以新发展理念推进5G网络建设

作者:未知

  如火如荼的5G不单单是手机升级、网速提升,它将引领新一轮科技革命和产业变革,是数字经济的底层基础设施,并对经济社会发展和大国科技竞争产生深远的影响。
  近期,由于中国经济受到新冠肺炎疫情的冲击,新型基础设施建设被寄予厚望,推进速度明显加快,而排在“新基建”首位的5G成为全社会关注的焦点。
  笔者认为,以5G为代表的“新基建”,要坚持以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为指导,重视顶层设计,以统筹机制推动5G创新发展,制定5G创新发展的规划政策,落实重大工程专项和重要工作安排,研究推动跨区域、跨部门的重要协调事项,协调解决工作中的重大问题,通过发挥顶层设计、政策整合、统筹协调的作用,有效推动5G绿色发展,提升开放水平和实现成果共享。
  一、创新:从5G三大应用场景创新出发,积极贯彻国家发展5G的战略意图
  5G不仅可以为大众带来良好的移动互联网体验,还将成为智能制造、智能医疗、智能政务、智慧城市以及无人驾驶汽车的技术支撑。由于5G被视为各行各业的新型基础设施,因此世界各国都在力争成为5G的领导者,期望自己能够主导新一代移动通信的国际标准。
  我国经历了1G空白、2G跟随、3G突破、4G同步之后,目前已经成为5G技术、标准、产业、应用的引领者之一,位于全球5G产业第一梯队,并计划在2020年实现5G全面商用。据中国信息通信研究院的测算,2020年我国5G将带动约4840亿元的直接产出,到2030年增长到6.3万亿元;在间接产出方面,2020年5G将带动1.2万亿元产出,到2030年增长到10.6万亿元。
  具体而言,5G三大典型应用场景中的eMBB(大带宽)场景其实就是目前4G移动通信技术的升级版本。只不过是eMBB技术再度提升了4G移动通信技术的流量以及带宽处理能力,支持更高更快的内容传输处理。主要应用场景包括4K/8K超高清视频以及语音、图像、文字处理、移动APP数据等消费端业务。
  5G的魅力在于它引入了另外两大场景,即面向物联网应用的mMTC(大规模连接)以及面向自动驾驶、工业互联网、远程医疗的uRLLC(高可靠低时延)。因此,5G与前四代移动通信技术之间的关键区别在于,前四代网络致力于为消费者(以及在一定程度上为企业用户)提升用户体验,而5G则瞄准产业应用,将前所未有地支持更广泛的创新场景。
  对于mMTC而言,该项技术更偏向于物联网场景运用。4G技术也支持物联网运用,但是由于其更多针对移动通话、视频、文字传输等偏向于消费者运用而设定的技术,所以导致其不适合大规模的物联网场景数据传输,而且4G并没有针对物联网场景制定统一的标准,这导致了跨设备沟通之间的障碍。根据《5G:为人工智能与工业互联网赋能》一书描述,4G技术在物联网场景里面存在缺陷,但是mMTC技术却是专门针对解决4G的这一缺陷而产生的。物联网传输通信技术的要求更重在其能够连接设备的广度以及宽度,它可能对于数据传输速率以及带宽要求不及面向消费者的通信技术那么高,但是却需要保持链接数据量大、支持高并发和多通道数据传输处理等能力,这是区别于eMBB场景应用对于通信能力需求的另外一个领域。目前,智慧城市、智能环保是mMTC应用场景中最典型的代表。
  uRRLC技术主要是针对自动驾驶、远程医疗手术等对数据传输速率以及反映灵敏性要求比较高的领域而设定的。因为涉及到高速行驶的自动驾驶汽车必须能快速地反应制动,识别避免车祸等问题的发生。又如医疗环节,如果手术机器人控制灵敏度不够,容易导致患者伤口扩大或者无法愈合,难以实现高精度的微创手术治疗。这一场景要求的数据传输以及处理能力比其他领域又有不同,于是便有了uRRLC这一项通信技术的诞生。
  近两年,由于中美贸易摩擦不断升级,从大豆到智能手机、汽车等产品都受到严重影响,但5G可能是全球两大经济体之间发生贸易摩擦的重要原因。4G改变生活,5G不仅变革经济和社会,而且重塑国际格局。
  为此,中国应把5G 建设作为一个重大发展机遇来推进,通过5G 创新,为数字经济和智能社会发展提供新引擎,在新一轮科技革命和产业变革中形成新优势。具体而言,要面向不同产业领域对5G多连接、大带宽、低时延的网络需求,加快建设5G网络基础设施,结合边缘计算和网络切片等技术,全面促进5G创新和应用发展。
  首先,大力推进5G关键技术研发、技术试验和标准制定,提升5G组网能力及业务应用创新能力。支持企业发展面向移动互联网、物联网的5G创新应用,积极拓展5G业务领域。其次,要抓运营商大平台、主导产业以形成全产业链,实现重点突破。例如,围绕新型半导体材料及工艺的共性关键技术和产业化,聚焦中高频功率放大器、LC滤波器、射频芯片等核心器件,面向5G基站、终端等开展攻关。第三,聚焦引进和发展5G终端制造业、5G通信设备制造业,加强与高校、科研院所的合作,推动5G前沿创新技术攻关。
  二、协调:从区域和产业链上下游,解决5G基站和产业发展的不均衡问题
  建议国家及各地积极研究制定三年或五年5G建设规划,细化相关具体措施,协调和解决5G验证环境搭建与5G产业发展中的相关问题。
  只有基站足够密集,才能保障通信信号的稳定,实现5G的三大应用场景。但基站建設过于密集,必然需要巨大投资。4G基站建设,通常是市区500~600米建一个基站,郊区1~2公里建一个基站,农村3~4公里建一个基站。从区域角度来看,以北京市为例,5G基站建设应充分得到组织协调,对其给予积极的要素保障,但在规划5G基站建设区域时不应沿用二环、三环、四环、五环、六环的概念,而要考虑人口密度和数据流量而合理布局,从而解决人民日益增长的对5G美好生活需要和5G基础设施不平衡不充分的发展之间的矛盾。
  同时,建议各地在5G与产业融合等方面给予大力支持,建立跨部门协作机制,制定相关规范,保障5G与不同领域应用与测试的推进。协调5G产业链上、中、下游(设备商、运营商、应用厂商)等全产业链资源,建设5G国家产业创新中心,开展技术研发、成果产业化、人才培训以及有关成果的共创共享,加快5G创新应用和商用。以北京市为例,可以怀柔未来科技城、亦庄经济技术开发区为核心,构建高效协作创新网络,培育和孵化一大批创新型中小企业,加快建成产业协同、技术引领、配套完善的具有国际竞争力的5G产业集聚区。   三、绿色:以财税和技术双管齐下,解决5G基站高功耗问题
  目前困扰5G发展的一大难题是功耗。数据显示,4G系统典型的基站功耗每月1300瓦,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。
  据统计,2018年中国移动公司利润为1177亿元,电费支出为123亿元。三大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,电费达到2160亿元。也就是说,庞大的用电成本将吃掉三家运营商的所有利润,还要亏损数百亿元。因此,网络上有人调侃“各省市大规模建设5G,国家电网笑啦”“5G之后,运营商会交不起电费”,等等。
  从财税政策角度看,建议各地能够针对5G用电,出台相关的专项优惠政策,降低5G网络的电费支出,使5G网络电费的降低与提速降费的总体要求相匹配,这样才能使极具巨大潜能的5G实现可持续发展。
  当然,这并非长久之计。从技术角度看,技术进步降低功耗才是根本。例如,日本的罗姆公司正在研发一种用于5G基站的电源用功率半导体,据说可以降低50%的电力损耗。我国也应该积极推动类似的技术创新,加快提高设备性能,降低功耗。
  四、开放:对内开放数据、对外开放平台,创建国际领先的5G智慧城市
  与前四代移动通信技术主要面向消费者不同,5G主要面向产业界,推动产业和企业实现数字化转型、智能化升级。5G技术的商用将带来覆盖包括5G终端手机、5G网络运营设备在内的各个行业的全新发展机会。为此,建议各地深入挖掘各行业对5G的技术应用需求,加快布局全局性、基础性、战略性的应用创新项目,做好业务对接,让垂直行业介入,推动跨行业合作,构建开放产业生态和协同创新集群。结合自身的产业基础,围绕4K/8K高清视频、AR/VR、车联网、无人机、智慧城市、工业互联网、智慧医疗、智慧家居等应用场景,有计划地开展应用实验,探索形成可复制、可推广的模式。
  其中尤为重要的是,对内而言,要解决跨区域、跨领域、跨部门的数据孤岛、数据壁垒等问题,以智慧城市为例,需要开放城市下水道井盖、道路桥梁、交通流量等基础数据,推动5G场景应用;对外而言,应采取“引进来、走出去”,积极推动5G商用设备研发、技术应用的国际合作,在开放创新中打造5G智慧城市。
  五、共享:从基站共建共享、网络切片两个角度,解决5G建设和运营的高成本问题
  去年底召开的2020年度全国工业和信息化工作会议指出,截至目前,全国开通5G基站达到12.6万个。同时,工信部提出,要深入实施工业互联网创新发展战略,启动“5G+工业互联网”512工程;要稳步推进5G网络建设,深化共建共享,力争2020年底实现全国所有地级市覆盖5G网络。
  下一步,建议各地大力推广基站共建共享。例如,让一个基站上面安装一圈移动天线、下面安装一圈联通天线,实现共享,降低基站建设成本,以达到节约资源、提质增效的效果。
  与此同时,建议鼓励运营商选择网络切片技术,实现在最少的资本投入下发挥最丰富的网络功能。端到端的灵活性是5G网络的基本特征,这种灵活性在很大程度上源于网络软件化的引入,其中核心网络硬件和软件功能是分开的。网络软件化是指通过网络功能虚拟化(NFV)、软件定义网络(SDN)和Cloud-RAN(C-RAN)等技術,基于网络切片方式,提高创新和移动网络转型的速度。网络切片作为5G网络架构中核心的一环,允许将物理网络分成多个虚拟网络(逻辑段),这些网络可以支持不同的RAN或某些客户群的多种类型的服务,从而通过更有效地使用通信信道大大降低网络建设成本。
  我国已经成为5G率先商用的国家之一,快速发展的垂直行业数字化转型和巨大的用户规模都将推动我国5G产业蓬勃发展。各地应立足当前、着眼未来、因地制宜,统筹有序推动“新基建”和5G网络建设,助力经济高质量发展,利用新技术赋能社会治理。
  (作者系九三学社中央科技委员会委员、九三学社中央促进技术创新工作委员会委员)
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