5G覆蓋要6至7年 根源在技術不成熟

此前,工業和信息化部原部長、中國工業經濟聯合會會長李毅中介紹,5G網絡建設需要約600萬基站,基站成本在1.2萬億至1.5萬億元,全國5G網絡覆蓋還需要6、7年時間。

李毅中的講話在網絡上引發較大反響,相對於通信大廠商創始人“鼓吹5G應用後,美國將成為落後國家”,及其喉舌拼命鼓吹5G如何牛逼,如何厲害,如何改變社會,李毅中的講話堪稱一股清流。只要對照運營商公開的5G功耗、覆蓋、成本等參數就會發現,李毅中是有的放矢,而且能與工信部專家、中移動董事長的公開講話相互對應。

5G覆蓋要6至7年 根源在技術不成熟

5G並沒有誕生革命性技術

就5G EMBB場景來說,標準已經制定完成了。雖然一些廠商和媒體鼓吹5G秒天秒地,但實際上,5G並沒有誕生革命性技術,頻譜利用率與4G相當。

首先調製這塊還是沒有變,太基礎了,想變也變不動。

就編碼來說,雖然編碼被媒體炒得很火,但LDPC和Polar比Turbo提升非常有限。誠然,LDPC和Polar是Turbo碼之後通信技術發展的里程碑性的技術。但是由於Turbo碼已經比較接近香農限,雖然這兩個碼更接近,但是對系統容量的提升已經不大,大概是1~2%左右。

多址這塊,對於5G三大場景之一的eMBB這塊沒有變,還是採用了4G的OFDM。多址這塊NOMA有很大的熱度,一度被公認為5G的必選技術。5G標準的早期,幾乎所有的廠家都支持這個方向。但經過驗證NOMA比OFDM的增益嚴格為零,所以迴歸4G時代的OFDM,堪稱打臉。

組網方面,CoMP被運營商實踐證明是零增益。

多天線這塊最響亮的就是massive MIMO,號稱可以成百倍地提升系統容量,從媒體上看幾乎可以是5G的代名詞。MIMO這個理論1995年提出,已經23年了。它所揭示的對容量的巨大提升致使它一直是學界和工業界的熱點。但是這個技術一直到4G都不是很成功。這個技術有個特點,一演示就成功,一實用就趴窩。在一個選擇的場景下MIMO技術是很容易演示成功的,但是在複雜的實際環境中所涉及的問題的難度,是兩個數量級的差別。當然MIMO是一個有潛力的領域,現在商用的是增益相對比較有限的MIMO,其實用化問題仍然沒有解決。MIMO的問題還在於,雖然能夠提高容量,但是要增加設備,有成本的,功耗也會隨之暴漲。

綜合來看,5G相對於4G來說,幾乎沒有技術進步,在一些地方還退步了。另外,由於5G走的是高頻擴容的路線——由於消耗的帶寬成倍增加,而在低頻,帶寬資源非常寶貴,因此,只能選擇頻譜資源更加豐富的中高頻。而頻率越高覆蓋越小,這是無線通信的基本知識。這會導致組網的成本大幅增加。所以從技術角度看,5G比4G沒有誕生革命性技術,且成本和功耗會更高。

如果5G和4G採用相同的帶寬、天線等條件,就可以發現,5G和4G的網速是差不多的,4G載波聚合,4x4mimo,256QAM,實測速度1.2Gbps。聯通在雄安就測出1.2Gbps,香港4G商用網速也測出過980Mbps。

5G覆蓋要6至7年 根源在技術不成熟

5G覆蓋 功耗 成本 應用四大難題

根據現階段全球5G試點情況看,其覆蓋範圍非常不樂觀。

在2G時代,一個基站可以覆蓋5公里以上,4G時代的一個基站也能覆蓋1到3公里,即便用中頻搞城市覆蓋,也有500米左右。根據5G試點,一個5G微基站只能覆蓋100米至300米。

中國聯通在北京金融街的測試是11個微基站覆蓋了3.6公里的街道,而且這還是因為街道上沒有障礙物,而且只有幾個人在用5G網絡,在這種狀態下測試,幾乎就是純淨測試。

根據美國電信公司AT&T的測試,5G信號只能覆蓋180米。幾乎就是大號WIFI,與當年失敗的WinMax非常相似。

2019年4月,美國運營商威瑞森在芝加哥和明尼阿波利斯兩個城市開展5G試點。在測試中,5G信號不穩定。而且5G信號穿透力很差,尤其是室內信號非常差,一進建築物就回落到4G。5G穩定下載速度為400Mbps至600Mbps之間,上傳只有60Mbps,這與宣傳中的5G網速高達10Gbps差距很大。作為對比,香港的LTE網速測試,下行達到200Mbps至300Mbps,上行為50Mbps。

5G信號覆蓋範圍偏小,以及信號穿透性差,這主要是採用中高頻段帶來的,在天線沒有發生革命性技術的情況下,覆蓋範圍很難有多少提升。

正是因此,華為高管餘承東出席2019中國(深圳)IT領袖峰會時,呼籲5G技術用於2G、3G頻譜。餘承東呼籲5G技術用於2G、3G頻譜,印證了現階段5G覆蓋偏小的問題。

由於高頻覆蓋差,低頻覆蓋好,且5G沒有誕生革命性技術,因而採取了暴力提升高頻擴容的辦法,在一些5G演示中,足足使用了幾百兆及以上的帶寬,而4G只消耗幾十兆的帶寬。

消耗大量帶寬的結果,就是5G無法在低頻部署,因為低頻頻譜資源有限。5G只能用帶寬資源更多的高頻。

然而,高頻雖然帶寬資源更多,但覆蓋實在太差,因而國內根本沒敢上高頻,只敢用中頻,在2.6G、3.5G、4.9G上拿出了合計約500M的帶寬,而且還是三家瓜分500M,不是三大運營商各分走500M。

只不過,中頻的覆蓋也一般,從試點上看,一個5G基站只能覆蓋300米左右,要用這種5G基站實現廣域覆蓋,成本會高到無以復加,使運營商根本無法承受。

正是因此,中移動副總裁李正茂表示:

受商用頻段高,新增站址困難等因素影響,即便使用中頻段,實現網絡連續覆蓋也有很高的難度。

由於現在工信部劃的中頻覆蓋能力也有限,才有了餘承東所說的“呼籲5G技術用於2G、3G頻譜”。

不過,在低頻專門清理出500M或800M並不現實,因為低頻早已一個蘿蔔一個坑,不僅運營商在用,還有廣電等單位也在用,要清網非常麻煩。何況,2G網絡是如今中移動的重要利潤來源,而且2G也是中移動作為技術兜底的網絡,讓中移動馬上關掉2G並不現實。另外,三大運營商低頻上帶寬合計在50M至70M左右,帶寬有限,這種低頻5G網速基本和4G差不多,廣電用700Mhz部署5G,用45M帶寬,下行網速為220Mbps。作為對比,聯通在雄安4G網速則達到1.2Gbps。

現階段5G還有一個問題就是功耗。

同樣上因為暴利堆料的原因,整個系統功耗爆炸式增長。

以市場上的AAU為例,功耗高達1300多瓦。此外,128根天線會導致計算量相對於4G時代大幅提升,且算法變得異常複雜,這就對BBU提出了新的挑戰,由於芯片性能越強,功耗就越大,5G基帶也是“電老虎”。

另外,天饋系統、空調等輔助設備也是電老虎......

基站(包括基站主設備:電源轉換、BBU、RRU、天線等)的能耗效率,中移動考核標準是:一級26%,二級23%。可以看出,能量利用率比較低,大量能量被轉化為熱能好散掉。

由於基站一經開通,每天、每月、每年都不能關閉的,直到換新的接著用(耗電一直下去)。因此基站是個“吃電大戶”。根據估算,電費支出佔據運營商運營開支的15%-30%。

中移動產業研究院副院長陳豫蓉在“5G商用與深化工業互聯網創新發展”研討會上表示,“5G基站的建設和功耗的成本是4G的3.5-4倍左右”。

中國移動董事長楊傑就在GTI國際產業峰會表示,“當前5G基站價格是4G基站投資的2倍,功耗約為2.5-3倍,需要產業鏈攜手努力將這部分費用盡快降下來”。

中國電信技術創新中心副主任楊峰義指出,5G基站典型功耗在3500瓦左右。同樣覆蓋目標情況下,5G基站數量將達到4G的3-4倍,這樣5G移動網絡的整體能耗將是4G的9倍以上。

據統計,2018年全年,三家運營商的移動基站共耗電約270億度,總電費約240億元。楊峰義表示,在同樣覆蓋情況下,這麼龐大的用電成本將吃掉三家運營商的所有利潤,還要虧損數百億元。不過,楊峰義也指出,即使未來總基站數達不到4G的3-4倍,總體上運營成本的增加也不可小覷。

貴的不只有電費,還要5G基站也很貴。更要命的是,當下5G根本沒有殺手級應用,無人駕駛、智能工廠、遠程醫療、物聯網等都是偽需求。

5G覆蓋要6至7年 根源在技術不成熟

5G成為新版鐵公基

一直以來,“肉食者”一些做法備受老百姓詬病,那就是在基礎設施方面,經常搞重複建設,比如一條路反覆挖了埋,埋好了又挖。

還有就是出臺一些看似“偉光正”的政策,結果在執行中變形走樣,一些偷奸耍滑之徒從政策中套利,產業沒能發展起來,反而使政府揹負了鉅額債務。比如政策對光伏、電動車的高額補貼,無錫對光伏企業的幫扶,反而使政府背上了沉重的包袱。

最近這些年,芯片成為關注的熱點,地方政府大力發展半導體產業,但也鬧出很多問題,比如貴州省投資近20億與高通合資成立華芯通,結果3年左右就關門,海量政府投資打水漂,成為了第二個貴州微硬盤。

又比如從IBM引進技術的宏芯,在成立2年後陷入欠薪風波,現在一直虧損,靠政府輸血養著。還有地方政府引進哥羅方德,以及引進國外技術成立德淮半導體,都聽不到後續聲音了,格芯成都註冊資本11億美元,出資方為 GF和成都高芯產業投資有限公司(背後是成都高新技術產業開發區財政金融局),二者分別佔股51%、49%。在2018年格芯停止一期的投資之後,之後第二期的FDSOI生態系統建設也已經停擺。而德淮半導體這個項目,可能會使當地Gov揹負鉅額債務。

雖然上述做法被實踐反覆證明是存在問題的,但這並不妨礙這種事情重複發生。由於大家都懂得原因,拆遷、房地產、城市改造等大規模基礎設施建設和耗費巨資引進國外“先進”技術格外受到青睞。

至於這些做法帶來的副作用——Gov高負債、房價高企和產業打雞血後一地雞毛,那就不是肉是者考慮的問題了。

正是因此,各地都有很多備受老百姓非議的決策。而且機關中,“三門幹部”(家門、校門、衙門)是普遍情況,如果說縣市一級幹部中還有不少有一定基層經驗的,越往上走,“三門幹部”的比例就越高,因而很多在基層幹部看起來非常讓人無語的政策就應運而生了。

有的時候,“上有政策,下有對策”確實有地方保護的因素,但在有些時候,也確實是因為上面的政策制定不適合基層實際情況,所以導致基層只能按照“對策”執行。

如今,一些機關對於5G的決策,基本上就是基於鐵流剛才說的這些因素,而產生的非理性決策。比如深圳政府出臺政策,一個5G基站補貼1萬,單個運營商最高補貼1.5億元。這種決策不是因為5G基站有多牛,而是因為是5G而補貼。有的甚至還上綱上線,施壓運營商投資5G,出現外行指導內行的情況。

可以說,一些“肉食者”和川普一樣,對5G技術到底如何根本不懂,決策出發點也不是5G能否落地造福於民,而是這個決策能不能帶來GDP,想的是抓住機會大投資搞建設出政績。特別是在當下經濟下行的情況下,一些“肉食者”將5G作為拉動經濟發展的新版“鐵公基”。

不僅是地方Gov,企業對於5G也是熱烈期盼,如今通信行業已經高度成熟,已經進入衰退期,國外阿朗、諾基亞合併,愛立信屢次裁員,在4G建設早已進入尾聲後,剩下的一點殘羹冷炙和修修補補的工作根本養不活這些大公司,大家都需要來一波5G賣一波設備輸血續命,否則整個通信行業都要喝西北風,因而整個行業火力全開,拼命綁架政策推廣5G這種當下並不成熟的技術。

在這種背景下,即便5G技術升級疲軟,哪怕5G存在覆蓋、功耗、應用、成本四大問題,大規模建設也是必然。因此工業和信息化部原部長、中國工業經濟聯合會會長李毅中講話中會指出,“5G網絡建設需要約600萬基站,基站成本在1.2萬億至1.5萬億元”。

然而,畢竟5G技術是不成熟的,需要大刀闊斧的改進,解決四大問題,因而建設週期上,不會像4G那麼快,2年內基本完全全覆蓋,而是會循序漸進,慢慢來,這也是為何李毅中講話中提到“全國5G網絡覆蓋還需要6、7年時間”。恐怕繼某通信大廠在操作系統上搞出按揭開源的劇目之後,5G也要變成按揭5G。

另外,由於中國4G基站已經超過400萬個,且5G基站的覆蓋會比較有限,按照中國電信技術創新中心副主任楊峰義的講話,同樣覆蓋目標情況下,5G基站數量將達到4G的3-4倍。那麼,600萬個5G基站恐怕只能實現城市和小城鎮的5G網絡覆蓋,無法實現類似2G和4G的全覆蓋。這樣一來,5G將成為4G的補充,而非革命,5G時代,4G是剛需,會形成4G+5G的形態,成為3G時代2G+3G的再現。


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