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5G发展的建设道路还漫长

王晓东 2018-10-11 2005 166

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随着我国经济的快速发展与无线技术的不断突破,我们正逐步进入5G时代。但要真正的实现“万物互联”,实现商业化应用,5G时代的网络部署与建设的道路还非常漫长。

  摘要:随着我国经济的快速发展与无线技术的不断突破,我们正逐步进入5G时代。但要真正的实现“万物互联”,实现商业化应用,5G时代的网络部署与建设的道路还非常漫长。

5G时代

  近年来,国内的移动通信技术取得了长足进步。当前,我国5G的推进节奏并不像4G/3G那样处于追赶态势,而是已经处于全球领先水平。5G的低时延高可靠、超强移动宽带、海量连接,能够实现万物互联,由人跟人之间的连接到物跟物之间的相互连接,为此打开了一个全新的增量空间。为了满足工业互联网、车联网与智慧城市等物与物之间的相连要求,需要大规模地完成5G网络的部署,而5G网络的建设存在着基站建设成本过高且建设规模庞大、无线设备器件产业规模不足等挑战。

  基站建设成本过高且需要建设的规模庞大

  目前,4G单基站的建设成本大概在15万元左右,由于5G基站的建设将会大幅度的增加射频器件的数量以及天线也会大量的使用,所以5G单基站的建设成本将会是4G基站的3~5倍,因此5G单基站建设的成本将会超过50万。

  5G的无线接入将会实现中低高频段的全频谱接入,中低频段(6GHZz以下)将提供连续性覆盖,毫米波高频段(6GHz以上)将作为热点区域或容量提升的覆盖。5G的基站将包括中低频段的宏站和高频段的小站。根据目前测试的情况来看,5G中低频段的宏站能够达到与4G基站相当的覆盖范围,预估5G宏站的数量将会比4G宏站数量的高出20%,届时将会达到320万个;毫米波高频段的小站,其覆盖的范围在100米以内,主要的应用在更高容量的业务场景或者热点区域,预估5G毫米波高频段的小站数量将会是宏站的2倍,届时5G毫米波高频段的小站数量将会达到640万个。由此可见,仅仅在5G基站的建设成本上的支出就会超过千亿。

  无线设备器件产业规模不足

  5G网络为了追求更低的时延和更多的吞吐量,采用了更快的HARQ反馈以及更短的调度周期,而且对5G系统和终端要求更高基带处理能力,进而为数字基带的处理芯片工艺技术带来了更大的挑战。5G支持的频段更高、载波带宽更宽、通道数更多,对模拟器件也提出了更高的要求,主要为:ADC/DAC为了支持更宽的载波带宽,需要支持更高的采样率;功放为了支持4GHz以上高频段,需要采用GaN材料;由于基站的侧通道数量激增,也导致了滤波器数量相应的增加。产业规模不足是这些模拟器件存在的主要挑战。

  5G建设将会增加能源消耗规模

  目前,移动通信网的能源消耗约占全球能源消耗的10%,而其中基站的能源消耗占移动通信网能源消耗的比重约50%。当前5G基站的功耗超1000W/站,是4G基站功耗的4倍以上,由于5G的性能参数要求较为严苛,从而加大了5G基站的建设密度,因此5G基站建设的密度远远大于4G基站的建设密度,5G基站的建设密度将会是4G基站的1.5倍。由此可见,5G的全覆盖建设,将会增加移动通信网的能源消耗。

  网络构架灵活性的挑战

  由于5G承载着丰富的业务种类,再加上各有不同的业务特征,因而对网络的要求也会不同。由于多样性的业务需求,为5G网络的规划和运营带来了包括网络功能、架构等多方面的新挑战。5G将基于NFV/SDN、云原生技术来实现网络的虚拟化和云化部署,但当前受到了标准还不明确的容器技术和发展并未成熟的产业的限制,面临着面对用户的转发性能还有待提升、安全隔离的技术还需有待完善等方面的挑战;而5G网络基于服务化架构设计,需要通过网络功能模块化等技术,来实现网络按照不同的业务需求快速部署,包括了网络资源的灵活分配等,这些都为5G网络的运营和管理带来了新的挑战。

  高效承载技术的挑战

  由于5G的网络带宽相对于4G的来说,将会有数十倍以上的增长,如此便会导致5G网络的承载网络速率急剧的增加,实现25G/50G光模块的成本降低和WDM的传输将会是5G网络承载网的一个挑战;毫秒量级超低时延作为uRLLC业务最主要的要求,就需要合理的布局站点,引入MEC和网络架构的扁平化,这是5G承载设备的另一个挑战;5G网络的核心网云化以及其下沉的部分功能与网络切片等的需求,会导致5G回传网络对连接的灵活性有着更高的要求,因此如何达到5G网络承载灵活性和运维便利性的需求,这便是5G网络承载网的第三个挑战。

  结语

  由移动通信技术的发展历程上来看,5G技术和产业链的发展需要一个较长的过程。为了真正实现5G的快速发展,需要针对5G发展中所面临的主要挑战,降低基础设施的生产建设成本,扩大硬件设备的产业规模,降低移动通信网的能源消耗,攻克5G网络技术的难点,提出5G网络演进策略和阶段目标,探索新的5G网络建设方案与运营模式,同时也要积极构建5G生态圈,从而更好地发展5G网络。


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