5G網(wǎng)絡(luò)，具有更高的速率、更多的連接數(shù)、更低的時(shí)延，是人工智能、寬帶物聯(lián)網(wǎng)等未來(lái)前沿產(chǎn)業(yè)必需的最為靈活便利的信息傳遞媒介。5G技術(shù)也被認(rèn)為是重要的科技創(chuàng)新，是未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重要推動(dòng)力，能夠在中長(zhǎng)期內(nèi)推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，助力實(shí)體經(jīng)濟(jì)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)賦予新動(dòng)能。因此，5G也是全球競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

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5G發(fā)展

2019年，是中國(guó)5G商用元年。國(guó)家已向4家運(yùn)營(yíng)商正式發(fā)放了5G牌照，運(yùn)營(yíng)商也開始規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工作。雖然，目前受制于5G核心網(wǎng)和終端的產(chǎn)業(yè)成熟度，但可以預(yù)見的是，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)瓶頸的突破，2020年中國(guó)的5G應(yīng)用將會(huì)進(jìn)入快速發(fā)展階段。

5G承載著通信行業(yè)發(fā)展的希望，承載著推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重托，承載著改變社會(huì)的期望，承載著拉動(dòng)垂直行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的期待。在各行各業(yè)盼望5G的同時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在5G的發(fā)展過(guò)程中，還有很多因素會(huì)對(duì)其健康發(fā)展產(chǎn)生重要影響，需要引起重視，并隨著5G商用的不斷推進(jìn)而加以解決，才能推進(jìn)5G穩(wěn)步發(fā)展，不負(fù)重托。這些影響5G發(fā)展的因素包括但不限于如何進(jìn)一步降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本，如何將5G網(wǎng)絡(luò)有效延伸至垂直行業(yè)并為其提供良好的服務(wù)等。

筆者從工作角度出發(fā)，討論了影響5G網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)揮的一些因素，這些因素包括如何降低5G網(wǎng)絡(luò)功耗、提高民眾對(duì)電磁輻射的認(rèn)識(shí)、與垂直行業(yè)融合發(fā)展等，并提出了一些改進(jìn)的措施和建議，以期推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的可持續(xù)發(fā)展。

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降低5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本

影響移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本的因素有很多，如設(shè)備耗電、人工成本、傳輸鏈路、頻譜占用等。在5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)中，這些因素都會(huì)有不同程度的增加，使得運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本有明顯提升。尤其是設(shè)備功耗，將會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本的最主要部分，影響并主導(dǎo)著5G網(wǎng)絡(luò)的健康發(fā)展。

4G系統(tǒng)典型的基站功耗約1300W，5G基站典型功耗在3500W左右，主要由于基站功放從4G的40W提升到5G的200W，同時(shí)基帶部分因?yàn)橐幚砀咚俚臄?shù)據(jù)，功耗也顯著增加。同時(shí)，5G工作于更高頻段，在同樣覆蓋情況下，5G基站數(shù)量將達(dá)到4G的3~4倍。綜合來(lái)看，在達(dá)到同樣覆蓋情況下，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的整體功耗將是4G的9倍以上。

2018年全年，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通3家運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)基站總計(jì)共耗電約270億度，總電費(fèi)約240億元。按照5G網(wǎng)絡(luò)功耗是4G網(wǎng)絡(luò)的9倍來(lái)估算，在同樣覆蓋情況下，5G網(wǎng)絡(luò)的功耗將達(dá)到2430億度，電費(fèi)達(dá)到2160億元。

若5G時(shí)仍按現(xiàn)行的通信資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，按照當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商的盈利水平，這么龐大的用電成本將吃掉3家運(yùn)營(yíng)商的所有利潤(rùn)，還要虧損數(shù)百億元。很顯然，即使未來(lái)總基站數(shù)達(dá)不到4G的3~4倍，總體上運(yùn)營(yíng)成本的增加也是不可小覷。

建議運(yùn)營(yíng)商要積極地與設(shè)備制造商一起，不斷推動(dòng)5G基站技術(shù)進(jìn)步，不斷提高 設(shè)備性能，降低功耗；同時(shí)，還要關(guān)注在網(wǎng)絡(luò)中引入各種智能手段，基于業(yè)務(wù)情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)能耗管理，比如智能化的載波/時(shí)隙關(guān)斷技術(shù)等。

技術(shù)進(jìn)步降低功耗的空間是有限的，尤其是5G這么大的帶寬，在保證足夠的覆蓋質(zhì)量和數(shù)據(jù)速率的同時(shí)必須保證足夠的發(fā)射功率。從更現(xiàn)實(shí)的情況來(lái)看，降低用電價(jià)格本身才是根本。因此，建議有關(guān)部門能夠針對(duì)5G用電出臺(tái)相關(guān)的專享優(yōu)惠政策，降低5G網(wǎng)絡(luò)的電費(fèi)支出，使5G網(wǎng)絡(luò)電費(fèi)的降低與提速降費(fèi)的總體要求相匹配，以利于運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)的良性運(yùn)營(yíng)，最終利于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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提高公眾對(duì)電磁輻射的認(rèn)識(shí)

5G基站工作頻率高，所以覆蓋同樣區(qū)域的基站數(shù)量就顯著增加，在傳統(tǒng)的室外覆蓋方式以外，可能需要有多種設(shè)備形態(tài)、多種安裝形式，安裝位置可能涉及到眾多的單位辦公樓和居民住宅樓。在民眾對(duì)自身安全日益關(guān)注的今天，5G基站的建設(shè)和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)會(huì)面臨巨大挑戰(zhàn)，尤其是公眾對(duì)5G電磁輻射的擔(dān)憂。表1總結(jié)了全球主要國(guó)家與地區(qū)的電磁輻射安全要求。

表1 全球主要國(guó)家與地區(qū)的電磁輻射安全要求

目前，國(guó)際上使用的電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn)主要有兩種：一是ICNIRP標(biāo)準(zhǔn)，它是國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，主要使用范圍在歐洲、澳大利亞、新加坡、巴西、以色列以及我國(guó)的香港特區(qū)等；另一個(gè)是美國(guó)的國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)IEEE標(biāo)準(zhǔn)，主要使用范圍在美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)等。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）根據(jù)ICNIRP和IEEEStdC95.1標(biāo)準(zhǔn)制定了CFR47.1.1310作為電磁照射限值要求；我國(guó)采用的標(biāo)準(zhǔn)是GB8702。

由表1可見，我國(guó)對(duì)電磁輻射安全要求遠(yuǎn)高于國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)。例如，我國(guó)在3.5G頻段建網(wǎng)，則公眾曝露控制限值為等效平面波功率密度不高于0.47W/m2。

按照我國(guó)環(huán)境保護(hù)部制定的電磁輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)（HJ/T10.3-1996），對(duì)于功率小于200kW的陸地發(fā)射設(shè)備，評(píng)價(jià)范圍以天線為中心，半徑為0.5km的區(qū)域；對(duì)于有方向性天線，則按天線輻射主瓣的半功率角內(nèi)評(píng)價(jià)到0.5km的范圍，范圍內(nèi)如有高層建筑，則應(yīng)選擇不同高度對(duì)建筑樓層內(nèi)外進(jìn)行測(cè)量，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為單個(gè)項(xiàng)目的影響應(yīng)限值在公眾曝露控制限值的若干分之一；對(duì)于由國(guó)家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)審批的大型項(xiàng)目可取功率密度限值的1/2，其他項(xiàng)目可取功率密度限值的1/5。

根據(jù)目前設(shè)備商提供的5G基站設(shè)備產(chǎn)品，3.5GHz頻段100M帶寬的5G基站發(fā)射功率一般為200W，則5G基站輻射功率密度應(yīng)小于92mW/m2。

5G基站輻射對(duì)環(huán)境的影響，主要考慮幾個(gè)因素：一是基站本身的發(fā)射功率；二是基站采用的天線增益；三是需要考慮空間傳播的路徑損耗；四是需要考慮5G基站密度帶來(lái)的多個(gè)發(fā)射源的疊加影響。

表2參考當(dāng)前典型5G基站設(shè)備，給出基站輻射評(píng)估的參數(shù)建議。

表2 基站輻射評(píng)估參數(shù)

通過(guò)計(jì)算，可以獲得單基站輻射的功率譜密度，可以看到單基站輻射功率譜密度隨著輻射距離的增加而快速下降，距離基站2m以外，即可滿足環(huán)保部門對(duì)電磁輻射的要求。另一方面，即使考慮組網(wǎng)帶來(lái)的多站輻射疊加的影響，由于輻射隨距離拉遠(yuǎn)指數(shù)下降，多站疊加因素對(duì)輻射功率譜密度的影響遠(yuǎn)小于距離因素。

根據(jù)上述分析，當(dāng)前5G基站采取200W的發(fā)射功率配置對(duì)公眾電磁輻射的影響處于國(guó)家規(guī)定的安全范圍。

電磁輻射對(duì)人體健康的影響并沒有確知的科學(xué)結(jié)論，而社會(huì)上經(jīng)常傳播一些似是而非的概念和事件，難免使人產(chǎn)生恐慌，由此所引起的沖突也屢見不鮮。很多人經(jīng)常以影響健康為由，來(lái)阻撓基站建設(shè)，甚至要求拆除已建基站的事情也屢見不鮮。

建議通信業(yè)界包括媒體各界，以科學(xué)的態(tài)度，正確地宣傳相關(guān)知識(shí)，普及電磁輻射的基本概念，以消除公眾的疑慮和誤解，促進(jìn)5G建設(shè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速發(fā)展。

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加強(qiáng)與垂直行業(yè)的融合

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的重要組成部分，體現(xiàn)的是國(guó)家意志和戰(zhàn)略。與通信史上歷次技術(shù)升級(jí)換代主要是圍繞改變?nèi)说臏贤ǚ绞胶蜕罘绞讲煌?G是改變社會(huì)的運(yùn)行模式。5G將開啟萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互的新時(shí)代。

作為通用目地的技術(shù)，5G將全面構(gòu)建經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，從線上到線下、從消費(fèi)到生產(chǎn)、從平臺(tái)到生態(tài)，推動(dòng)我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁上新臺(tái)階。中國(guó)信息通信研究院的研究結(jié)果顯示，5G帶動(dòng)的直接產(chǎn)出和間接產(chǎn)出到2030年將分別達(dá)到6.3萬(wàn)億和10.6萬(wàn)億，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)800萬(wàn)個(gè)。由此可見，盡管5G網(wǎng)絡(luò)是通信業(yè)本身的事，但它事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，服務(wù)的是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)，惠及的是各行各業(yè)和廣大消費(fèi)者。

5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有別于傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的最大不同是，專門設(shè)計(jì)了適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的無(wú)線接入技術(shù)，同時(shí)在核心網(wǎng)絡(luò)層面也產(chǎn)生了重要變化，支持網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算。不同的無(wú)線接入技術(shù)與核心網(wǎng)絡(luò)的組合，可以變化出滿足各種垂直行業(yè)應(yīng)用所需要的信息通信基礎(chǔ)；而各個(gè)垂直行業(yè)也可以借助公共移動(dòng)通信這個(gè)大的平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，獲得低成本的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。利用5G網(wǎng)絡(luò)將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、精密傳感以及人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與企業(yè)的業(yè)務(wù)流程深度融合，組成精確的分析決策管控系統(tǒng)，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化分析、精確化決策和快速反饋?lái)憫?yīng)，可有效提升企業(yè)的科學(xué)管理和產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新能力，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代，精準(zhǔn)優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程，內(nèi)部供需匹配更加精準(zhǔn)，大幅提高產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率、效益，推進(jìn)企業(yè)進(jìn)入數(shù)字化高端制造的新臺(tái)階。

但是還要看到，5G技術(shù)本身畢竟是從通信技術(shù)源發(fā)的，所以與垂直行業(yè)的需求還有最后一步?jīng)]有解決，很多行業(yè)無(wú)法直接、簡(jiǎn)單地用5G來(lái)控制生產(chǎn)工作流程，比如工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制、設(shè)備的操控等，都需要做很多的適配工作。要滿足各種垂直行業(yè)的需要，5G技術(shù)本身還有很多需要完善的地方，比如在特殊應(yīng)用場(chǎng)景下的組網(wǎng)技術(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化等，在各種特殊類型的終端等方面都要做很多進(jìn)一步的應(yīng)用類開發(fā)工作。如果不能加強(qiáng)與垂直行業(yè)的融合，做好對(duì)垂直行業(yè)應(yīng)用的適配，5G必然是與垂直行業(yè)像兩張皮，看起來(lái)很美好，但實(shí)際不好用。

與垂直行業(yè)的深度融合，遠(yuǎn)比開發(fā)出一套5G系統(tǒng)本身要復(fù)雜的多，需要政府相關(guān)部門、行業(yè)應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)企業(yè)各方的共同努力。大家努力達(dá)成共識(shí)，從公共移動(dòng)通信出發(fā)來(lái)解決應(yīng)用問(wèn)題，而不再是簡(jiǎn)單地重復(fù)建設(shè)與5G系統(tǒng)類似的專網(wǎng)。

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結(jié)束語(yǔ)

5G是全球的話題，世界的熱點(diǎn)。中國(guó)已經(jīng)走在世界前列，但只是通信行業(yè)自己在孤獨(dú)地前行。5G必須是全民的話題、全國(guó)的關(guān)注點(diǎn)，這樣才能推進(jìn)5G與各行業(yè)的深入結(jié)合，才能起到推進(jìn)器的作用。所以，5G的健康有序發(fā)展十分重要，不僅是對(duì)通信行業(yè)本身，對(duì)其他關(guān)聯(lián)行業(yè)也是一樣的重要。

5G技術(shù)雖然已經(jīng)商用，但其真正意義上的規(guī)模商用還在路上，還有很多的技術(shù)問(wèn)題需要不斷研究解決，才能保證5G起步后能夠不斷加速發(fā)展。通信的未來(lái)在于與社會(huì)各方面的深度融合。也許有一天，我們已經(jīng)覺知不到何為通信，但是我們卻每時(shí)每刻離不開通信，通信就像空氣、水、陽(yáng)光一樣融入到我們的方方面面。5G就是這樣階段的一個(gè)起步。

原文標(biāo)題：發(fā)展5G的深度思考

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