心的5G基站本身面臨的諸多挑戰(zhàn),同樣是三大運營商未能完全放開部署的重要原因。

溫陽路上測試中的無人駕駛車

5G基站建設(shè)挑戰(zhàn)在哪?

在6月26日舉行的2019上海世界移動通信大會上,中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三大運營商紛紛發(fā)布了5G建網(wǎng)和布局的最新進(jìn)展。

中國移動董事長楊杰宣布,2019年中國移動將在全國范圍內(nèi)建設(shè)超過5萬個5G基站,在超過50個城市實現(xiàn)5G商用服務(wù);2020年,將進(jìn)一步擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍,在全國所有地級以上城市城區(qū)提供5G商用服務(wù)。

中國電信董事長柯瑞文表示,在5G建設(shè)初期,中國電信將在全國40個城市建設(shè)NSA/SA混合組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò),提供5G服務(wù),同時,力爭在2020年率先全面啟動5G SA的網(wǎng)絡(luò)。中國聯(lián)通總經(jīng)理李國華則透露,聯(lián)通今年將在40個城市建設(shè)5G試驗網(wǎng)絡(luò),搭建各種行業(yè)應(yīng)用場景。

結(jié)合三大運營商的最新表態(tài),業(yè)內(nèi)普遍預(yù)計,2019年三大運營商將在全國建成10萬到15萬座5G基站。而從城市來看,截止目前,宣布將在今年年底前建成超過1萬座5G基站的城市有北京、上海、深圳和成都。考慮到在最早進(jìn)行5G商用的韓國,僅在首爾周邊就已建成了超過5萬座5G基站,仍無法實現(xiàn)5G信號的完全覆蓋,1萬座基站遠(yuǎn)無法滿足上述城市正常的5G商用。

5G基站建設(shè)本身面臨的諸多挑戰(zhàn),是三大運營商未能完全放開部署5G網(wǎng)絡(luò)的重要原因。相比于4G網(wǎng)絡(luò),5G通信系統(tǒng)的各項設(shè)計指標(biāo)和性能都有大幅提升,5G基站設(shè)備單站處理能力比4G基站提升了數(shù)十倍以上,這就自然增加了5G基站的建設(shè)難度。

5G基站使用高頻頻段電磁波通信,電磁波的一個顯著特點是:頻率越高波長越短,在傳播介質(zhì)中的衰減也越大。相較于4G基站,5G基站的傳輸距離大幅縮短,覆蓋能力也大幅減弱,覆蓋同一個區(qū)域需要的5G基站數(shù)量將大大超過4G基站。

據(jù)中國工程院院士鄔賀銓預(yù)計,5G組網(wǎng)需要的基站的數(shù)量將是4G的4到5倍?;拘枨蟮脑黾?,一方面意味著運營商需要向通信設(shè)備商支付更多的采購費用,另一方面也意味著基站建成后,運營商需要支付更高的運營成本。

以占運營商總運營成本的15%的電費為例。據(jù)《深網(wǎng)》了解,在移動通信網(wǎng)絡(luò)中,能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機(jī)房空調(diào)等部分。其中,基站是整個移動通信網(wǎng)絡(luò)能耗的主要來源,占整個網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。在基站中,AAU(有源天線單元)、散熱系統(tǒng)等能耗較大,BBU(負(fù)責(zé)處理計算的基帶單元)的功耗相對較小。

5G基站功耗大小,各廠商的數(shù)據(jù)不一,但總體上相較于4G基站均有不同程度的上升。一位業(yè)內(nèi)人士向《深網(wǎng)》透露,5G基站功耗可能達(dá)到4G基站的3倍。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)EJL Wireless Research透露,5G基站能耗上升,部分原因是引入了Massive MIMO(多天線技術(shù)),4G基站主要采用4T4R MIMO,而5G基站則采用了64T64R MIMO,這增加了基站總功耗。

更多的基站、更高的功耗,將導(dǎo)致運營商電費支出的指數(shù)級增長。而且,由于5G基站的高能耗,運營商在建設(shè)的過程中還將面臨需要為基站重新引電等新的問題。

此外,5G基站建設(shè)還面臨其他配套設(shè)施改造的問題。在5G時代,基站上的掛靠的天線(負(fù)責(zé)線纜上導(dǎo)行波和空氣中空間波之間轉(zhuǎn)換的單元)和RRU(負(fù)責(zé)射頻處理的單元)被整合成了AAU(有源天線單元),細(xì)長類型的2G、3G、4G設(shè)備變成了矮胖型的5G設(shè)備,5G設(shè)備的重量相比于4G設(shè)備更重了。

據(jù)《深網(wǎng)》從華為北京研發(fā)總部5G展廳了解到,華為5G設(shè)備重40公斤左右。如果以每座基站需要三臺設(shè)備,且均安裝有三家運營商的設(shè)備計算,那么每座5G基站需要承重360公斤以上,這給一些現(xiàn)有的基站設(shè)施帶來了挑戰(zhàn)。

5G基站建設(shè),瞄準(zhǔn)降成本

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP定義了5G三大應(yīng)用場景包括eMBB(增強(qiáng)移動寬帶),mMTC(海量機(jī)器類通信)和uRLLC(超可靠低時延)。而對于5G網(wǎng)絡(luò)的部署架構(gòu),3GPP則定義了非獨立組網(wǎng)(NSA)和獨立組網(wǎng)(SA)兩種標(biāo)準(zhǔn)選項,NSA僅能支持eMBB的業(yè)務(wù)場景,SA則主要能支持mMTC和uRLLC的業(yè)務(wù)場景。

業(yè)內(nèi)關(guān)于SA/NAS前景的共識是:SA是未來趨勢。工業(yè)和信息化部部長苗圩此前對媒體表示,將來20%左右的5G設(shè)施將用于人和人之間的通訊(eMBB場景),80%用于物和物,物和人之間的通訊,也就是物聯(lián)網(wǎng),比如未來的無人駕駛汽車(mMTC和uRLLC場景)。換句話說,SA具有更大的商用想象空間。

不過主要受限于成本原因,運營商在5G基站建設(shè)初期將主要圍繞NSA展開。華為5G產(chǎn)品線相關(guān)負(fù)責(zé)人近日對《深網(wǎng)》表示,“NSA不是5G的必經(jīng)階段,運營商可以從一開始就選擇部署SA。但是NSA可以利用原有4G的核心網(wǎng),控制5G初始投資,所以很多運營商一開始選擇NSA方式部署5G?!?/p>

5G NSA能從原有的4G基站直接升級改造而來。公開數(shù)據(jù)顯示,到2018年底三大運營商4G基站總數(shù)超過了372萬個,其中中國移動約占一半,中國聯(lián)通、中國電信各約占1/4。改造這些現(xiàn)存的4G基站,能在很大程度上降低運營商初期在5G基站建設(shè)上的投入成本。

除了選擇從更為經(jīng)濟(jì)的5G組網(wǎng)方式外,運營商也將從基站本身成本的入手,包括選擇更便宜的基站和建設(shè)更多的微基站。

上述華為5G產(chǎn)品線相關(guān)負(fù)責(zé)人向《深網(wǎng)》透露,“華為已經(jīng)研究出5G極簡產(chǎn)品和解決方案,可以支持多頻段、多制式高度集成在一個基站產(chǎn)品中,所以運營商只需要將原來的基站進(jìn)行升級,不僅可以提供超大的容量以及與4G基站相同的覆蓋,還可以同時兼容2G、3G、4G和5G多個制式和多個頻段,無需新增站點和基站?!钡珜τ谠摦a(chǎn)品的具體形態(tài)以及運營商是否會大規(guī)模使用的問題,《深網(wǎng)》暫未得到答復(fù)。

基站分為微基站和宏基站,室外常見以鐵塔方式存在的基站為宏基站,而經(jīng)常出現(xiàn)于部分城區(qū)和室內(nèi)的基站為微基站。5G時代,由于5G宏基站覆蓋面積更小,且5G信號的穿透力不如4G信號等特性,運營商無論從控制成本還是提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果方面考慮,都將更大規(guī)模的使用5G微基站。

此外,運營商也將在5G網(wǎng)絡(luò)的部署形態(tài)上選用更經(jīng)濟(jì)的方案,如C-RAN(集中化無線接入網(wǎng))。C-RAN是中國移動在4G時代開發(fā)的集中化網(wǎng)絡(luò)部署方案,其本質(zhì)是通過集中化的部署方式,減少基站機(jī)房數(shù)量,減少能耗,并采用協(xié)作化、云化技術(shù),實現(xiàn)資源共享和動態(tài)調(diào)度,提高頻譜效率,達(dá)到低成本、高帶寬和靈活運營的目的。

據(jù)中國移動研究院此前透露,C-RAN集中化部署已經(jīng)成熟。中國移動對成都、太原、深圳和珠海幾個C-RAN試點城市的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,引入C-RAN可以大幅度降低OPEX(管理支出)和CAPEX(資本性支出),其中OPEX的降低可以達(dá)到50%,CAPEX則可以降低15%。

在4G時代,C-RAN帶來巨大的成本削減,受到了運營商的歡迎和追捧,而到了基站建設(shè)成本更高的5G時代,這種集中化的方式也受到了各家運營商更多的重視。中國移動此前曾多次召開C-RAN相關(guān)的技術(shù)研討會,而在2019上海世界移動通信大會期間,中國移動研究院網(wǎng)絡(luò)與IT技術(shù)研究所副所長李晗公開提到“5G(網(wǎng)絡(luò)部署)主體為C-RAN架構(gòu)”。

5G基站設(shè)施,共建共享是趨勢

5G時代基站更密集,基站的建設(shè)和運營成本也更高,如果以傳統(tǒng)的基站建設(shè)方式,三大運營商分別建設(shè)各自的基站設(shè)施,那么5G網(wǎng)絡(luò)的部署進(jìn)度將會被建設(shè)成本嚴(yán)重拖累。運營商5G基站設(shè)施的共建共享就尤為重要。

4G時代,中國鐵塔很好的解決了三大運營商鐵塔等基站設(shè)施重復(fù)建設(shè)的問題,不過由于運營商基站密度和用戶分布不同,4G基站設(shè)施的共建共享效果并不算理想。到了5G時代,三大運營商采用統(tǒng)一制式,而且在5G建設(shè)初期采用的NSA組網(wǎng)方式需要4G和5G雙鏈接,三大運營商各自單獨采購?fù)ㄐ旁O(shè)備,再共建共享鐵塔等5G基站設(shè)施就完全具有可能性。

最新的數(shù)據(jù)顯示,中國鐵塔已協(xié)同支撐運營商在全國范圍內(nèi)建設(shè)了超過10000個5G試點站。據(jù)中國工程院院士鄔賀銓此前介紹,中國鐵塔已儲備超千萬級的站址資源,以及自有超過196萬的存量站址資源,全力支撐5G低成本快速布網(wǎng)。

事實上,包括鐵塔在內(nèi)的5G基站設(shè)施的共建共享已成為加速5G組網(wǎng)的必然趨勢。橫向?qū)Ρ忍幵?G第一梯隊的美國、韓國和日本來看:

在美國,由于基站站址獲取和鐵塔租賃成本極高,在4G時代就出現(xiàn)了大量的路燈和電線桿等共享資源,而據(jù)媒體報道,美國目前已建成的數(shù)千個5G新基站,基本都安裝在路燈和電線桿等公共基礎(chǔ)設(shè)施上;

韓國科技信息通信部在2018年4月曾發(fā)文表示,由于城市空間有限,SK、KT和LG U+三家韓國運營商將共建共享5G網(wǎng)絡(luò),以加速5G部署、有效利用資源、減少重復(fù)投資;

在日本,5G之前就已積累了各種共享站點,為了最大限度的節(jié)約5G建設(shè)投資,日本東京電力公司(TEPCO)提出向運營商開放電力桿塔資源,日本電報電話公司(NTT)則提出與KDDI、軟銀這兩家日本電信運營商共享5G基站。

而在國內(nèi),工信部于今年6月5日正式出臺《關(guān)于2019年推進(jìn)電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的實施意見》,提出以提高存量資源共享率為出發(fā)點建設(shè)5G基站,除了開發(fā)原有基站存量外,還將利用路燈桿和監(jiān)控桿等公用設(shè)施開展5G基站(特別是微基站)建設(shè),以期在短時間內(nèi)能夠在重點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)覆蓋。

地方政府也紛紛出臺相關(guān)政策支持5G基站設(shè)施建設(shè):4月,浙江省發(fā)布《浙江省人民政府關(guān)于加快推進(jìn)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施意見》,提出各級政府要在土地、電力接引、能耗指標(biāo)、市政設(shè)施等資源要素上給予重點保障,免費開放辦公樓宇、綠地資源、桿塔等,支持5G基站建設(shè);

5月,廣東省發(fā)布《廣東省加快5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2019-2022年)》,提出免費開放公共建筑和桿塔等資源支持5G基站建設(shè),禁止任何單位或個人在基站建設(shè)和運行維護(hù)中違規(guī)收取額外費用;

6月,河南省發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展的通知》,提出推進(jìn)移動通信基站塔(桿)資源與社會塔(桿)資源雙向開放共享,保障5G基站建設(shè)用地,推動公共區(qū)域向5G基站建設(shè)開放等。

各地的政策大同小異,核心都是通過鼓勵基站設(shè)施的共建共享以及社會公共資源的開放,降低5G基站的建設(shè)成本,從而加速5G網(wǎng)絡(luò)的部署進(jìn)度。

“4G改變生活,5G改變社會”,從5G應(yīng)用的角度來看,5G網(wǎng)絡(luò)部署已不再僅僅是三大運營商的問題,它既需要三家運營商在基站設(shè)施建設(shè)上的共享共建,也需要社會公共資源的充分供給。

運營商需要找到新的應(yīng)用場景

據(jù)中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院等機(jī)構(gòu)預(yù)測,到2024年,中國5G用戶將突破10億戶,滲透將達(dá)到90%以上。而在未來五年,中國的5G市場將達(dá)到萬億元的規(guī)模,成為全球最大的5G市場。5G巨大的商業(yè)前景不言自明,但正如前文所述,高昂的網(wǎng)絡(luò)部署成本是首要問題。

6月26日,GSMA(全球移動通信系統(tǒng)協(xié)會)發(fā)布的《移動經(jīng)濟(jì)》系列亞太版報告顯示,亞洲運營商計劃在2018至2025年間投入3700億美元構(gòu)建新的5G網(wǎng)絡(luò),其中僅中國一個國家就預(yù)計將為5G投資1840億美元。而6月28日下午,工信部原部長李毅中在金融界2019夏季達(dá)沃斯之夜暨智享+科技高峰論壇上表示,預(yù)計5G全國布網(wǎng)需要600萬個基站,投資1.2-1.5萬億。

萬億級別5G建設(shè)的投資主體是三大運營商,而主要的投資費用是以基站建設(shè)為主的網(wǎng)絡(luò)部署。盡管運營商可以采用多種方式降低建設(shè)成本,但面對萬億元級別的資本投入,節(jié)流的同時,開源也同樣主要。

當(dāng)前,三大運營商還在4G網(wǎng)絡(luò)建成回本的階段,新的網(wǎng)絡(luò)資費標(biāo)準(zhǔn)也讓運營商的業(yè)績在不同程度上承壓??紤]到先期采用NSA組網(wǎng)方式的5G網(wǎng)絡(luò)僅能支持面向eMBB(增強(qiáng)移動寬帶)場景,面向C端的流量生意還是運營商先期的主流。但4G時代,運營商之間低資費的流量競爭就已趨于白熱化,單純向個人用戶售賣流量已經(jīng)不足以支撐運營商的5G建設(shè)成本,三大運營商亟需尋找新的增長空間。

中國移動董事長楊杰在2019上海世界移動通信大會上表示,5G ≠4G+1G,他透露中國移動將投300億設(shè)立5G聯(lián)合創(chuàng)立基金,首期規(guī)模為70~100億元,在視頻應(yīng)用等生態(tài)方面,將投入30億元。

而華為5G產(chǎn)品線相關(guān)負(fù)責(zé)人也向《深網(wǎng)》透露“華為也在積極聯(lián)合運營商、產(chǎn)業(yè)組織和優(yōu)質(zhì)企業(yè),探索5G時代的行業(yè)應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)新的商業(yè)機(jī)會,提升5G產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)空間?!?/p>

值得注意的是,三家運營商的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將首先從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)消費熱點區(qū)域開始,而非全面鋪開。工信部信息發(fā)展司司長、新聞發(fā)言人聞庫此前在例行新聞發(fā)布會上曾表示,5G的建網(wǎng)和運營路徑,將遵循:“先從熱點地區(qū),需求大的地方啟動,再逐步外擴(kuò)”的路徑。中國工程院院士鄔賀銓在此前接受《財約你》采訪時也表示,5G基站建設(shè)將從北京、上海、深圳等地區(qū)率先鋪開,其中很重要的原因是這些地區(qū)有豐富的應(yīng)用場景。

5G網(wǎng)絡(luò)部署將從NSA開始,逐步過渡到SA,而應(yīng)用場景也將從主要面向C端流量用戶的eMBB(增強(qiáng)移動寬帶),轉(zhuǎn)換到主要面向B端用戶的mMTC(海量機(jī)器類通信)和uRLLC(超可靠低時延)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的逐步部署,運營商對5G商業(yè)模式的探索,也亟需從單純的數(shù)據(jù)流量服務(wù)轉(zhuǎn)向低時延、高可靠、大連接等多元化的應(yīng)用場景。