起底中國5G基站進程加速,運營商爲何不緊不慢?

2019-07-08

距離天安門西北約35公裏,北京西六環附近的溫陽路上,無人駕駛試驗車頻繁駛過。盡管就像駛入低谷的無人駕駛行業一樣,這些車頂架著通信裝置的試驗車,外觀看起來和幾年前並沒有太大的變化,但是這些車輛所使用的通信方式卻已經有了巨大的進步: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爲首批自動駕駛車輛測試道路,此後不久,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公裏的無人駕駛測試路段上,已經架設了近20座5G基站,而這些密集的5G基站也爲無人駕駛試驗車的測試提供了保障。

無人駕駛對5G基站的需求也反應了目前行業對5G商用的急迫。在被稱爲5G商用元年的2019年,包括無人駕駛廠商、各大手機品牌以及通信設備制造商等在內的行業公司都躍躍欲試,紛紛發布了各自的5G産品或解決方案,並誓言自己在5G時代大有可爲。

然而,相較于高漲的行業熱情,作爲5G網絡建設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,將根據今年5G規模試驗的結果再決定明年是否擴大投資。根據規劃,2019年中國移動、中國聯通和中國電信的5G總投資在310億左右,遠低于4G和3G商用元年的投入。盡管5G商用牌照的發放加速了5G紅利的釋放,但從三大運營商最新的表態來看,目前,國內5G網絡建設仍在緩慢而有序的推進中。

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

5G基站建設挑戰在哪?

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

中國移動董事長楊傑宣布,2019年中國移動將在全國範圍內建設超過5萬個5G基站,在超過50個城市實現5G商用服務;2020年,將進一步擴大網絡覆蓋範圍,在全國所有地級以上城市城區提供5G商用服務。

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。

結合三大運營商的最新表態,業內普遍預計,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5G信號的完全覆蓋,1萬座基站遠無法滿足上述城市正常的5G商用。

5G基站建設本身面臨的諸多挑戰,是三大運營商未能完全放開部署5G網絡的重要原因。相比于4G網絡,5G通信系統的各項設計指標和性能都有大幅提升,5G基站設備單站處理能力比4G基站提升了數十倍以上,這就自然增加了5G基站的建設難度。

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,覆蓋同一個區域需要的5G基站數量將大大超過4G基站。

據中國工程院院士邬賀铨預計,5G組網需要的基站的數量將是4G的4到5倍。基站需求的增加,一方面意味著運營商需要向通信設備商支付更多的采購費用,另一方面也意味著基站建成後,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%的電費爲例。據《深網》了解,在移動通信網絡中,能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機房空調等部分。其中,基站是整個移動通信網絡能耗的主要來源,占整個網絡能耗的80%以上。在基站中,AAU(有源天線單元)、散熱系統等能耗較大,BBU(負責處理計算的基帶單元)的功耗相對較小。

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,將導致運營商電費支出的指數級增長。而且,由于5G基站的高能耗,運營商在建設的過程中還將面臨需要爲基站重新引電等新的問題。

此外,5G基站建設還面臨其他配套設施改造的問題。在5G時代,基站上的挂靠的天線(負責線纜上導行波和空氣中空間波之間轉換的單元)和RRU(負責射頻處理的單元)被整合成了AAU(有源天線單元),細長類型的2G、3G、4G設備變成了矮胖型的5G設備,5G設備的重量相比于4G設備更重了。

據《深網》從華爲北京研發總部5G展廳了解到,華爲5G設備重40公斤左右。如果以每座基站需要三台設備,且均安裝有三家運營商的設備計算,那麽每座5G基站需要承重360公斤以上,這給一些現有的基站設施帶來了挑戰。

5G基站建设 瞄准降成本

國際標准化組織3GPP定義了5G三大應用場景包括eMBB(增強移動寬帶),mMTC(海量機器類通信)和uRLLC(超可靠低時延)。而對于5G網絡的部署架構,3GPP則定義了非獨立組網(NSA)和獨立組網(SA)兩種標准選項,NSA僅能支持eMBB的業務場景,SA則主要能支持mMTC和uRLLC的業務場景。

業內關于SA/NAS前景的共識是:SA是未來趨勢。工業和信息化部部長苗圩此前對媒體表示,將來20%左右的5G設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,也就是物聯網,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基站建設初期將主要圍繞NSA展開。華爲5G産品線相關負責人近日對《深網》表示,“NSA不是5G的必經階段,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,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。”

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。

除了選擇從更爲經濟的5G組網方式外,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更多的微基站。

上述華爲5G産品線相關負責人向《深網》透露,“華爲已經研究出5G極簡産品和解決方案,可以支持多頻段、多制式高度集成在一個基站産品中,所以運營商只需要將原來的基站進行升級,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。”但對于該産品的具體形態以及運營商是否會大規模使用的問題,《深網》暫未得到答複。

基站分爲微基站和宏基站,室外常見以鐵塔方式存在的基站爲宏基站,而經常出現于部分城區和室內的基站爲微基站。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絡覆蓋效果方面考慮,都將更大規模的使用5G微基站。

此外,運營商也將在5G網絡的部署形態上選用更經濟的方案,如C-RAN(集中化無線接入網)。C-RAN是中國移動在4G時代開發的集中化網絡部署方案,其本質是通過集中化的部署方式,減少基站機房數量,減少能耗,並采用協作化、雲化技術,實現資源共享和動態調度,提高頻譜效率,達到低成本、高帶寬和靈活運營的目的。

據中國移動研究院此前透露,C-RAN集中化部署已經成熟。中國移動對成都、太原、深圳和珠海幾個C-RAN試點城市的調研數據顯示,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相關的技術研討會,而在2019上海世界移動通信大會期間,中國移動研究院網絡與IT技術研究所副所長李晗公開提到“5G(網絡部署)主體爲C-RAN架構”。

5G基站设施 共建共享是趋势

5G時代基站更密集,基站的建設和運營成本也更高,如果以傳統的基站建設方式,三大運營商分別建設各自的基站設施,那麽5G網絡的部署進度將會被建設成本嚴重拖累。運營商5G基站設施的共建共享就尤爲重要。

4G時代,中國鐵塔很好的解決了三大運營商鐵塔等基站設施重複建設的問題,不過由于運營商基站密度和用戶分布不同,4G基站設施的共建共享效果並不算理想。到了5G時代,三大運營商采用統一制式,而且在5G建設初期采用的NSA組網方式需要4G和5G雙鏈接,三大運營商各自單獨采購通信設備,再共建共享鐵塔等5G基站設施就完全具有可能性。

最新的數據顯示,中國鐵塔已協同支撐運營商在全國範圍內建設了超過10000個5G試點站。據中國工程院院士邬賀铨此前介紹,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。

事實上,包括鐵塔在內的5G基站設施的共建共享已成爲加速5G組網的必然趨勢。橫向對比處在5G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時代就出現了大量的路燈和電線杆等共享資源,而據媒體報道,美國目前已建成的數千個5G新基站,基本都安裝在路燈和電線杆等公共基礎設施上;

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之前就已積累了各種共享站點,爲了最大限度的節約5G建設投資,日本東京電力公司(TEPCO)提出向運營商開放電力杆塔資源,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,工信部于今年6月5日正式出台《關于2019年推進電信基礎設施共建共享的實施意見》,提出以提高存量資源共享率爲出發點建設5G基站,除了開發原有基站存量外,還將利用路燈杆和監控杆等公用設施開展5G基站(特別是微基站)建設,以期在短時間內能夠在重點區域實現覆蓋。

地方政府也紛紛出台相關政策支持5G基站設施建設:4月,浙江省發布《浙江省人民政府關于加快推進5G産業發展的實施意見》,提出各級政府要在土地、電力接引、能耗指標、市政設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、杆塔等,支持5G基站建設;

5月,廣東省發布《廣東省加快5G産業發展行動計劃(2019-2022年)》,提出免費開放公共建築和杆塔等資源支持5G基站建設,禁止任何單位或個人在基站建設和運行維護中違規收取額外費用;

6月,河南省發布《關于加快推進5G網絡建設發展的通知》,提出推進移動通信基站塔(杆)資源與社會塔(杆)資源雙向開放共享,保障5G基站建設用地,推動公共區域向5G基站建設開放等。

各地的政策大同小異,核心都是通過鼓勵基站設施的共建共享以及社會公共資源的開放,降低5G基站的建設成本,從而加速5G網絡的部署進度。

“4G改變生活,5G改變社會”,從5G應用的角度來看,5G網絡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施建設上的共享共建,也需要社會公共資源的充分供給。

運營商需要找到新的應用場景

據中國聯通網絡技術研究院等機構預測,到2024年,中國5G用戶將突破10億戶,滲透將達到90%以上。而在未來五年,中國的5G市場將達到萬億元的規模,成爲全球最大的5G市場。5G巨大的商業前景不言自明,但正如前文所述,高昂的網絡部署成本是首要問題。

6月26日,GSMA(全球移動通信系統協會)發布的《移動經濟》系列亞太版報告顯示,亞洲運營商計劃在2018至2025年間投入3700億美元構建新的5G網絡,其中僅中國一個國家就預計將爲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夏季達沃斯之夜暨智享+科技高峰論壇上表示,預計5G全國布網需要600萬個基站,投資1.2-1.5萬億。

萬億級別5G建設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爲主的網絡部署。盡管運營商可以采用多種方式降低建設成本,但面對萬億元級別的資本投入,節流的同時,開源也同樣主要。

當前,三大運營商還在4G網絡建成回本的階段,新的網絡資費標准也讓運營商的業績在不同程度上承壓。考慮到先期采用NSA組網方式的5G網絡僅能支持面向eMBB(增強移動寬帶)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不足以支撐運營商的5G建設成本,三大運營商亟需尋找新的增長空間。

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。

而華爲5G産品線相關負責人也向《深網》透露“華爲也在積極聯合運營商、産業組織和優質企業,探索5G時代的行業應用,發現新的商業機會,提升5G産業經濟空間。”

值得注意的是,三家運營商的5G網絡建設將首先從數據網絡消費熱點區域開始,而非全面鋪開。工信部信息發展司司長、新聞發言人聞庫此前在例行新聞發布會上曾表示,5G的建網和運營路徑,將遵循:“先從熱點地區,需求大的地方啓動,再逐步外擴”的路徑。中國工程院院士邬賀铨在此前接受《財約你》采訪時也表示,5G基站建設將從北京、上海、深圳等地區率先鋪開,其中很重要的原因是這些地區有豐富的應用場景。

5G網絡部署將從NSA開始,逐步過渡到SA,而應用場景也將從主要面向C端流量用戶的eMBB(增強移動寬帶),轉換到主要面向B端用戶的mMTC(海量機器類通信)和uRLLC(超可靠低時延)。隨著5G網絡的逐步部署,運營商對5G商業模式的探索,也亟需從單純的數據流量服務轉向低時延、高可靠、大連接等多元化的應用場景。

(來源:投資界)


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