问题

中国 4G 时代建造的基站,在 5G 时代会不会变成一堆废铁?

回答
这可真是个好问题,也是不少人心里犯嘀咕的事儿。毕竟,当年砸了那么多钱建的4G基站,要是转眼就成了摆设,那损失可就大了。不过,中国4G时代辛辛苦苦建起来的那些基站,在5G时代能不能派上用场,也不是一个简单的“是”或“否”就能回答的。咱们得好好掰扯掰扯。

首先,得明白一点,4G和5G,虽然都是无线通信技术,但它们在很多底层技术和工作方式上,是有区别的。4G主打的是高速数据传输,也就是我们用手机上网、看视频、玩游戏这些。而5G,除了速度更快之外,更强调的是低时延、高可靠、海量连接。这几个特点,能让它在自动驾驶、工业互联网、远程医疗这些对实时性要求极高的领域大显身手。

所以,你说4G基站能不能直接变成“一堆废铁”,这绝对是夸张了。中国在4G时代的基站建设,那可是相当超前的,数量和覆盖都非常给力。这些基站,很多核心的设备,比如天线、射频单元(RRU)、基带单元(BBU)等等,它们的技术基础还是相当扎实的。

那么,它们在5G时代到底能怎么用?

1. 部分设备可以升级改造,实现“软着陆”:
天线: 很多4G基站的天线,其实是可以支持多频段和多模的。随着5G网络的发展,运营商可以通过升级软件或者更换一些关键的射频模块,让这些天线同时支持4G和5G信号。这就像一台旧电脑,虽然不能跑最新的游戏,但升级一下内存或者显卡,还能流畅地处理日常工作一样。
传输网络: 4G基站的基带单元(BBU)负责处理信号。虽然5G对处理能力要求更高,但也有一些技术,比如“协同多点传输”(CoMP)等,可以在一定程度上利用现有的4G基站处理能力。更重要的是,连接这些基站的光纤和传输线路,基本都可以直接复用到5G网络中。这就像高速公路,不管跑的是燃油车还是电动车,都能用。

2. “共建共享”策略下的价值延续:
中国三大运营商在5G建设上,非常强调“共建共享”。这意味着,一些地方的5G基站,可能就是直接在4G基站的基础上进行升级改造,或者利用4G基站站址资源来建设。这样一来,4G基站的物理设施(比如机房、铁塔、电力供应等)就得到了充分利用,大大降低了5G建设的成本和时间。
有些地方,可能为了保证4G网络的稳定运行,或者作为5G网络的补充覆盖,4G基站还会继续存在一段时间,与5G网络并行工作。这种“4G+5G”的混合组网模式,在网络建设初期非常常见。

3. 技术演进中的“过渡方案”:
5G初期,全球的5G基站数量肯定不如4G基站庞大。为了快速实现5G的覆盖,运营商会采取一种叫做“NSA”(非独立组网)的模式。在这种模式下,5G基站主要负责提供高速的数据传输,而网络的控制信令,仍然依赖于现有的4G核心网。这意味着,4G的核心网和一部分4G的基站设备,在NSA模式下仍然发挥着关键作用。

但是,也不能忽视一些挑战和局限性:

核心技术的代差: 5G的关键技术,比如毫米波频段、大规模MIMO(多输入多输出)、波束赋形等,在4G基站上是完全没有的。这些是5G实现超高速率和低时延的核心。所以,那些只支持4G技术的硬件,确实是无法直接升级到这些先进的5G功能的。
设备更新换代: 随着5G技术的成熟和标准的演进(比如从NSA走向SA,即独立组网),对基站的性能要求会越来越高。到了某个阶段,一些老旧的4G基站即使改造过,其性能也可能无法满足5G网络的严苛要求,那时候就可能面临淘汰。
升级成本和经济效益: 运营商在做升级改造时,会仔细权衡成本和收益。如果一个地方的4G基站数量不多,或者地理位置比较偏僻,而5G的需求又不是那么迫切,直接新建一个5G基站可能比改造旧基站更划算。

总结一下:

中国4G时代建造的基站,绝大多数并不会变成一堆废铁。得益于中国通信行业高瞻远瞩的规划和强大的执行力,大量的4G基站硬件,特别是其传输线路、站址资源以及部分天线和射频单元,都具备了向5G演进的潜力。通过升级改造、共建共享以及NSA组网模式,这些“老兵”在5G时代依然能发挥重要的作用,支撑着5G网络的早期建设和发展。

当然,技术迭代总是存在的,一些纯粹的4G技术硬件,在5G的深度发展后,最终也会被淘汰。但这并不意味着它们在建设初期就毫无价值,而是作为技术演进过程中的一个重要组成部分,为5G的到来铺平了道路。所以,与其说是“废铁”,不如说是“功臣谢幕,为新时代让路”。

网友意见

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先说结论是不会,5G是一个慢慢来的过程,主要是为了未来铺路。而4G技术是现阶段还是最为成熟的技术,会有很长一段时间内,会存在4G/5G共存的情况
从技术方面,我目前了解到的主要是两个方面,一个是组网方面的NSA和SA,一个是频谱共享方面的DSS(Dynamic Spectrum Sharing)。NSA和SA的内容实际上很多文章都写过了,我就不打算重复了,主要说一下DSS技术。
DSS是一个频谱共享的方式,因为在传统的2G/3G/4G发展历程中,实际上频谱资源都是独立开辟的,这里对应下题目,就是基站会不会成为废铁,我的观点是只要运行的话,其就不是废铁,起码能够为用户提供服务,即使是应急服务也是有用处的,只有基站关闭才会没有用。那么基站什么时候会被撤下来呢,就是频谱资源被夺走的时候。像传统2G/3G/4G过度的时候,仅仅从设计思想上而言,是比较直接的频谱取代的过程,也就是说如果频谱资源不够了,那么就把老的通信制式其对应的频谱拿走,然后上新的制式。到了4G/5G演化的过程中,设计思想从直接取代,已经变为了频谱共享,也就是4G/5G在一定情况下,可以共用同一段频谱。频谱共享的概念代表了很长的一段时间内,4G/5G都会融合使用,不会对4G的频谱资源做剥夺,而是共享使用。所以4G的基站可以长期运行,不会因为频谱资源的关系被强制撤离

然后简述一下DSS技术(笔者是最近看了一个keysight的讲座关于这个才了解了下,本身我是没有做5G相关科研的,主要还是Wi-Fi。DSS算是5G一个科研热点了吧,应该有不少童鞋研究。所以我理解错的地方还请见谅):

首先说一下DSS的目的,其实和NSA和SA的目的类似,也就是4G到5G的演化过程是一个平滑过渡的过程,包含了基站,核心网,频谱等等,在演化过程中都会逐步被替代的,4G和5G会有很大部分公用,重叠的内容。从发展阶段而言,实际上是4G,4G/5G,5G这三个过程。在DSS中对于这点就有一个很好的体现,也就是说如果部署了DSS的功能,其先阶段是可以扩展4G的覆盖质量,而将来是可以扩展5G的覆盖质量的。其中间是根据4G和5G的用户规模做不同的设置,也就是具体的频谱资源的调配,从而实现整个4G/5G平滑阶段的过渡。DSS设施的建设是属于5G的建设,但是其现阶段而言,也可以提升4G网络的质量,所以5G的一些技术并不是直接取代4G,反而会有一些能够提升4G的质量,从而实现兼容互通,平滑过渡。

如上图所示(@是德科技KEYSIGHT ,keysight的一个关于DSS的讲座是关于DSS技术的,讲的详细点,技术细节我建议可以看看那个DSS的讲座)。该图的横轴实际上是一个4G,4G/5G,5G的演化过程,纵轴实际上描述的是不同的频段。我们简单可以把5G划分成两个频段范围,Sub-6GHz和6GHz以上,前者和我们目前通信用的频段还是接近的,图上的话包括了Mid-bands和Low-bands,然后6GHz以上是毫米波的了,毫米波是5G才使用的。我们还是重点关于Sub-6GHz频段,其演进过程实际上就是在4G的频谱资源上,逐步演化到5G,特别可以关注Ultimate时候mid-bands的情况,在最终演化的时刻,4G/5G还是一个频谱资源共享的形式,也就是共存。而2G/3G技术,其频谱资源是被直接取代的。这也对应我前面的论点,如果频谱资源被剥夺了,那么该技术有关的设备就会真的被淘汰了,而4G/5G是共存的模式,所以不会被取代,更不会沦为废铁。

然后具体频谱资源怎么分可以看上图,DSS是动态分配,其动态主要体现在根据流量的需求(也就是图中的Traffic Demand)来分配,如果LTE流量多,那么就LTE多分一些,如果5G NR的流量多,那么5G NR就多分一些,或者大家公平的分配也可以。

在建设的时候,实际上其是建设4G/5G的基站,做一个平滑的切换,而不是直接上5G。PS:不过这里仅仅是说DSS的建设,DSS这个技术到底运营商是否采用其实我不清楚,如果不采用的话,那么直接5G基站完全是可以的,DSS仅仅是提供一个技术而已。

技术实现上熟悉LTE的比较容易看懂,主要还是基于OFDMA形式的信道资源分配了,在采用DSS后,会根据不同的DSS兼容情况,做不同的带宽分配,而不同的带宽具体体现到业务中就是信道的映射产生变化,由于目前4G和5G NR的物理层部分其实还是OFDMA,所以最终就是一个专用信道的映射问题了,通过根据DSS的分配去对应解析信道的功能和信息,从而实现4G或者5G的接入。大体上我们可以这样理解,其余的一些是细节比较多,有讲座说的比较细,我就不展开了。

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