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【通信技术】中国工程院院士邬贺铨:5G商用是新一轮研发的开始,要求手机芯片快速换代

来源:中国电子报    原作者:刘晶    

10月15日,在2020年中国国际信息通信展期间召开的“IMT-2020(5G)大会”上,中国工程院院士邬贺铨在主题演讲中表示,5G能效显著优于4G,而投资回报是与4G相当的。针对最近网上“5G技术很不成熟、运营成本极高、不易消化成本”的观点,邬贺铨院士对5G技术价值和5G建设成本做了深入剖析,正本清源。

5G技术成熟度符合产业发展规律

邬贺铨说,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%。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。

邬贺铨说,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。

“我国前几代移动通信都比发达国家晚了好几年以后才开始商用,而且基本都是用国外产品,到了3G开始有部分国产品牌,4G以来有了很大的改进。可以说,前几代我们是少了试错的风险,但由于晚于发达国家商用,我们不仅付出了市场代价,也不得不承受因自有专利滞后而增加的产品成本,产业链失去了领先机会。”邬贺铨说,“5G商用时间几乎与国际标准同步推进,从这个意义上看,5G不够成熟是显然的,国外也如此。”

5G能效显著优于4G

5G比4G能耗高,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。

邬贺铨表示,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,欧洲国家占1.5%,发展中国家是4~5%,全球平均是2%。我国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。

邬贺铨说,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。

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(今年主流的5G宏基站,编者加)的5G基站可支持10Gbps/810W,换算可得能效为0.18W/GB,而4T4R(4G建网初期主流宏基站,编者加)的4G基站能效为5W/GB,所以从能效的角度看,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,每天可以节能大约13.45%。”邬贺铨说,“也可以不关掉整个基站,只关掉其中的毫米波频段,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。

邬贺铨说,空调致冷是最耗能的,可以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投资回报与4G相当

5G投资压力大,这是业界一直在讨论的问题。

邬贺铨认为,5G的投资和回报要放在整个5G生命周期来分析。他说,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。据招商证券预测,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%。我国4G建设是从2013年开始,现在已经7年了,目前实际用户占全网移动用户的80%,5G要达到4G今天的用户规模估计需要8年甚至更长时间。可以看出,5G年度投资规模并非如想象的那么庞大。

邬贺铨说,从投资回报看,消费者用户的收入,5G将超过4G,目前韩国5G用户ARPU值比4G增加37%;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

邬贺铨说,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。5G的室内覆盖5G也比较复杂,需要比较各种覆盖方案。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了更多,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。

邬贺铨表示,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。邬贺铨说,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。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。

邬贺铨说,5G创新需要产业链更广泛的合作。目前手机可供选择的品种还不多,千元以下的很少,未来中低端的终端需求更大,要加大开发力度。其中,要求手机芯片要快速换代,而我们现在面临的难题是芯片代工和装备的基础缺失,凸显了外部生态对我国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。在行业终端上,要通过与垂直行业的跨界合作丰富行业模组和芯片,但是目前的合作商业模式还不清晰。

邬贺铨表示,5G商用一周年取得了预期的成绩,交出了全球瞩目的答卷。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。

封面图片来源:拍信网