当前位置: 首页 科学普及
邬贺铨院士:5G商用一周年,产业创新再出发 时间:2020-10-21 来源:中国电子学会
分享到:

本文为邬贺铨院士于2020年10月15日在IMT-2020(5G)大会—5G 创新发展高峰论坛上的主题演讲实录
 

从2019年10月31号正式启动5G的商用到现在还不到一年去年商用的时候距3GPP R15 SA标准冻结只有一个月的时间中国紧跟R15进程在全球首批启动了商用

疫情催热了对5G的需求国家的新基建战略也加快了5G网络部署的力度中国在5G商用之初就部署了SA独立组网今年全面启动了全网的SA部署到现在这个时间中国开通5G基站60万个5G的连接数达到1.5亿位居全球之首实际上在今年3月份的时候GSMA预测到今年年底中国占全球5G连接数要达到70%最近在网上有观点认为5G技术很不成熟运营成本极高不易消化成本在此想跟大家探讨一下


5G技术成熟度符合移动通信产业发展规律


移动通信基本上十年一代每一代开始前几年都是一个成熟的过程而且每一代期间也有很多版本升级可以说技术是不断完善的在刚开始商用的时候不成熟是显然的尤其是5G

1G时中国比国际最早商用晚了6年2G晚了3年3G晚了6年4G晚了3年5G是同步的所以说过去我们前几代都是晚了发达国家好几年以后才开始商用而且基本都是用国外产品到了3G开始有部分国产的品牌4G以来一直有很大的改进可以说前几代我们是少了试错的风险因为人家走在前边了不过由于晚于发达国家商用我们不仅付出了市场的代价也不得不承受因自有专利滞后而增加的产品成本产业链失去了领先的机会

2G国际标准完成是1987年商用是1991年中间有将近4年的时间3G时3GPP标准完成是1999年ITU是2000年商用最早是2001年也有一年多甚至两年的时间4G的标准完成与最早商用分别是2009与2010年间隔也有一年的时间可是5G商用几乎与国际标准同步推进所以从这个意义上5G的不够成熟是显然的国外也如此


5G能效显著优于4G


我国三个电信运营商2018年电费占收入的比例有的占3%左右有的占4%左右欧洲国家是占1.5%发展中国家是4~5%全球平均是2%我们运营商电费占收入的比重比全球平均要高一些在5G之前就是这样

有人说5G用的频段高基站密度大如果要完全达到4G现在的覆盖水平5G基站数可能是4G的2~3倍每个基站的能耗也可能是4G的2~3倍这样来算整个5G的基站总能耗可能是4G的4~9倍实际上5G基站将来是宏站+微站宏站数可能跟4G相当微站更密一点但是能耗也不会是4G微站的3倍另外有WIFI的地方用WIFI可以省去布放室分系统总的来说5G的能耗应该比4G高但是不是有4~9倍这么高还是值得商榷的

另外从能效看虽然5G能耗高但支持的速率更高容量更大例如64T64R的5G基站可支持10Gbps/810W换算可得能效为0.18W/GB而4T4R的4G基站的能效为5W/GB所以从能效的角度5G是更有优势的当然我们现在可以采用基站休眠的方案因为网络的话务量本身就是有潮汐效应的忙时和闲时差别可能达到4倍所以在一些公共场所假如晚上没有人了我们可以智能关闭5G降低发射功率每天可以节能大概13.45%也可以不关掉整个基站只关掉其中的毫米波频段就像普通的6GHZ以下的频段也可以关掉部分载频当然这种休眠方案需要技术支持5G的基站参数组合非常多靠人工的经验根本做不了就要通过自适应AI的技术来支持有资料分析采用自适应休眠方案在覆盖范围不变运营商的服务性能不变的情况下可以节省15%~25%的基站电力消耗另外可以改变供电方式比如说智能升压减少信号线损有条件的地方使用光伏供电等

关于致冷空调是最耗能的把空调降温改成液冷可以比传统方式省30%的电而且目前基站定义的环境温度标准是18~28度这是考虑了以前基站内工作人员的舒适度但现在基站基本上是无人值守的不需要考虑人在里面工作的舒适度而且电路板有散热措施我建议提高基站的环境温度标准这样就能节省能耗另外杆上AAU有源天线单元等设备也可以用自然冷却的方法


5G投资回报状况与4G相当


5G基站复杂成本比4G高但将5G商用一年的基站价格与已经商用7年的4G基站价格直接相比是不合理的在5G建设周期内基站成本会下降很快5G基站比4G密集投资肯定要高招商证券预测过说5G基站等基建项目在建设周期内的总投资可能是1650亿美元4G用了1100亿美元也就是说5G基站投资只是比4G多了50%我们国家4G建设从2013年起到现在7年了目前实际用户占全网移动用户的80%5G要达到4G这样的用户规模估计要8年甚至会更长一些可以看出5G年度投资规模并非想象的那么庞大

关于投资回报目前韩国5G用户ARPU值比4G增加37%显示在来自消费者用户的收入方面5G将超过4G事实上即便在韩国5G的超高清视频VR/AR室内定位车联网等业务还未规模应用如果考虑这些新业务5G消费者业务收入将是4G的2倍以上而且长远看5G主要收入将来自政企客户其贡献将是消费者业务的3倍以上因此综合考虑宏站和密集微站的建设运维等因素5G综合成本是4G的4~5倍运营收入将超过4G的6倍可以认为5G的投资回报会比4G还好一些或者至少是相当不会出现投资无法回收的情况。


5G商用是新一轮研发的开始


中国在全球率先大规模部署5G SA当然有探路的风险有产品成熟性稳定性的考验问题室内覆盖5G也是复杂的因为高频电磁波的穿墙能力差了覆盖成本高了深度覆盖需要比较各种各样的覆盖方案室分系统需要兼顾有源和无源还要增加物联网定位功能及可视化运维等智能化能力移动通信经验表明网络是需要不断优化的5G频段更高网优工作更复杂需要引入人工智能的技术来适应另外前几代移动通信主要是无线空口技术改进的更多而5G对前传城域网核心网等都有很多改进对网络建设运维提出了不少挑战

另外5G很多能力需要跟物联网云计算人工智能紧耦合来实现需要协同开发5G很多新业态是在网络具有一定规模以后才有的要加快这个进程网络能力需要更好的开放当然5G的软件定义虚拟化云化开放化会引入新的安全风险所以5G商用应该意味着新一轮技术创新的开始

对于5G的关键性能还有待进一步拓展它的应用场景比如超宽带电信和联通共建一张网可以通过200兆带宽支持2.7Gbps如果用毫米波将来还可以达到20Gbps有什么应用呢目前来看激光扫描零件视频5G传输5G+AR眼镜的机器视觉质检但这还远远没有发挥5G的超宽带能力5G的低时延高可靠应用可以做到空口0.5毫秒eMBB增强移动宽带应用场景也能做到4毫秒现在用5G VR培训高铁司机还有能很好适应工业车联网特高压对低时延的要求今后也同样需要开发更多能够充分利用5G低时延特点的应用

另外通过5G可以实现室外水平和垂直分别10米到3米精度的定位尤其是5G室内定位现在可以做到3米而且在R17版本可以0.3米室内定位这是现在卫星导航定位所做不到的这样的定位有什么用处呢现在想到的是自动驾驶码头装卸室内定位是不是还应该有更多的应用可以发挥5G定位的特点

还有高可靠现在5G可以做到优于6个9的可靠性99.9999%远程驾驶自动泊车要求是5个999.999%特高压要求是10-6实际上现在还没有能够完全把可靠性的特点充分发挥所以说我们期待数字化智能化的转型信息化和工业化的融合来创造更多的应用场景

当然5G创新需要产业链更广泛的合作终端现在应该是商用的瓶颈目前手机可供选择的品种还是不够多虽然有几种接近4G的价位但是针对一千元以下的还是很少所以作为用户还希望有进一步更便宜的终端而且目前总体上这些终端的稳定性和待机时长还不能完全满足大家的期望值未来中低端的终端需求更大需要加大开发力度这里就涉及到了芯片芯片本身换代是很快的而我们现在面临的难题芯片代工和装备的基础缺失凸显了外部生态对我们国家5G创新的制约整个5G的技术成熟性以及能耗的解决涉及到我国工业基础的补强和再造

关于行业终端基于5G CPE的方式很难真正意义上发挥5G应用效果需要有更多更丰富的行业模组和芯片并且以中间件的方式来适应多场景的需要这方面需要跟行业更紧密的合作5G本身的行业应用个性化很明显需要跟垂直行业跨界合作但是目前这种合作的商业模式还不清晰而从运营商和通信行业来讲我们所想到的应用不一定是垂直行业的刚需

5G产业创新需要政策来支持政策法规是不可替代的整个5G网络建设时间很长耗电比较高希望能得到优惠电价另外用户希望降低流量资费运营商本身也面临很大的压力期待新基建政策能帮助解困通信基站选址比较难需要城市规划来配合另外大量垂直行业应用也超出了现有法规的范围涉及到产业安全人身安全而且会用到人工智能和深度数据挖掘这里面又涉及到企业商业秘密和个人信息安全问题需要有法可依

移动通信是在网络能力具备之后才催生出新业态2G3G4G等前几代移动通信所比较突出的一些业态都是商用一段时间后出现的有些是一年有些甚至是几年以后像微信是在中国3G商用4年以后才出来的所以我们有理由相信5G的很多新业态将会在几年以后出现应该是现在我们还想象不到的业态总之5G在垂直行业的应用还将会激发出更多更大规模的新业态

最后5G商用一周年取得了预期的成绩交出了全球瞩目的年检答卷我国5G发展面临的挑战和前几代相比更为严峻尤其是在国际形势不确定性加剧的环境下5G仍然需要长期的负重前行运营商对5G的投资回报压力很大需要适度超前稳步推进5G网络的部署培育生态形成以建促用的良性模式同时5G商用贡献远远超出了通信行业本身从国家长远利益看5G作为数字经济新引擎责无旁贷新基建加快5G网络的部署并开拓更大的应用空间5G发展前景广阔但需要持续创新去实现。