日前，相關(guān)部門專門召開會議，討論如何幫助國內(nèi)通信設(shè)備商降低5G功耗問題，參會單位每家發(fā)言時(shí)間為15分鐘，當(dāng)然，也有發(fā)言“干貨”比較多而大幅超高15分鐘發(fā)言時(shí)間的。從會議討論情況看，如果還是按照現(xiàn)在通信設(shè)備商鼓吹的套路，基本上不具備大幅度降低功耗的可能性。而歸根結(jié)底，導(dǎo)致5G功耗異常巨大，還是在技術(shù)升級疲軟的情況下，暴力堆料所導(dǎo)致的。
5G并沒有誕生革命性技術(shù)
就5G EMBB場景來說，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制定完成了。雖然一些廠商和媒體鼓吹5G秒天秒地，但實(shí)際上，5G并沒有誕生革命性技術(shù)，頻譜利用率與4G相當(dāng)。
首先調(diào)制這塊還是沒有變，太基礎(chǔ)了，想變也變不動。
就編碼來說，雖然編碼被媒體炒得很火，但LDPC和Polar比Turbo提升非常有限。誠然，LDPC和Polar是Turbo碼之后通信技術(shù)發(fā)展的里程碑性的技術(shù)。但是由于Turbo碼已經(jīng)比較接近香農(nóng)限，雖然這兩個(gè)碼更接近，但是對系統(tǒng)容量的提升已經(jīng)不大，大概是1～2%左右。
多址這塊，對于5G三大場景之一的eMBB這塊沒有變，還是采用了4G的OFDM。多址這塊NOMA有很大的熱度，一度被公認(rèn)為5G的必選技術(shù)。5G標(biāo)準(zhǔn)的早期，幾乎所有的廠家都支持這個(gè)方向。但經(jīng)過驗(yàn)證NOMA比OFDM的增益嚴(yán)格為零，所以回歸4G時(shí)代的OFDM，堪稱打臉。
組網(wǎng)方面，CoMP被運(yùn)營商實(shí)踐證明是零增益。
多天線這塊最響亮的就是massive MIMO，號稱可以成百倍地提升系統(tǒng)容量，從媒體上看幾乎可以是5G的代名詞。MIMO這個(gè)理論1995年提出，已經(jīng)23年了。它所揭示的對容量的巨大提升致使它一直是學(xué)界和工業(yè)界的熱點(diǎn)。但是這個(gè)技術(shù)一直到4G都不是很成功。這個(gè)技術(shù)有個(gè)特點(diǎn)，一演示就成功，一實(shí)用就趴窩。在一個(gè)選擇的場景下MIMO技術(shù)是很容易演示成功的，但是在復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境中所涉及的問題的難度，是兩個(gè)數(shù)量級的差別。當(dāng)然MIMO是一個(gè)有潛力的領(lǐng)域，現(xiàn)在商用的是增益相對比較有限的MIMO，其實(shí)用化問題仍然沒有解決。MIMO的問題還在于，雖然能夠提高容量，但是要增加設(shè)備，有成本的，功耗也會隨之暴漲。
綜合來看，5G相對于4G來說，幾乎沒有技術(shù)進(jìn)步，在一些地方還退步了。另外，由于5G走的是高頻擴(kuò)容的路線——由于消耗的帶寬成倍增加，而在低頻，帶寬資源非常寶貴，因此，只能選擇頻譜資源更加豐富的中高頻。而頻率越高覆蓋越小，這是無線通信的基本知識。這會導(dǎo)致組網(wǎng)的成本大幅增加。所以從技術(shù)角度看，5G比4G沒有誕生革命性技術(shù)，且成本和功耗會更高。
如果5G和4G采用相同的帶寬、天線等條件，就可以發(fā)現(xiàn)，5G和4G的網(wǎng)速是差不多的，4G五載波聚合，4x4mimo，256QAM，實(shí)測速度1.2Gbps。香港4G商用網(wǎng)速也測出過980Mbps。
5G基站是名副其實(shí)的電老虎
5G基站由哪幾個(gè)部分組成呢?
傳統(tǒng)3G/4G基站主要由基帶處理單元(BBU)、射頻拉遠(yuǎn)單元(RRU)和天饋系統(tǒng)三者組成，誠然，鐵塔上的供電系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)等也是不可或缺的部分。
就功能來說，BBU負(fù)責(zé)運(yùn)算，RRU產(chǎn)生帶信息的射頻功率，經(jīng)由射頻饋線傳輸至天線，天線將射頻功率轉(zhuǎn)換成帶信息的電磁波向空間輻射出去，形成數(shù)據(jù)流交換(收/發(fā))。而天線就是一個(gè)換能器。與任何換能器一樣，在換能過程中是要消耗能量的(即天線效率)。
按照規(guī)劃的藍(lán)圖，5G核心網(wǎng)技術(shù)融合后，5G基站的BBU功能將被重構(gòu)為CU(中央單元)與DU(分布單元)兩個(gè)功能實(shí)體，RRU與天線融合為AAU。省略了短的饋線損耗，但帶來工藝復(fù)雜的“盲插”，成本提高、散熱困難增加能耗。并未提高天線效率。
雖然一些廠商宣傳5G如何節(jié)能，如何省電，但這些都是謊言。
因?yàn)楸├蚜系脑颍麄€(gè)5G系統(tǒng)功耗爆炸式增長。
以市場上的AAU為例，功耗高達(dá)1300多瓦。此外，128根天線會導(dǎo)致計(jì)算量相對于4G時(shí)代大幅提升，且算法變得異常復(fù)雜，這就對BBU提出了新的挑戰(zhàn)，由于芯片性能越強(qiáng)，功耗就越大，5G基帶也是“電老虎”。
另外，天饋系統(tǒng)、空調(diào)等輔助設(shè)備也是電老虎......
基站(包括基站主設(shè)備:電源轉(zhuǎn)換、BBU、RRU等)的能耗效率，中移動考核標(biāo)準(zhǔn)是：一級26%，二級23%。換言之，超高70%的能量都被轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。由于基站一經(jīng)開通，每天、每月、每年都不能關(guān)閉的，直到換新的接著用(耗電一直下去)。因此基站是個(gè)“吃電大戶”。
中移動產(chǎn)業(yè)研究院副院長陳豫蓉在“5G商用與深化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展”研討會上表示，“5G基站的建設(shè)和功耗的成本是4G的3.5-4倍左右”。中國移動董事長楊杰就在GTI國際產(chǎn)業(yè)峰會表示，“當(dāng)前5G基站價(jià)格是4G基站投資的2倍，功耗約為2.5-3倍，需要產(chǎn)業(yè)鏈攜手努力將這部分費(fèi)用盡快降下來”。
4G單站電費(fèi)約為7000元/年，而5G基站保守估計(jì)為2.3萬/年。如果中移動建1000萬個(gè)基站，1年電費(fèi)就高達(dá)2300億，而中移動一年的利潤才1000億，全年利潤不夠支付半年電費(fèi)。
必須指出的是，這只是現(xiàn)在用戶很少的情況下純凈測試的結(jié)果，一旦未來用戶量上去了，功耗還會大幅增長。
鐵塔公司人士接受媒體采訪時(shí)表示，“經(jīng)過初步測算，5G基站的電費(fèi)大概是運(yùn)營商支付租金的十幾倍之多。如今5G套餐有了眉目，大致不會高于4G資費(fèi)，很可能之后一段時(shí)間內(nèi)，話費(fèi)收入都無法覆蓋電費(fèi)成本。”
由于這些巨額的組網(wǎng)成本和維護(hù)成本最后都要轉(zhuǎn)嫁到用戶身上，這會使現(xiàn)有的商業(yè)模式難以為繼。因此，華為高管余承東出席2019中國(深圳)IT領(lǐng)袖峰會時(shí)表示，“5G時(shí)代要重新考慮收費(fèi)模式，單一按無限流量是災(zāi)難”。
過去，幾十個(gè)、幾百個(gè)5G基站測試雖然功耗高，但由于5G已經(jīng)政治化，功耗問題并沒有引發(fā)充分重視。如今，上萬，乃至幾萬個(gè)5G基站的功耗數(shù)據(jù)，著實(shí)讓運(yùn)營商嚇一跳，按照5G的規(guī)劃，以及要求實(shí)現(xiàn)5G較好覆蓋，那么，上千萬個(gè)5G基站是必須建的。而這樣一來，不算成本高昂的組網(wǎng)成本和設(shè)備硬件的更新與維護(hù)，光1年的電費(fèi)就超過2000億，這么高的電費(fèi)足以讓三大運(yùn)營商賠光老本。
降低5G功耗已經(jīng)成為重要課題
正是因?yàn)?G功耗問題異常嚴(yán)峻，如今的功耗根本無法滿足較好覆蓋的要求，因此，相關(guān)部門也對功耗問題比較重視，專門召集會議討論功耗問題。然而，就現(xiàn)在的情況看，如果5G還是按照國內(nèi)設(shè)備商鼓吹的套路走，基本不具備降低功耗的可能性。在會議上，大家提出的方案，都是把“系統(tǒng)越做越復(fù)雜”，比如增加一個(gè)子系統(tǒng)A和子系統(tǒng)B，A可以降低3%的功耗，B可以降低4%的功耗，但子系統(tǒng)A本身又要帶來2.5%的功耗增加，B也要帶來3%的功耗。而增加了子系統(tǒng)A和B之后，整個(gè)系統(tǒng)越做越復(fù)雜，又會大幅增加成本，并降低系統(tǒng)可靠性。
目前，按照設(shè)備商的技術(shù)路線，看不到大幅度降低功耗(功耗降到4G基站水平)的可能性。
5G和WIFI的替換關(guān)系也納入討論課題
在會議上，大家還討論了5G和WIFI的替換關(guān)系，個(gè)別廠商拿出了基于新型天線的WIFI6產(chǎn)品，這種產(chǎn)品經(jīng)過運(yùn)營商測試，在發(fā)射功率為250mW，開闊無遮擋的情況下，最遠(yuǎn)覆蓋距離可以超高1-2公里，在1公里距離上，實(shí)測網(wǎng)速在30M/s左右。不過，一些專家對這個(gè)數(shù)據(jù)持懷疑態(tài)度，而另一方則用運(yùn)營商的測試報(bào)告說話。一些參會方認(rèn)為，在很多場景下，用WIFI6顯然比5G更有性價(jià)比，在一些場景完全可以使用WIFI6來替代5G。
當(dāng)然，對于設(shè)備商和運(yùn)營商來說，對于在一些場景用WIFI6來替代5G顯然是缺乏動力的。因?yàn)閷τ谶\(yùn)營商而言，WIFI6無法收取流量費(fèi)，而對于設(shè)備商來說，在一些場景中，如果WIFI6替代5G，則無異于噩夢。
5G的技術(shù)路線可能錯(cuò)了
之前，一位網(wǎng)友在讀了鐵流《5G能替換WIFI么 也許5G的方向就錯(cuò)了》文章后留言：
TP-Link和水星都是價(jià)格殺手，用不了多久就能把Wifi 6路由器降到50元一臺，而且10年不壞。
其實(shí)用高速公路來比喻無線通信就很好理解為什么5G就是個(gè)錯(cuò)誤的方向。
2G就是限速60公里的國道，3G是限速100公里的雙向6車道高速公路，4G是限速120公里的雙向8車道高速公路。5G CPE就是縣城內(nèi)部免費(fèi)通行的普通道路全部改成收費(fèi)的高速公路。
國家已經(jīng)投資幾萬億建成了基本覆蓋全國的雙向8車道高速公路網(wǎng)，這個(gè)高速公路網(wǎng)存在的問題是個(gè)別路段施工等級不夠，只能跑80公里，個(gè)別路段車流過大，需要擴(kuò)建。這時(shí)，負(fù)責(zé)基建的大公司在媒體上大肆宣傳，外國準(zhǔn)備新建的高速是雙向10車道限速300公里，如果不向外國學(xué)習(xí)，中國的高速公路網(wǎng)就落后了。無人駕駛、公路發(fā)電、智能調(diào)度這些功能必須依賴新高速網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)。
獨(dú)立組網(wǎng)(SA)就是逐步廢棄已經(jīng)建設(shè)好的8車道高速網(wǎng)，另外投資幾萬億乃至十幾萬億建一張獨(dú)立的10車道高速。非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)就是縣與縣之間擴(kuò)容到10車道，省與省之間不變。
由于限速高達(dá)300公里，進(jìn)入新高速的車必須是100萬以上的電動車，這樣才能滿足速度要求。另外，因?yàn)椴捎昧烁呒墳r青鋪設(shè)，磨損加大，新高速網(wǎng)每年的維護(hù)費(fèi)至少翻幾倍。
當(dāng)造價(jià)十幾萬億的新高速網(wǎng)建設(shè)完成后，為了收回投資，過路費(fèi)至少翻幾番。你想還走原來的8車道高速，沒門。高速公路管理部門會逐步限速老高速到40公里甚至關(guān)閉入口(還記得之前的4G降速么?)。過一段大家會發(fā)現(xiàn)，由于過路費(fèi)提高，物價(jià)也跟著逐漸上漲，除了那幾家大公司，其他所有人都利益受損。
有家公司是既修路，又賣燃油車，還賣電動車，但不管高速路網(wǎng)運(yùn)營，新高速路網(wǎng)高昂的運(yùn)營成本直接由運(yùn)營公司承擔(dān)，弄得運(yùn)營公司欲哭無淚。這家公司賣燃油車的時(shí)候說電動車沒用，出電動車的時(shí)候說燃油車落后。當(dāng)年修限速120公里8車道高速時(shí)候鼓吹這種道路先進(jìn)，如今為了忽悠政府修雙向10車道限速300公里高速，又稱8車道高速落伍了，10車道高速逆天，是科技制高點(diǎn)，修好了新高速美國就是落后國家。
鐵流認(rèn)為，5G的發(fā)展方向也許錯(cuò)了，如果說2G、3G時(shí)代是流量短缺的時(shí)代，但到了4G時(shí)代，流量已經(jīng)不再短缺了，甚至很多流量被用于承載垃圾信息——視頻直播平臺上很多是帶有媚俗和“黃色”的內(nèi)容。
即便是為了追求更快網(wǎng)速，香港4G商用網(wǎng)速也有900Mbps的速率，完全可以通過挖掘4G潛力的方式獲得，而且成本比新搞一套5G更加低廉。即便是為了“低時(shí)延”，對4G核心網(wǎng)等進(jìn)行改造，同樣也可以獲得。而且比搞5G SA組網(wǎng)成本低太多。
目前，由于5G需要大量資金投入，一定程度上已經(jīng)影響到4G網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，推廣5G不能以犧牲4G為代價(jià)。
鐵流認(rèn)為，如今，我們需要的是廉價(jià)的流量，真正的當(dāng)務(wù)之急是對4G進(jìn)行擴(kuò)容，并使流量更加廉價(jià)。而不是耗費(fèi)上萬億投資，搞一套連明確殺手應(yīng)用都沒有，技術(shù)升級疲軟，存在功耗、覆蓋、成本問題的5G。
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