5G来了,运营商却不紧不慢

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。
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。
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”。
5g基站设施 共建共享是趋势
5g时代基站更密集,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。

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