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5G覆盖要6至7年 根源在技术不成熟

铁流 · 2020-02-17 · 来源:新铁流
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  此前,工业和信息化部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中介绍,5G网络建设需要约600万基站,基站成本在1.2万亿至1.5万亿元,全国5G网络覆盖还需要6、7年时间。

  李毅中的讲话在网络上引发较大反响,相对于通信大厂商创始人“鼓吹5G应用后,美国将成为落后国家”,及其喉舌拼命鼓吹5G如何牛逼,如何厉害,如何改变社会,李毅中的讲话堪称一股清流。只要对照运营商公开的5G功耗、覆盖、成本等参数就会发现,李毅中是有的放矢,而且能与工信部专家、中移动董事长的公开讲话相互对应。

  

  5G并没有诞生革命性技术

  就5G EMBB场景来说,标准已经制定完成了。虽然一些厂商和媒体鼓吹5G秒天秒地,但实际上,5G并没有诞生革命性技术,频谱利用率与4G相当。

  首先调制这块还是没有变,太基础了,想变也变不动。

  就编码来说,虽然编码被媒体炒得很火,但LDPC和Polar比Turbo提升非常有限。诚然,LDPC和Polar是Turbo码之后通信技术发展的里程碑性的技术。但是由于Turbo码已经比较接近香农限,虽然这两个码更接近,但是对系统容量的提升已经不大,大概是1~2%左右。

  多址这块,对于5G三大场景之一的eMBB这块没有变,还是采用了4G的OFDM。多址这块NOMA有很大的热度,一度被公认为5G的必选技术。5G标准的早期,几乎所有的厂家都支持这个方向。但经过验证NOMA比OFDM的增益严格为零,所以回归4G时代的OFDM,堪称打脸。

  组网方面,CoMP被运营商实践证明是零增益。

  多天线这块最响亮的就是massive MIMO,号称可以成百倍地提升系统容量,从媒体上看几乎可以是5G的代名词。MIMO这个理论1995年提出,已经23年了。它所揭示的对容量的巨大提升致使它一直是学界和工业界的热点。但是这个技术一直到4G都不是很成功。这个技术有个特点,一演示就成功,一实用就趴窝。在一个选择的场景下MIMO技术是很容易演示成功的,但是在复杂的实际环境中所涉及的问题的难度,是两个数量级的差别。当然MIMO是一个有潜力的领域,现在商用的是增益相对比较有限的MIMO,其实用化问题仍然没有解决。MIMO的问题还在于,虽然能够提高容量,但是要增加设备,有成本的,功耗也会随之暴涨。

  综合来看,5G相对于4G来说,几乎没有技术进步,在一些地方还退步了。另外,由于5G走的是高频扩容的路线——由于消耗的带宽成倍增加,而在低频,带宽资源非常宝贵,因此,只能选择频谱资源更加丰富的中高频。而频率越高覆盖越小,这是无线通信的基本知识。这会导致组网的成本大幅增加。所以从技术角度看,5G比4G没有诞生革命性技术,且成本和功耗会更高。

  如果5G和4G采用相同的带宽、天线等条件,就可以发现,5G和4G的网速是差不多的,4G载波聚合,4x4mimo,256QAM,实测速度1.2Gbps。联通在雄安就测出1.2Gbps,香港4G商用网速也测出过980Mbps。

  

  5G覆盖 功耗 成本 应用四大难题

  根据现阶段全球5G试点情况看,其覆盖范围非常不乐观。

  在2G时代,一个基站可以覆盖5公里以上,4G时代的一个基站也能覆盖1到3公里,即便用中频搞城市覆盖,也有500米左右。根据5G试点,一个5G微基站只能覆盖100米至300米。

  中国联通在北京金融街的测试是11个微基站覆盖了3.6公里的街道,而且这还是因为街道上没有障碍物,而且只有几个人在用5G网络,在这种状态下测试,几乎就是纯净测试。

  根据美国电信公司AT&T的测试,5G信号只能覆盖180米。几乎就是大号WIFI,与当年失败的WinMax非常相似。

  2019年4月,美国运营商威瑞森在芝加哥和明尼阿波利斯两个城市开展5G试点。在测试中,5G信号不稳定。而且5G信号穿透力很差,尤其是室内信号非常差,一进建筑物就回落到4G。5G稳定下载速度为400Mbps至600Mbps之间,上传只有60Mbps,这与宣传中的5G网速高达10Gbps差距很大。作为对比,香港的LTE网速测试,下行达到200Mbps至300Mbps,上行为50Mbps。

  5G信号覆盖范围偏小,以及信号穿透性差,这主要是采用中高频段带来的,在天线没有发生革命性技术的情况下,覆盖范围很难有多少提升。

  正是因此,华为高管余承东出席2019中国(深圳)IT领袖峰会时,呼吁5G技术用于2G、3G频谱。余承东呼吁5G技术用于2G、3G频谱,印证了现阶段5G覆盖偏小的问题。

  由于高频覆盖差,低频覆盖好,且5G没有诞生革命性技术,因而采取了暴力提升高频扩容的办法,在一些5G演示中,足足使用了几百兆及以上的带宽,而4G只消耗几十兆的带宽。

  消耗大量带宽的结果,就是5G无法在低频部署,因为低频频谱资源有限。5G只能用带宽资源更多的高频。

  然而,高频虽然带宽资源更多,但覆盖实在太差,因而国内根本没敢上高频,只敢用中频,在2.6G、3.5G、4.9G上拿出了合计约500M的带宽,而且还是三家瓜分500M,不是三大运营商各分走500M。

  只不过,中频的覆盖也一般,从试点上看,一个5G基站只能覆盖300米左右,要用这种5G基站实现广域覆盖,成本会高到无以复加,使运营商根本无法承受。

  正是因此,中移动副总裁李正茂表示:

  受商用频段高,新增站址困难等因素影响,即便使用中频段,实现网络连续覆盖也有很高的难度。

  由于现在工信部划的中频覆盖能力也有限,才有了余承东所说的“呼吁5G技术用于2G、3G频谱”。

  不过,在低频专门清理出500M或800M并不现实,因为低频早已一个萝卜一个坑,不仅运营商在用,还有广电等单位也在用,要清网非常麻烦。何况,2G网络是如今中移动的重要利润来源,而且2G也是中移动作为技术兜底的网络,让中移动马上关掉2G并不现实。另外,三大运营商低频上带宽合计在50M至70M左右,带宽有限,这种低频5G网速基本和4G差不多,广电用700Mhz部署5G,用45M带宽,下行网速为220Mbps。作为对比,联通在雄安4G网速则达到1.2Gbps。

  现阶段5G还有一个问题就是功耗。

  同样上因为暴利堆料的原因,整个系统功耗爆炸式增长。

  以市场上的AAU为例,功耗高达1300多瓦。此外,128根天线会导致计算量相对于4G时代大幅提升,且算法变得异常复杂,这就对BBU提出了新的挑战,由于芯片性能越强,功耗就越大,5G基带也是“电老虎”。

  另外,天馈系统、空调等辅助设备也是电老虎......

  基站(包括基站主设备:电源转换、BBU、RRU、天线等)的能耗效率,中移动考核标准是:一级26%,二级23%。可以看出,能量利用率比较低,大量能量被转化为热能好散掉。

  由于基站一经开通,每天、每月、每年都不能关闭的,直到换新的接着用(耗电一直下去)。因此基站是个“吃电大户”。根据估算,电费支出占据运营商运营开支的15%-30%。

  中移动产业研究院副院长陈豫蓉在“5G商用与深化工业互联网创新发展”研讨会上表示,“5G基站的建设和功耗的成本是4G的3.5-4倍左右”。

  中国移动董事长杨杰就在GTI国际产业峰会表示,“当前5G基站价格是4G基站投资的2倍,功耗约为2.5-3倍,需要产业链携手努力将这部分费用尽快降下来”。

  中国电信技术创新中心副主任杨峰义指出,5G基站典型功耗在3500瓦左右。同样覆盖目标情况下,5G基站数量将达到4G的3-4倍,这样5G移动网络的整体能耗将是4G的9倍以上。

  据统计,2018年全年,三家运营商的移动基站共耗电约270亿度,总电费约240亿元。杨峰义表示,在同样覆盖情况下,这么庞大的用电成本将吃掉三家运营商的所有利润,还要亏损数百亿元。不过,杨峰义也指出,即使未来总基站数达不到4G的3-4倍,总体上运营成本的增加也不可小觑。

  贵的不只有电费,还要5G基站也很贵。更要命的是,当下5G根本没有杀手级应用,无人驾驶、智能工厂、远程医疗、物联网等都是伪需求。

  

  5G成为新版铁公基

  一直以来,“肉食者”一些做法备受老百姓诟病,那就是在基础设施方面,经常搞重复建设,比如一条路反复挖了埋,埋好了又挖。

  还有就是出台一些看似“伟光正”的政策,结果在执行中变形走样,一些偷奸耍滑之徒从政策中套利,产业没能发展起来,反而使政府背负了巨额债务。比如政策对光伏、电动车的高额补贴,无锡对光伏企业的帮扶,反而使政府背上了沉重的包袱。

  最近这些年,芯片成为关注的热点,地方政府大力发展半导体产业,但也闹出很多问题,比如贵州省投资近20亿与高通合资成立华芯通,结果3年左右就关门,海量政府投资打水漂,成为了第二个贵州微硬盘。

  又比如从IBM引进技术的宏芯,在成立2年后陷入欠薪风波,现在一直亏损,靠政府输血养着。还有地方政府引进哥罗方德,以及引进国外技术成立德淮半导体,都听不到后续声音了,格芯成都注册资本11亿美元,出资方为 GF和成都高芯产业投资有限公司(背后是成都高新技术产业开发区财政金融局),二者分别占股51%、49%。在2018年格芯停止一期的投资之后,之后第二期的FDSOI生态系统建设也已经停摆。而德淮半导体这个项目,可能会使当地Gov背负巨额债务。

  虽然上述做法被实践反复证明是存在问题的,但这并不妨碍这种事情重复发生。由于大家都懂得原因,拆迁、房地产、城市改造等大规模基础设施建设和耗费巨资引进国外“先进”技术格外受到青睐。

  至于这些做法带来的副作用——Gov高负债、房价高企和产业打鸡血后一地鸡毛,那就不是肉是者考虑的问题了。

  正是因此,各地都有很多备受老百姓非议的决策。而且机关中,“三门干部”(家门、校门、衙门)是普遍情况,如果说县市一级干部中还有不少有一定基层经验的,越往上走,“三门干部”的比例就越高,因而很多在基层干部看起来非常让人无语的政策就应运而生了。

  有的时候,“上有政策,下有对策”确实有地方保护的因素,但在有些时候,也确实是因为上面的政策制定不适合基层实际情况,所以导致基层只能按照“对策”执行。

  如今,一些机关对于5G的决策,基本上就是基于铁流刚才说的这些因素,而产生的非理性决策。比如深圳政府出台政策,一个5G基站补贴1万,单个运营商最高补贴1.5亿元。这种决策不是因为5G基站有多牛,而是因为是5G而补贴。有的甚至还上纲上线,施压运营商投资5G,出现外行指导内行的情况。

  可以说,一些“肉食者”和川普一样,对5G技术到底如何根本不懂,决策出发点也不是5G能否落地造福于民,而是这个决策能不能带来GDP,想的是抓住机会大投资搞建设出政绩。特别是在当下经济下行的情况下,一些“肉食者”将5G作为拉动经济发展的新版“铁公基”。

  不仅是地方Gov,企业对于5G也是热烈期盼,如今通信行业已经高度成熟,已经进入衰退期,国外阿朗、诺基亚合并,爱立信屡次裁员,在4G建设早已进入尾声后,剩下的一点残羹冷炙和修修补补的工作根本养不活这些大公司,大家都需要来一波5G卖一波设备输血续命,否则整个通信行业都要喝西北风,因而整个行业火力全开,拼命绑架政策推广5G这种当下并不成熟的技术。

  在这种背景下,即便5G技术升级疲软,哪怕5G存在覆盖、功耗、应用、成本四大问题,大规模建设也是必然。因此工业和信息化部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中讲话中会指出,“5G网络建设需要约600万基站,基站成本在1.2万亿至1.5万亿元”。

  然而,毕竟5G技术是不成熟的,需要大刀阔斧的改进,解决四大问题,因而建设周期上,不会像4G那么快,2年内基本完全全覆盖,而是会循序渐进,慢慢来,这也是为何李毅中讲话中提到“全国5G网络覆盖还需要6、7年时间”。恐怕继某通信大厂在操作系统上搞出按揭开源的剧目之后,5G也要变成按揭5G。

  另外,由于中国4G基站已经超过400万个,且5G基站的覆盖会比较有限,按照中国电信技术创新中心副主任杨峰义的讲话,同样覆盖目标情况下,5G基站数量将达到4G的3-4倍。那么,600万个5G基站恐怕只能实现城市和小城镇的5G网络覆盖,无法实现类似2G和4G的全覆盖。这样一来,5G将成为4G的补充,而非革命,5G时代,4G是刚需,会形成4G+5G的形态,成为3G时代2G+3G的再现。

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