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5G必须是全民的话题和全国的关注点

通信头条 2021-02-26 10:18 次阅读

5G网络,具有更高的速率、更多的连接数、更低的时延,是人工智能、宽带物联网等未来前沿产业必需的最为灵活便利的信息传递媒介。5G技术也被认为是重要的科技创新,是未来经济社会发展和产业升级转型的重要推动力,能够在中长期内推动互联网、大数据、人工智能和实体经济的深度融合,助力实体经济持续转型升级,为经济的持续增长赋予新动能。因此,5G也是全球竞争的制高点。

1

5G发展

2019年,是中国5G商用元年。国家已向4家运营商正式发放了5G牌照,运营商也开始规模商用网络的建设工作。虽然,目前受制于5G核心网和终端的产业成熟度,但可以预见的是,随着相关产业瓶颈的突破,2020年中国的5G应用将会进入快速发展阶段。

5G承载着通信行业发展的希望,承载着推动经济发展的重托,承载着改变社会的期望,承载着拉动垂直行业转型发展的期待。在各行各业盼望5G的同时,应该认识到,在5G的发展过程中,还有很多因素会对其健康发展产生重要影响,需要引起重视,并随着5G商用的不断推进而加以解决,才能推进5G稳步发展,不负重托。这些影响5G发展的因素包括但不限于如何进一步降低5G网络建设、运营维护的成本,如何将5G网络有效延伸至垂直行业并为其提供良好的服务等。

笔者从工作角度出发,讨论了影响5G网络健康发挥的一些因素,这些因素包括如何降低5G网络功耗、提高民众对电磁辐射的认识、与垂直行业融合发展等,并提出了一些改进的措施和建议,以期推动5G网络与业务运营的可持续发展。

2

降低5G网络运营成本

影响移动网络运营成本的因素有很多,如设备耗电、人工成本、传输链路、频谱占用等。在5G网络的运营中,这些因素都会有不同程度的增加,使得运营商的网络运营成本有明显提升。尤其是设备功耗,将会成为网络运营成本的最主要部分,影响并主导着5G网络的健康发展。

4G系统典型的基站功耗约1300W,5G基站典型功耗在3500W左右,主要由于基站功放从4G的40W提升到5G的200W,同时基带部分因为要处理更高速的数据,功耗也显著增加。同时,5G工作于更高频段,在同样覆盖情况下,5G基站数量将达到4G的3~4倍。综合来看,在达到同样覆盖情况下,5G移动网络的整体功耗将是4G的9倍以上。

2018年全年,中国电信、中国移动、中国联通3家运营商的移动基站总计共耗电约270亿度,总电费约240亿元。按照5G网络功耗是4G网络的9倍来估算,在同样覆盖情况下,5G网络的功耗将达到2430亿度,电费达到2160亿元。

若5G时仍按现行的通信资费标准,按照当前运营商的盈利水平,这么庞大的用电成本将吃掉3家运营商的所有利润,还要亏损数百亿元。很显然,即使未来总基站数达不到4G的3~4倍,总体上运营成本的增加也是不可小觑。

建议运营商要积极地与设备制造商一起,不断推动5G基站技术进步,不断提高 设备性能,降低功耗;同时,还要关注在网络中引入各种智能手段,基于业务情况实现动态能耗管理,比如智能化的载波/时隙关断技术等。

技术进步降低功耗的空间是有限的,尤其是5G这么大的带宽,在保证足够的覆盖质量和数据速率的同时必须保证足够的发射功率。从更现实的情况来看,降低用电价格本身才是根本。因此,建议有关部门能够针对5G用电出台相关的专享优惠政策,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,以利于运营商5G网络的良性运营,最终利于国家经济的数字化转型。

3

提高公众对电磁辐射的认识

5G基站工作频率高,所以覆盖同样区域的基站数量就显著增加,在传统的室外覆盖方式以外,可能需要有多种设备形态、多种安装形式,安装位置可能涉及到众多的单位办公楼和居民住宅楼。在民众对自身安全日益关注的今天,5G基站的建设和长期运营会面临巨大挑战,尤其是公众对5G电磁辐射的担忧。表1总结了全球主要国家与地区的电磁辐射安全要求。

表1 全球主要国家与地区的电磁辐射安全要求

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目前,国际上使用的电磁辐射安全标准主要有两种:一是ICNIRP标准,它是国际非电离辐射防护委员会发布的标准,主要使用范围在欧洲、澳大利亚、新加坡、巴西、以色列以及我国的香港特区等;另一个是美国的国际电子与电气工程师协会IEEE标准,主要使用范围在美国、加拿大、日本、韩国等。美国联邦通信委员会(FCC)根据ICNIRP和IEEEStdC95.1标准制定了CFR47.1.1310作为电磁照射限值要求;我国采用的标准是GB8702。

由表1可见,我国对电磁辐射安全要求远高于国际主流标准。例如,我国在3.5G频段建网,则公众曝露控制限值为等效平面波功率密度不高于0.47W/m2。

按照我国环境保护部制定的电磁辐射环境影响评价方法与标准(HJ/T10.3-1996),对于功率小于200kW的陆地发射设备,评价范围以天线为中心,半径为0.5km的区域;对于有方向性天线,则按天线辐射主瓣的半功率角内评价到0.5km的范围,范围内如有高层建筑,则应选择不同高度对建筑楼层内外进行测量,评价标准为单个项目的影响应限值在公众曝露控制限值的若干分之一;对于由国家环境保护局负责审批的大型项目可取功率密度限值的1/2,其他项目可取功率密度限值的1/5。

根据目前设备商提供的5G基站设备产品,3.5GHz频段100M带宽的5G基站发射功率一般为200W,则5G基站辐射功率密度应小于92mW/m2。

5G基站辐射对环境的影响,主要考虑几个因素:一是基站本身的发射功率;二是基站采用的天线增益;三是需要考虑空间传播的路径损耗;四是需要考虑5G基站密度带来的多个发射源的叠加影响。

表2参考当前典型5G基站设备,给出基站辐射评估的参数建议。

表2 基站辐射评估参数

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通过计算,可以获得单基站辐射的功率谱密度,可以看到单基站辐射功率谱密度随着辐射距离的增加而快速下降,距离基站2m以外,即可满足环保部门对电磁辐射的要求。另一方面,即使考虑组网带来的多站辐射叠加的影响,由于辐射随距离拉远指数下降,多站叠加因素对辐射功率谱密度的影响远小于距离因素。

根据上述分析,当前5G基站采取200W的发射功率配置对公众电磁辐射的影响处于国家规定的安全范围。

电磁辐射对人体健康的影响并没有确知的科学结论,而社会上经常传播一些似是而非的概念和事件,难免使人产生恐慌,由此所引起的冲突也屡见不鲜。很多人经常以影响健康为由,来阻挠基站建设,甚至要求拆除已建基站的事情也屡见不鲜。

建议通信业界包括媒体各界,以科学的态度,正确地宣传相关知识,普及电磁辐射的基本概念,以消除公众的疑虑和误解,促进5G建设和业务应用的快速发展。

4

加强与垂直行业的融合

5G网络建设是我国实现网络强国的重要组成部分,体现的是国家意志和战略。与通信史上历次技术升级换代主要是围绕改变人的沟通方式和生活方式不同,5G是改变社会的运行模式。5G将开启万物互联、人机交互的新时代。

作为通用目地的技术,5G将全面构建经济社会数字化转型的关键基础设施,从线上到线下、从消费到生产、从平台到生态,推动我国数字经济发展迈上新台阶。中国信息通信研究院的研究结果显示,5G带动的直接产出和间接产出到2030年将分别达到6.3万亿和10.6万亿,创造就业机会800万个。由此可见,尽管5G网络是通信业本身的事,但它事关国家经济的数字化转型,服务的是整个国民经济,惠及的是各行各业和广大消费者。

5G无线网络有别于传统移动网络的最大不同是,专门设计了适用于不同应用场景的无线接入技术,同时在核心网络层面也产生了重要变化,支持网络切片和边缘计算。不同的无线接入技术与核心网络的组合,可以变化出满足各种垂直行业应用所需要的信息通信基础;而各个垂直行业也可以借助公共移动通信这个大的平台和产业基础,获得低成本的优质服务。利用5G网络将大数据、云计算、精密传感以及人工智能等现代信息技术与企业的业务流程深度融合,组成精确的分析决策管控系统,对业务进行精细化分析、精确化决策和快速反馈响应,可有效提升企业的科学管理和产品研发创新能力,加速产品的更新换代,精准优化生产作业流程,内部供需匹配更加精准,大幅提高产品的品质和生产效率、效益,推进企业进入数字化高端制造的新台阶。

但是还要看到,5G技术本身毕竟是从通信技术源发的,所以与垂直行业的需求还有最后一步没有解决,很多行业无法直接、简单地用5G来控制生产工作流程,比如工业生产过程的控制、设备的操控等,都需要做很多的适配工作。要满足各种垂直行业的需要,5G技术本身还有很多需要完善的地方,比如在特殊应用场景下的组网技术、系统参数、网络架构优化等,在各种特殊类型的终端等方面都要做很多进一步的应用类开发工作。如果不能加强与垂直行业的融合,做好对垂直行业应用的适配,5G必然是与垂直行业像两张皮,看起来很美好,但实际不好用。

与垂直行业的深度融合,远比开发出一套5G系统本身要复杂的多,需要政府相关部门、行业应用、运营企业各方的共同努力。大家努力达成共识,从公共移动通信出发来解决应用问题,而不再是简单地重复建设与5G系统类似的专网。

5

结束语

5G是全球的话题,世界的热点。中国已经走在世界前列,但只是通信行业自己在孤独地前行。5G必须是全民的话题、全国的关注点,这样才能推进5G与各行业的深入结合,才能起到推进器的作用。所以,5G的健康有序发展十分重要,不仅是对通信行业本身,对其他关联行业也是一样的重要。

5G技术虽然已经商用,但其真正意义上的规模商用还在路上,还有很多的技术问题需要不断研究解决,才能保证5G起步后能够不断加速发展。通信的未来在于与社会各方面的深度融合。也许有一天,我们已经觉知不到何为通信,但是我们却每时每刻离不开通信,通信就像空气、水、阳光一样融入到我们的方方面面。5G就是这样阶段的一个起步。

原文标题:发展5G的深度思考

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责任编辑:haq

原文标题:发展5G的深度思考

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