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当前5G网络建设痛点与破局

作者:中国储能网新闻中心 来源:通信世界网 发布时间:2019-11-13 浏览:
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中国储能网讯:随着5G牌照的发放,运营商加快了5G建设和商用的步伐。国家高度重视5G建设,各地政府纷纷出台相关政策支持5G建设,力争建成全国领先的5G网络,率先实现5G商用。5G比想象中来得更快,除基站外,终端产品也即将规模亮相。然而5G的技术特性决定了其建设难度高,为建设进度带来了空前挑战。

5G主要技术特征决定5G网络建设的根本变化

5G和4G的根本区别是什么?仅仅是网速快一点?这是对5G狭隘的认识。事实上,5G具备三个典型特征。

高速度

网络速度提升,用户体验与感受才会有较大提高,面对VR/超高清视频业务时网络才能不受限制,对网络速度要求很高的业务才能被广泛推广和使用。

泛在网

随着业务的发展,网络业务需要无所不包、广泛存在。如此一来才能支持更加丰富的业务,才能在复杂的场景中使用。泛在网在广泛覆盖和纵深覆盖两个层面给网络建设带来了巨大影响。

广泛是指人类生活的各个地方需要广覆盖,如果覆盖5G,可以大量部署传感器,进行环境、空气质量甚至地貌变化、地震的监测,将非常有价值。

纵深是指虽然已经有网络部署,但是需要进行更高品质的深度覆盖。5G的到来,可把以前网络品质不好的卫生间、地下停车库等区域都用5G网络深度覆盖。

一定程度上,泛在网比高速度更重要。单建一个覆盖面积少、高速的网络,并不能保证5G的服务与体验,而泛在网才是5G体验的根本保证。

低时延

5G应用的新场景包括无人驾驶、工业自动化的高可靠连接。人与人之间进行信息交流,可以接受140ms的时延,但140ms的时延难以满足无人驾驶、工业自动化的要求。5G对于时延的最低要求是1ms,甚至更低。

因此,5G不仅比4G多了1G,它既继承了4G移动通信的大部分特质,也在其基础上有了根本的变革和演进。

制约当前5G建设的主要因素

变革与挑战:大规模智能天线的应用加大配套改造难度

为实现5G的高带宽,大规模智能天线成为标配,5G AAU集成了天线和RRU。根据目前发布产品的情况来看,64T64R、192振子的配置将成为运营商主要的设备形态,可为网络带来4~32倍的数据提速,但在技术升级变革的同时也给工程建设带来了巨大的挑战。相比原有的4G设备,5G AAU在重量和设备的迎风面积上均有所增加,所有主流厂家的AAU重量都在40kg以上,这样就导致现有70%以上的塔桅不能满足建设要求,同时由于5G AAU的设备类型会将重量集中在抱杆上部,对于楼顶站的承重建设要求较高,由此增加了配套改造成本,也加长了建设周期。目前主流5G AAU的参数如表1所示。

表1 当前主流5G主设备AAU参数对照表

规划与现实:超密集组网加大站址获取难度

由于无线信号频率越高,传播损耗越大,覆盖距离越短,所以5G如果想要达到与4G同样的覆盖效果,需要建设更多的基站;同时,考虑到5G重点应用于VR/AR等高带宽业务,要求网络速率达到100M甚至更高,业务热点区域的密集组网将是解决容量需求的主要手段,因此相比原4G组网,整体的站点规模将提升2~4倍。

由于5G基站的数量远大于4G基站,无论是既有网络的改造还是新建网络都需要大量的新站址资源,因此,在5G网络建设中,站址选择也成为一大难题。目前三大运营商2G/3G/4G多种资源同时运营,考虑到共建共享,多数杆塔的天面资源已经用完,由于业主协调等因素,现有的部分楼面站址资源也面临无法利用的情况,基于对站址结构和连续覆盖需求的考虑,势必引入大量的新址新建站来弥补覆盖空洞。从某城市4G一期和5G一期建设规划站址统计来看,5G新址站的比例明显提高,如表2所示。

表2  4G/5G新址站建设比例

从上表可以看出5G的新址站是4G的3倍以上,这对物业选址提出了更高的要求,无疑是一个巨大的挑战。

机会与博弈:如何平衡广阔的前景和巨大的投入

每一个新技术的到来都会催生一大批新兴产业,5G又会给整个移动互联网带来哪些影响?据估算,到2030年5G连接将超过10000亿个,5G行业产值超过4万亿美元,相当于再造一个日本或德国。5G在智慧医疗、智慧城市、无人驾驶、工业自动化、4K/8K超高清等多个垂直行业将被广泛应用。5G正以前所未有的速度改变社会,重构我们的想象。

届时5G发展起来,哪些公司最受益?在这场盛宴中,电信运营商和设备供应商无疑是最大的受益者。然而建设5G的巨额投入与初期业务收入不确定性的矛盾也无法回避。5G网络想要达到与4G相当的覆盖效果,则5G基站数量不应少于4G基站的数量。以中国移动为例,当前全国4G基站数约245万个,按照5G单站投资38万元估算,如表3所示,建设245万个基站至少需要投入9310亿元,这是一个极其庞大的数字,约相当于中国移动集团9年的净利润之和。因此,目前既不能因为目前5G终端及业务应用不成熟而停下5G建设的步伐,也不能盲目地加大5G建设投资,以免造成投资效率低下和资源浪费。

表3  5G单站点投资估算

谎言与真相:5G能效高不等于功耗低

5G要支持大规模物联网应用,就必须对功耗提出要求。5G技术的泛连接要求5G具备比4G更高的能效,传送单位信息所消耗的能量比4G低一个数量级,或者说单位能量所传送的信息增加了一个数量级。能效高是否意味着5G比4G更节能?如果这样想就大错特错。5G基站在发射功率、带宽、用户连接数等方面较4G有了很大的提升,相同业务负荷下(5G传送的信息比4G高一个数量级),5G基站能耗较4G会大幅提升,根据某运营商省公司对主流设备厂家4G/5G设备的基站功耗对比测试,见表4,可以看出,5G基站的单站功耗大约是4G单站的2.5~3.5倍,目前单站满载功率近3800W,AAU功耗增加是5G功耗增加的主要原因。

表4  5G设备功率实测

5G基站功耗和数量急剧增加,电源的供应问题已经成为最大难题,如何低成本地建设低能耗、高可靠和智能化的能源网络,成为通信能源产业的全新命题。

如何破解当前5G建设困局

政府主导大局:进一步开放公共建筑降低电力成本

抓住政府高度重视5G建设的契机,运营商应与政府相关部门进行沟通协调,及时上报5G基站需求,合理利用政府资源,解决运营商5G基站选址难、进场难、电费贵的问题。具体举措如下。

公共建筑免费开放:省级机关、事业单位、学校、医院、国有企业要做表率,除法律法规明确规定不得开放的地方外,公共建筑应当免费开放。省国资委协调国有企业、省教育厅协调学校、省卫生健康委协调医院、省交通运输厅协调交通运营企业开放公共基础设施。

减免通信基站租金:省机场集团、省交通集团、地铁集团等单位大力支持5G基站建设,尽量减免通信基站租金;整合各类杆塔资源,推进“一杆多用”智慧杆塔建设和改造;加强用电用地等资源要素保障,推动基站直供电改造,降低用电成本;开放公共建筑与物业资源。

转供电改直供电:省发展改革委同电网等单位抓紧研究制定全省5G基站转供电改直供电实施方案,出台降低通信基站用电成本的政策措施。

单位电价优惠:推动全省通信基站用电纳入一般商业用电,享受峰谷电价优惠。

加强共建共享:联合共创未来

各运营商在建立5G基站建设及其配套站址、机房、管道等统筹建设和开放共享机制,编制5G基站建设规划。

通信配套设施与主体建筑同步建设:5G网络建设需要更多的通信管廊、站址、机房、电源等配套设施,需要与主体建设同步规划、同步建设、同步验收。

加大通信管道共享力度:省通信管理局要进一步探索“共网共用、共建共享”的建设运维模式,推动电信运营企业间加大通信管道共享力度。

加强新产品研发:确保技术领先

用新技术来为工程建设保驾护航,要求主设备厂家开发出更加丰富的产品形态、更先进的技术,给不同场景下5G建设提供更多的选择,降低建设难度,提升设备能效。

加强参数调控降低能耗:后续可在低话务时段,通过关闭部分射频通道下行功率的方式来节省能耗。当AAU监测到下行符号发送时刻没有数据发送时,可临时关闭PA,节省PA静态功耗,当监测到有业务时采用智能唤醒的方式,这样可最大限度优化能耗,提升5G基站能源利用效率。

推进C-RAN组网:以C-RAN为目标,按照一次规划、分步实施为原则,开展5G组网架构规划;统筹考虑5G基站建设与4G搬迁改造,实现4G/5G C-RAN组网,可有效降低运营维护成本。

加快双通道AAU研发:常规64T64R AAU集成了天线和RRU,体积大、重量重使得AAU的安装场景严重受限。为解决排气管、美化空调、射灯天线等特殊场景覆盖站点,需要加快推出体积小、易于灵活部署的双通道AAU产品方案,以满足日益增加的特殊场景建设需求。

做好4G/5G协同:平衡好4G/5G的资源投放、网络建设及优化工作,加大推进1800MHz FDD建设力度;强化精细管理,通过现网能力挖潜、资源动态调度、4G/5G共模部署等手段,有效支撑业务发展。

结束语

5G网络建设不可能一蹴而就,在建网初期可以根据覆盖地区的实际情况,采用“一步规划,分步实施”的方案,合理把控建设节奏。5G建设过程中,要充分利用好当前的有利政策,重点攻克选址难、进场难、电费贵等关键制约因素,同时运营商还可考虑基站共建共享,以降低5G网络的站址选取难题和总体费用。

来源: 通信世界网

关键字:5G

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