[ 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, 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, 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.
来源: http://www.tuicool.com/articles/6NbYvan