对中国2020年5G建网困境的分析与建议

李进良

（中国电子科技集团公司第七研究所，广东 广州 510310）

1 2019 年5G 的进展

2019 年6 月6 日5G 牌照提前发放，这表明了我国突破美国围剿的决心，吹响了中国誓赢5G 的进军号。三大运营商立马部署网络建设。经过半年的筹建，中国移动投资250 亿元，建设5 万个基站；中国电信投资90 亿元，建设4 万个基站；中国联通投资80 亿元，建设4 万个基站。三大运营商总计投资420 亿元，建设了全国拥有13 万个基站的NSA 网。2019 年11 月1 日，北京、天津、上海、重庆等50 个城市正式上线启动5G 商用。5G 终端中的手机有9 款、AR/VR 有7 款、CPE 有7 款，手机最高价是华为mateX 16 999 元，最低价是小米在年末甩出的1 999 元。手机出货量已经达到单月超500 万台的规模。开展的个人业务有超高清视频、4K 直播、VR 业务、游戏。同时也在智慧电网、智慧交通、智慧医疗、智慧金融、智慧媒体、智慧农业、智慧校园、智慧小镇、无人机、工业互联网等十个垂直行业开始萌芽试用。

2 2020 年5G 建网的投入与收入困境

5G 相对于以前各代具有两大特点：一是全球高度统一的5G 技术标准；二是高昂的建网成本与运营成本。2020 年是5G 商用加速起飞的关键一年，但是由于所分配的2.6 GHz、3.5 GHz 远高于3G/4G 频谱，导致其建网成本比较高昂。这一年对于通信行业产业链的通信运营商而言，将面临建网资金紧张，运营可能亏损的困境。

2020 年，为了执行工信部的最新要求：年底前实现全国所有地级市的5G 网络覆盖，全国至少将建设约70万个宏基站，用于5G 的CAPEX 支出将约2 000 亿元，此外，还需要投入数倍于4G 基站的电费等网络运维成本和市场推广费用，这是不堪重负的，为了减负迫使中国电信与中国联通合建无线接入网。

定位并不高端的5G 资费和千元5G 手机很快面世将为运营商在2020 年带来5G 用户数量的迅速增加，但市场上5G 杀手级应用还在培育，消费者为5G速率提升而支付更多费用的意愿不足，将导致to C 业务“增量不增收”的情况可能更严重，更何况工信部再次强调2020 年还要继续做好网络提速降费工作。因此，手机话费和上网费的价格下降速度，可能将会放缓。多年来，用户已经习惯三大运营商的“提速降费”，在各种涨价声中，只有通信资费逐年下降。多年的价格战，让三大运营商的日子越来越不好过。甚至连最强势的中国移动，在2019 年，净利润都一度出现了负增长。

一方面投入迅速巨增，另一方面收入增量不增收，这就导致了通信运营商的经营困境，很难像以前那样保证盈利，弄不好还会当年亏损，怎么看待？

3 5G 建网成本与运营成本分析

5G 为了适应三大主要应用场景需要具备比4G 更高的六大性能指标，同时为了大幅提高网络部署和运营的性价比，需要10 倍以上提高频谱效率、能源效率、成本效率。这是一个追求的理想值，由于5G 频率为3.5 GHz 和5 GHz，比4G 的1.8 GHz～2.6 GHz 高约2 倍，电波传播的路径损耗大，5G 基站覆盖半径是4G 的二分之一，因此5G 基站数量是4G 的4 倍左右。

初期5G 单基站售价比4G 高约2.5 倍，覆盖范围又比4G 小，导致同一覆盖面积的网络部署成本大大增加。同时由于5G 单基站能耗比4G 大3～4 倍，再加上5G 基站数将增加2～3 倍，导致同一覆盖面积的总体能耗估计是4G 基站的6～12 倍，这就大大增加了5G 的建网成本。

据芯团网分析：中国移动2018 年4G 用户超过7 亿，全年营收为7 368 亿元，利润为1 177.81 亿元，其全年耗电量为245 亿千瓦时，按照0.725 元/千瓦时的电价计算，电费是177 亿元，如果5G 增长6～12 倍的能耗，每年电费将增加为1 062～2 124 亿元，那么运营成本就将大大超过了利润，将给运营商带来巨大投资压力。

因此，网络部署成本与运营成本就是5G 能否快速健康发展急需解决的瓶颈，也是整个5G 产业链面临的共同挑战。

相较于研究一般的人地关系，地理学的研究核心是“人地关系地域系统”[8]。从人地关系地域系统角度分析可将文化的存在和发展的自然和社会基础细分为“自然层”以及建构于其上的“生计层”、“制度层”、“意识形态层”[9]。从乡村空间和人的生存发展的角度，人在适应乡村自然环境的基础上生产出适宜自身生存发展的生计、制度和意识等层面的文化事物。乡村文化空间是一个能够进行自身再生产和不断进化发展的活的空间（图1）。

4 5G 长期经济效益分析

首先要看到5G 相对于以前各代是全球高度统一的先进5G 技术标准，虽然近期看2020 年最为困难，长远看5G 改变社会将产生的经济效益是非常可观的。

5G 从需求方面有对带宽有极高需求的eMBB 业务、对于连接密度要求较高的mMTC 业务、对时延极其敏感的uRLLC 业务等三大应用场景。2019 年所建网络是NSA 模式，只适应eMBB 场景，2020 年所建网络是SA模式，才能适应eMBB、mMTC、uRLLC 三大场景，但物联网与垂直行业等to B 业务还有待开拓。这三大业务市场的需求，开始都不一定旺盛，随着5G 系统的成熟，网络覆盖的完善，就提供了满足各种各样人与物、物与物连接的能力，就可以开拓各种各样的5G 创新应用。

还应看到5G 相比4G 还要求网络部署和运营的频谱效率提升5～15 倍；能源效率与成本效率都提升百倍以上。即使初期尚难达到这一水平，随着技术的日益进步，网络建设经验的积累，最终是可以做到符合移动通信正确发展方向，保证连续覆盖的情况下以低成本提高网络容量。

要预测一代移动通信的发展应从总体上按信息经济定律即麦特卡尔夫定律和摩尔定律来分析。从1G 到5G的整个发展历程来看：1G 有8 种标准，传输移动电话；2G 有4 种，传输数字电话与文字短信；3G 有4 种，传输电话与图片多媒体信息；4G 有2 种，传输平面多媒体动态信息；经历50 年的漫长时期，才形成一种全球统一的5G 标准，可以传输立体多媒体动态信息，达到一机在手，通遍全球的理想，实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。这就是5G 标准的最大优势。

5 麦特卡尔夫定律（Metcalfe ’s Law）

认定网络价值同网络用户数的平方成正比。这是信息通信网络经济发展的规律，肯定了网络规模的经济潜在价值。

电信网络效应具有正反馈的特征，即消费某种网络产品的价值会随着消费该产品的消费者数量的增加而急剧增加。例如，手机用户更愿意选择原来用户多的移动网。因为网络中用户越多，网络基础设施越大，质量越好，潜在用户就会越多，由使用者分担的成本就越来越低，服务也将越来越满意，该网络对用户的价值也就越高。

3G 时代，CDMA 才能一统江湖。但还是有3 种门派，各占山头，建网必然重复浪费。4G 还有2 种制式平分天下。5G 的一种技术体制标准，除了一机在手通遍全球的使用优势之外，按麦特卡尔夫定律还具有成本优势，5G 的用户数至少是每种4G 的2 倍，5G 网络价值则是4G 的4 倍，即使5G 建设投资比4G 高2 倍，摊到每个用户头上需要承担的也不到4G 的一半。何况建设一种统一技术体制，其网络规模效应对成本节约是极其显著的。5G 对于4G 来说，建设成本不仅取决于技术的优劣及基站数量多寡，还包含核心网、接入网等设备成本以及中间相连的光缆部署成本、基站新增的土建铁塔成本等等，可以采取利用原有网络、站址、资源种种节约举措。5G 的建设成本还可能降低，每个用户分担的资本支出会小于4G。这就是全球统一标准的最大网络优势。

6 摩尔定律（Moore’s Law）

每隔18个月芯片的计算速度和集成度会提高一倍。保持计算能力不变，芯片的价格和体积会缩减一倍。这是信息通信设备发展的基础。

由于20 世纪微电子技术的迅猛发展，摩尔定律在通信领域发挥了重大作用，至今已经35 个摩尔周期，微电子器件的密度和速度大大提高，成本大大降低，人类梦想的个人通信才得以实现。2013 年12 月4 日工信部正式向三大运营商发布4G 牌照，到2019 年发放5G 牌照，历经3～4 个摩尔周期，尽管摩尔定律临近极限，但还可以期望微电子器件的密度和速度提高10 倍，成本降到十分之一。因此，以超大规模集成电路的SOC 为基础的网络设施与终端，在确保性能提高的基础上，即使实施某些技术会增加成本，但总体趋势还是下降的。5G 到2022 年有2 个摩尔周期，成本可降到四分之一。根据以上分析，5G 最终在保证连续覆盖的情况下能以低成本提高网络容量。

按照这两个定律分析的结论是：近期2020 年最为困难，长远到2022 年后的社会经济效益是非常可观的。

7 如何降低高昂的建网成本与运营成本

一是需要靠设备商努力创新降低基站等网络基础设施制造成本与耗电量。二是需要靠运营商深化共建共享5G网络，以加速5G部署，有效利用资源，减少重复投资。

中国在4G 时代就组建了铁塔公司，所有运营商的基站配套设施及重点场所的室内分布式天线系统都交由中国铁塔统筹建设与共享。中国铁塔坚持“能共享不新建、能共建不独建”的共享模式，4 年来从塔、房共享扩展到电力引入、末端传输、社会资源等更广更深的层面，由“行业共享”向更高层次、更广范围、更深程度的“社会共享”迈进。与各地市政、公安、电力、交通、物业等社会各方广泛合作，将路灯杆、监控杆、电力杆（塔）、交通指示牌、广告牌、楼宇等挂高资源充分整合，开发多功能智慧杆，大力推动“通信塔”“社会塔”双向开放共享，统筹社会杆塔资源形成千万级站址资源库，可支撑5G 网络快速布局。新建铁塔的共享水平由过去的14%迅速提升到75%，节省投资1 148 亿元。这说明共建共享的效果非常显著。

但是5G 仅靠中国铁塔的共享模式是不够的，还应将探讨扩大到共享频率，共享网络基础设施，甚至共享整个网络系统等领域。

5G 时代的技术标准是高度统一的，目前为止运营商都是采用TDD 方式，为网络共享、频率共享创造了条件，在技术上没有任何障碍，甚至可以网间漫游等。中国电信3 400 MHz—3 500 MHz 和中国联通3 500 MHz—3 600 MHz 两家5G 频段临近，合作可以扩展带宽，提高频谱效率、带宽速度与网络质量。除了频率之外，就双方资源而言，中国联通在北方资源丰富，而中国电信在南方资源多一些，互补性亦较强。此外，在同一城市，初期这两家可考虑将全市中心地区规划分区各部署一部分来共享，借此可以一半的投资较快扩大各自的覆盖区域。

中国移动2.6 GHz 比3.5 GHz 覆盖范围大，可以较低成本在全市遍布郊区部署，供四家共享，而中国电信与中国联通初期只需在城市中心地区先建网，这样其用户可以较早全市享受5G 业务，有利于吸引用户，同时也提高了中国移动的网络效率，实属多赢。

8 高度共享电视黄金频谱

共享频率特别要重视中国广电模拟电视所分配的频段：49.75 MHz—65.75 MHz 频段，带宽24 MHz，77.25 MHz—85.25 MHz频段，带宽16 MHz，112.25 MHz—456.25 MHz频段，带宽352 MHz，471.25 MHz—767.25 MHz频段，带宽304 MHz，总计87 个频道，总带宽24+16+352+304=696MHz。由于数字电视的频谱效率大大提高，模拟电视的每个频道占用8 MHz 带宽，而数字电视只需要八分之一就足够了，就可以获得600 MHz 带宽的红利可以另做他用。2006年，美国布什总统签署一项要求电视台在2008 年2 月前腾空电视频道52～69（487.25 MHz—623.25 MHz，带宽144 MHz）的法律。2012 年，美国国会通过立法在此腾空电视频道中分配公共安全20 MHz 专用频率。国际上不少国家也在充分再耕600 MHz 带宽频谱，很遗憾我国这么好这么宽的频谱长期浪费，“货恶其弃于地也，不必藏于己”。无线电频谱与土地一样都是国家的宝贵资源。频谱是公众移动通信产业快速发展的基础，5G 频谱需要低(0～3 GHz)、中(3～6 GHz)、高(6～86 GHz)全频段。然而所划分的频谱缺乏低端频谱，当前国内农村和西部地区与东部地区最大的区别是地广人稀、地形复杂，实施电信工程所铺设的光纤线路投资很大，工程特别艰巨。如果用现分配给5G 的2 600 MHz、3 300 MHz—3 600 MHz、4 800 MHz—5 000 MHz频段来解决低密度农村偏远地区的覆盖问题，将大大增加网络部署成本，限制提升单站覆盖能力，这对于5G 建设覆盖全国农村网络，实现普遍信息服务是一个严重阻碍。由于电波传播特性好的低端优质频率可以大大减少建网成本，提升技术与产业竞争力。以900 MHz 和2 600 MHz 这两个频段的路径损耗来规划设计农村地区为例，采用900 MHz 频段所用站点仅仅是2600 MHz 的15%。采用900 MHz 频段所用投资仅仅是2600 MHz 的13%。如以700 MHz 和3 300 MHz、4 800 MHz 三个频段的路径损耗来规划设计农村地区，那差距就更加突出了。

9 建议

（1）建议国资委对通信运营商2020 年的盈利考核指标应加以缩减，而寄希望于2022 年5G 改变社会以后，借以缓解通信运营商当前的焦虑。

（2）建议工信部无线电管理局应重新合理分配模拟电视所长期占有的黄金频谱。

对700 MHz 黄金频段的利用，建议分配给所有运营商，首先在三四线城市与乡镇铺设，这样我国可以早日形成遍布城乡的5G 全国网，供4 家共享，有利于快速推广应用到智慧医疗、智慧交通等全国性业务。此外，要加快2G 清频3G 共享，借以扩大5G 低频段的频谱资源。

（3）除无线网络之外，共享还应尽可能扩展到核心网、光纤骨干网等整个网络基础设施，甚至共享整个网络系统。鼓励将现有存量网络基础设施纳入5G 建设规划当中，营造“我的资源你来用，你的资源我可用”的氛围。在共建共享5G 同时，维持各家公司原有3G/4G 的优势和差异化服务。

为此，建议在工信部的领导下，本着集约建网、绿色建网的原则，在全国一盘棋共建一张全球最大5G 网的思想指导下，由运营商、制造商和铁塔公司等专业人士组建共建共享机构，统筹推进全国5G 网络部署，借鉴国际上的成功经验，制定政策、研究共建共享规划与举措、核算共建经费分摊、确定共享分成比例、进行监督与奖惩以及协调分歧等等，加速推进5G 共建共享，必将成为5G 网络快速部署的助推器，得以早日建成覆盖全国、技术先进、品质优良、全球领先的5G 精品网。