邬贺铨：5G技术成熟度符合移动通信产业发展规律

　　10月15日，中国工程院院士邬贺铨在IMT- 2020（5G）大会5G创新发展高峰论坛上发表主题演讲，提出5G技术成熟度符合移动通信产业发展规律，5G能效显著优于4G，5G投资回报与4G相当。

　　从2019年10月31日正式启动5G商用，到现在还不到一年。去年商用的时候，距3GPP R15 SA标准冻结只有一个月的时间。中国紧跟R15进程，在全球首批启动了商用。

　　疫情催热了对5G的需求，国家的新基建战略也加大了5G网络部署的力度。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，中国开通5G基站60万个，5G的连接数达到1.5亿，居全球之首。实际上在今年3月的时候，GSMA预测，到今年年底中国占全球5G连接数的比重要达到70%。

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一个成熟的过程，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时代，中国比国际最早商用时间晚了6年，2G晚了3年，3G晚了6年，4G晚了3年，5G是同步的。前几代移动通信我国都是晚了发达国家好几年才开始商用，而且基本都是用国外产品，到了3G 开始有部分国产的品牌，4G以来有很大的改进。可以说，前几代移动通信我们是少了试错的风险，因为人家走在前边了。不过由于晚于发达国家商用，我们不仅付出了市场的代价，也不得不承受因自有专利滞后而增加的产品成本，产业链失去了领先的机会。

　　2G国际标准完成时间是1987年，全球最早商用时间是1991年，中间有将近4年的时间。3G时，3GPP标准完成时间是1999年，ITU标准完成时间是2000年，商用最早是2001年，也有一年多甚至两年的时间。4G的标准完成与最早商用时间分别是2009年与2010年，间隔也有一年的时间。可是，5G商用几乎与国际标准同步推进。从这个意义上讲，5G不够成熟是显然的，国外也如此。

5G能效显著优于4G
　　我国三家电信运营商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。

　　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。实际上，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，可以不用布放室分系统。总的来说，5G的能耗应该比4G高，但是不是有4~9倍这么高还值得商榷。

　　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的5G基站可支持10Gbps/810W，换算可得能效为0.18W/GB，而4T4R的4G基站的能效为5W/GB。所以从能效的角度，5G是更有优势的。当然，我们现在可以采用基站休眠的方案，因为网络话务量本身就是有潮汐效应的，闲时和忙时差别可能达到4倍，所以在一些公共场所，假如晚上没有人了，可以智能关闭5G、降低发射功率，每天可以节能约13.45%。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以下的频段也可以在闲时关掉部分载频。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，靠人工的经验根本做不了，就要通过自适应AI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、减小信号线损、有条件的地方使用光伏供电等。

　　关于制冷，空调是最耗能的。把空调降温改成液冷，可以比传统方式省30%的电。目前基站定义的环境温度标准是18℃~28℃，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，不需要考虑人的因素，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7年了，目前实际用户占全网移动用户的80%，5G要达到4G这样的用户规模估计要8年甚至更久。可以看出，5G年度投资规模并非想象的那么庞大。

　　关于投资回报，目前韩国5G用户ARPU比4G增加37%，显示在来自消费者的收入方面，5G将超过4G。事实上即便在韩国，5G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。而且从长远看，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，不会出现投资无法收回的情况。

5G商用是新一轮研发的开始
　　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的室内覆盖也是复杂的，因为高频电磁波的穿墙能力差，覆盖成本高，深度覆盖需要比较各种各样的覆盖方案，室分系统需要兼顾有源和无源，还要增加物联网、定位功能及可视化运维等智能化能力。经验表明，移动通信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的，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小的挑战。

　　另外，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。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。当然，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商用意味着新一轮技术创新的开始。

　　对于5G的关键性能，还有待进一步拓展它的应用场景，比如超宽带，电信和联通公司共建一张网，可以通过200兆带宽支持2.7Gbps，如果用毫米波，将来还可以达到20Gbps。目前来看，有激光扫描零件5G视频传输、5G﹢ AR眼镜的机器视觉质检等应用，但这还远远没有发挥5G的超宽带能力。5G的低时延、高可靠应用可以做到空口0.5毫秒，eMBB（增强移动宽带）应用场景也能做到4毫秒。现在用5G VR培训高铁司机，还能很好地适应工业、车联网、特高压对低时延的要求，今后也同样需要开发更多能够充分利用5G低时延特点的应用。

　　通过5G可以分别实现室外水平和垂直方向10米到3米精度的定位，5G室内定位现在可以做到3米，而且R17版本可以实现定位精度为0.3米，这是现在卫星导航定位做不到的。这样的定位有什么用处呢？已经有自动驾驶、码头装卸、室内定位等应用。

　　是不是还有更多的应用可以发挥5G的特点？例如高可靠性。现在5G可以做到优于“6个9”的可靠性（99.9999%），远程驾驶、自动泊车的要求是“5 个 9”（99.999%），特高压要求是106。实际上，现在还没能完全把可靠性的特点充分发挥，我们期待数字化、智能化的转型，信息化和工业化的融合，来创造更多的应用场景。

　　当然，5G创要产业链更广泛的合作。终端现在是商用的瓶颈，目前手机可供选择的品种还是不够多，虽然有几款接近4G手机的价位，但是1000元以下的还很少。所以作为用户，还希望有更便宜的终端。目前新需这些终端的稳定性和待机时长还不能完全满足大家的期望，未来中低端的终端需求更大，需要加大开发力度。这里就涉及芯片，芯片本身换代是很快的，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我国工业基础的补强和再造。

　　关于行业终端，基于5G CPE的方式很难真正意义上发挥5G的应用效果，需要更多更丰富的行业模组和芯片，并且以中间件的方式适应多场景的需要，这需要跟行业更紧密合作。5G行业应用个性化很明显，需要跟垂直行业跨界合作，但是目前这种合作的商业模式还不清晰。而对运营商和通信行业来讲，他们所想到的应用不一定是垂直行业的刚需。

　　5G产业创新需要政策来支持，政策法规是不可替代的。整个5G网络建设时间很长，耗电比较高，希望能采用优惠电价。另外，用户希望降低流量资费，运营商本身也面临很大的压力，期待新基建政策能帮助解困。通信基站选址比较难，需要城市规划来配合。另外，大量垂直行业应用也超出了现有法规的范围，涉及产业安全、人身安全，而且会用到人工智能和深度数据挖掘，这里又涉及企业商业秘密和个人信息安全问题，需要有法可依。

　　移动通信是在网络能力具备之后才催生出的新业态。2G、3G、4G等前几代移动通信比较突出的一些业态，都是商用一段时间，有些是一年，有些甚至是几年以后出现的，例如微信是3G在中国商用4年以后才出来的。所以，我们有理由相信，5G的很多新业态会在几年以后出现，应该是现在我们还想象不到的业态。总之，5G在垂直行业的应用还将激发出更多更大规模的新业态。

　　5G商用一周年取得了预期的成绩，交出了全球瞩目的年检答卷。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仍然需要长期负重前行。运营商对5G的投资回报压力很大，需要适度超前稳步推进5G网络的部署，培育生态，形成“以建促用”的良性模式。同时，5G商用贡献远远超出了通信行业本身。从国家长远利益看，5G作为数字经济新引擎责无旁贷。新基建加快5G网络的部署并开拓更大的应用空间，5G发展前景广阔，但需要持续创新去实现。