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现阶段5G技术不成熟,运营成本高

现阶段5G技术不成熟,运营成本高

10月14日,华为公司常务董事、运营商丁某在2020年中国国际信息通信展览会上也表示,中国已经建成了一个世界上规模最大的5G网络,但在用户体验、覆盖、商业闭环上与国外仍有差距。

相对于4G商用一年的高覆盖率和备受好评,5G商用一周年所取得的成绩乏善可陈。究其根源,还是5G本身就是商业概念,而非技术升级。政府、运营商都被个别厂商牵着鼻子走,在不成熟的技术上投入巨资的结果必然带来“运营成本极高”、“不易消化成本”等问题。

部分官员和学者对现阶段5G持保守态度

虽然舆论对现阶段5G热炒,某明星企业家还放言“5G应用后美国将称为落后国家”,但也不乏一些官员专家学者都对现阶段5G持保守态度。

不久前,财政部原部长楼继伟表示,基础设施适度超前是必要的,但有些方面过度超前,抬高了用户成本或不可持续的公共部门债务。现有5G技术很不成熟,数千亿级的投资已经布下,而且运营成本极高,找不到应用场景,今后消化成本是难题。

2019年 9月20日,时任工信部部长苗圩在国新办新闻发布会上表示,自己目前还没有使用5G手机。他表示,对广大用户而言,4G手机已经够用了。

工信部通信科技常委副主任、中国电信科技委主任韦乐平在讲话中指出,5G的真正大规模商用则还有一段较长的路要走,韦乐平认为这个时间段将是2021-2027年。目前部署的10万宏基站功耗较高、能力较差,未来可能很快会被淘汰掉,这相当于是要扔掉300多亿的人民币

在2019年4月23日的国新办新闻发布会上,工信部新闻发言人、信息通信发展司司长闻库指出,关于5G的话题,最近一段时间炒的很热,大家很关注。“近期,大家从各种各样的新闻媒体上也看到了一些消息、报道,比如说某地打通了第一个电话、某地有一个开通。这里我想说,这些仅仅是5G刚刚迈出的一小步。我们在工作中会发现,5G现在大家感觉有难点。”

蔡亦钢教授认为国内5G报道虚假居多。蔡教授拥有722个批准了的国际发明专利,是贝尔实验室资深研究员,主持了3G、4G和5G网络系统及应用产品的概念设计和系统开发,曾经三次荣获“贝尔实验室发明家奖”。

在2019年全球智能物流峰会上,中国移动原董事长王建宙表示,目前由于手机缺乏特别的应用,所以凡是使用5G手机的人最主要的应用就是:测速度。“大家都在比,你看我哪测的速度。”

可以说,现阶段的5G并没有媒体报道中的“秒天秒地秒空气”,从上述官员专家学者的言论中,已经能够折射出现阶段5G存在一些问题。可以说,上述表态与此前大公司、媒体连番炒作的论断截然相反。5G经过欧美政客、大公司、媒体连番炒作,在公开舆论上,5G成为了“科技制高点”,成为决定国家命运的“外星科技”,个别明星企业家还声称,“5G改变社会”,“5G应用后美国将成为落后国家”。但实际上,现阶段的5G技术是不成熟的。

5G没有但是革命性技术 只是商业概念

就5G EMBB场景来说,标准已经制定完成了。

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。

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。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。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,且成本会更高。

现阶段5G技术依靠暴力堆料提升网速

现阶段5G走的就是高频扩容路线,性能就是靠大带宽、MIMO天线、高性能芯片等暴力堆料堆上去的,在效率上相对于4G提升不到。而暴力堆料又导致功耗问题。因此,一些厂商又提出低频5G方案,以阉割的方式降低功耗。但这又带来一个问题,那就是这种低频5G方案网速和4G相差无几。

相对于中频500兆左右的带宽,以及高频1000兆以上的带宽,低频的带宽只有几十兆,和4G的带宽差不多,天线则基本就是4G的规格。这种为了降低成本和适应700Mhz搞阉割,就导致阉割之后的5G性能和4G差不多。

从实践上看,广电就在700M低频上部署这种低成本、低功耗组网模式,消耗40M带宽,理论下行网速为220—440Mbps。爱立信在20MHz带宽、2T2R情况下,5G终端实测下载速率为163Mbps。

中国广电与H开通了全国首个基于700M的 2×30M频谱带宽的5G基站,可实现300Mbps的5G网络下行速度。

作为参照,早期的4G Cat 4标准理论下行网速为150Mbps,4G Cat 6标准理论下行网速为300Mbps,4G Cat 12、Cat 13标准理论下行网速600Mbps,联通在雄安4G实测网速则达到1.2Gbps。现阶段5G技术不成熟,运营成本高

也就是说,广电的低频5G相当于重复建设一个满血版的4G Cat 6,虽然比现在大家用的阉割版4G要强,但广电5G与韩国、香港地区的4G网速相比没有多少优势,对比雄安的4G而言则处于劣势。

可以说,现阶段5G技术是不成熟的,是非常尴尬的。高频扩容路线会导致巨大的功耗、覆盖、成本问题,而低频5G方案虽然能够降低功耗,提升覆盖,但又与4G的网速相差无几,等于是重复建设一张4G网络。

由于当下的舆论大环境,虽然运营商公布的测试数据已经揭露了现阶段5G的真实水平,但经过媒体和企业炒作后,很多网民往往会把正常的观点划归为阴谋论,这是不正常现象。

5G基站若达到4G覆盖水平 电费是三大运营商利润1.5倍

虽然媒体和企业把5G吹上天,但从运营商公布的数据看,5G还是存在一些短板的,其中最大的短板就是功耗、成本和覆盖。

以覆盖来说,当下5G(中频)基站的覆盖只有200至300米,由于覆盖太差,一些通信厂商呼吁清理2G、3G频谱,用低频部署5G以提升覆盖。

就成本来说,当下的5G基站是4G基站的3倍。

就功耗来说,5G基站是4G基站功耗的3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”。

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。

从运营商公布的数据看,一个标准的4G基站满载耗电量大约在900W至1000W,而5G基站则达到3600W至3800W。功耗倍增导致电费倍增,按照中国电信技术创新中心副主任杨峰义指出的“5G移动网络的整体能耗将是4G的9倍以上”来计算,要实现同样的覆盖,5G网络整体能耗将会是4G网络的9倍以上。

杨峰义表示,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,“在同样覆盖情况下,5G网络的能耗将达到2430亿度,电费将达到2160亿元。”

根据2019年财报,三大运营商营收总和为1.4万亿元,总利润为1384亿元。换言之,就是5G基站的功耗会达到三大运营商的总利润的1.5倍。

正是因为5G技术本身就是疲软的,只是商业概念,因而与4G形成了鲜明对比。在5G商用1周年后,暴露出成本、功耗、覆盖、应用四大问题,联通还搞5G基站智能休眠了降低成本,推广完全仰仗政治任务。而4G商用时运营商积极性很高,在1至2年就实现了覆盖。

联通5G基站定时休眠降低运行和维护成本

最近,受大环境和后疫情时代拉动经济的影响,全国各地上演了轰轰烈烈的5G基站建设工程。在实践中,虽然设备商赚了大钱,但现阶段的5G技术并没有改变社会,反而使个别运营商不堪重负,中国联通还宣布,采用全新的方式来节省5G基站耗电量,那就是对5G基站进行分时段休眠,联通将会在每天(21:00-次日9:00)时间段内,根据实际的5G基站负荷情况,对5G基站进行智能化关闭。之所以出现这种情况,根源还是现阶段5G技术不成熟,标志着5G暴力堆料方案未通过实践的检验。

联通之所以这么做,主要是因为5G功耗太大,运维成本太高。

据中国联通在洛阳的实地试行的数据显示,空载状态下全时段开启AAU深度休眠功能后,单个A9611型号的AAU每天将节省电费约6.09元、单个A96331A型号的AAU每天将节省电费约5.61元、单个A9622A型号的AAU每天将节省电费3.11元。

以一个5G基站配置3个AUU计算,平均每基站每天能节省15元,当前20万个基站每天就能节省300万元,一年能节省近12亿元。如果以100万个5G基站的建设量计算,联通一年可以节省电费60亿。根据联通2019年财报,全年利润也就113亿,节省的电费可以达到全年利润的53%。

从这些数据可以看出来,联通为何要搞5G基站定时休眠了。

5G杀手级应用有待探索

5G所谓的1毫秒的时延也是话术,这里所谓的毫秒级时延只是空口时延。一般光纤一、二千公里就有5ms了,整个系统的响应时间是做不到1毫秒时延的。对于工业应用来说,最靠谱的还是有线网络。未来工业应用中有线、WIFI6、5G都有应用场景,而且考虑到有线网络的可靠性、稳定性和低成本,未来很有可能依然是以有线网络为主,WIFI6、5G为辅(目前有线网络工业应用中占比超过97%)。

5G杀手级应用还有待探索。大量5G概念都是偏向噱头的东西,所谓四大类应用、13大场景,不少场景在过去十多年里反复炒冷饭。远程医疗等概念从3G时代就开始炒作,无非是4G时代炒作一次,5G时代又继续炒作。

对于炒作5G远程医疗,一位行业人士评价:连续看了多年这种宣传,都快看吐了,实在忍不住,吐个槽:1)电信号3000公里的传输就需要10ms, 空口的1ms真的不是问题。2)根据不同的分辨率,一幅视频图像的编解码时间要远远大于通信传输时间。3)这种接近静态的低速操作1mm/s,数十ms级传输的时延带来的误差几乎可以忽略,主要是视频编解码的时延和对端执行机构对远程命令的反应时间。

如楼继伟所言,数千亿级的投资已经布下,而且运营成本极高,找不到应用场景,今后消化成本是难题。楼的公开表态已经说明了上位者对当下现阶段5G到底是什么情况是了解的,而且现阶段5G在功耗、成本、覆盖和应用方面的问题短期内看不到解决的希望。有行业人士评价,5G基站建设很可能会停留在100万站的规模,在功耗、成本、覆盖和应用四大问题没有解决前,不会再盲目扩张了。

5G发展应当实事求是 循序渐进

我国4G建设从2013年起到现在经历7年投资,数千万的4G网络建设投资尚未完全收回,5G的投资周期只会比4G更长,俄罗斯四大运营商也表示,5G成本太高,20年都未必能收回成本。

当下,大规模建设5G只会加重运营商的负担,提升话费月租加重消费者的负担,少数厂商可以通过绑架政策的方式,将运营商变成自己的现金奶牛,进而向消费者征收“5G税”。从数据上看,韩国5G用户的ARPU值比4G增加37%,在5G建设开始后,国内运营商一方面降低4G网速,另一方面则取消了4G无限流量套餐,并开始提升ARPU。

正如楼继伟所言,现有5G技术很不成熟,大规模推广这种不成熟的技术,几乎就是星球大战的翻版,花了数千亿做了一个不成熟且缺乏应用的通信网络,少数厂商大获其利,用户为此买单。

就实际用户体验而言,由于5G覆盖近,信号易受外界因素影响,仅在少数城市城区有较好覆盖,像杭州这样的城市,很多地方5G覆盖也不行。一位网友就表示,5G手机会自动连接5G,手机显示微弱5G信号,网速很慢,旧手机用4G网络能顺利打开的网页或APP,换了5G手机后反而卡的一塌糊涂,新手机又不能关闭5G使用4G网络,结果原本日常可以刷手机的场景,换了5G手机后,只能看别人刷手机。

事实上,现阶段5G的网速用4G载波聚合也能做,香港移动的4G网速就和5G差不了多少。根据H公司常务董事丁某的介绍,我国5G的平均数大概只有270Mbps,相比之下,韩国机构测试的4G平均下载网速为158.53 Mbps。

我们完全可以一方面小规模建设5G完善技术。另一方面升级4G,使其达到现阶段5G的水平。一些经济不富裕的第三世界国家就是这么做的,只不过这种做法相对来说性价比较高,比较省钱,一些厂商无法像推广5G那样赚大钱,因而不被利益集团所选择。

在当下强调节约(光盘)的大背景下,更应当精打细算,节省资金,不能像过去那样花钱了。因而有行业人士分析,5G基站建设会停留在100万站。

当下,5G技术存在两个问题:

一是技术不成熟,存在覆盖、功耗、成本三大问题。

二是缺乏杀手级应用,导致5G无用武之地。

在5G热炒的当下,5G耗电的确是个死结,暂不论5G设备和电力等辅助设施改造巨额投资何时能回收成本。光耗电一项就是运营商头疼的难题。月套餐高了,会吓跑5G潜在用户,套餐月费少了,企业要逐利,找不到利。国家能够给一些补贴,但补贴终究是有限的。

就应用上看,现阶段5G建网仍然复制服务消费者用户的4G经验,追求大规模的一次性连续覆盖,等于是运营商给特定设备商输血,通过增加投资短时间拉动GDP,但其市场后果必然是用户使用率低下、设备空转、运维成本高企。运营商财务状况恶化后必然把问题转嫁到下游供应商,使行业恶性竞争加剧,损害通信行业的长期健康发展。

当下,解决的思路方针应该是实事求是,承认现阶段5G的不足,而不是鼓吹“5G秒天秒地秒空气”,循序渐进的发展5G。

一方面在特定行业(To B)或特定区域(人流高密度车站、综合体等)按照需求分步骤小规模试点5G,在试点中改进,实现螺旋式提升。

另一方面对4G基站进行升级,搞载波聚合把4G网速提升到1.2Gbps水平。

当5G实现技术突破,解决覆盖、功耗、成本、应用四大问题之后,再进行大规模建设。

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