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5G休眠:应战“电老虎”还有啥办法?

作者:中国储能网新闻中心 来源:科技日报 发布时间:2020-08-12 浏览:
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近日,中国联通洛阳分公司在其微信公众号“通信菜园儿”发布消息称,洛阳联通近期分别对已经入网的3种不同基站射频单元设备(AAU),分不同时段定时开启空载状态下的深度休眠功能,从而实现智能化基站设备能耗管控的目的。

该消息引爆舆论。有人指责让5G休眠使运营商“花巨资建成的5G基站沦为摆设”,“半夜偷偷摸摸关闭5G基站坑用户”……甚至有人称,这是因为运营商“大干快上”的5G建网策略失误所致。

那么,5G到底为什么要休眠?到底影不影响通信功能?它的电耗到底有多少?今后应该怎么办?

5G用电量惊人!如果1100万个5G基站全部建成,一年的电费支出将达2610亿元,比三大运营商一年的净利润加在一起还多出1倍

如果告诉你,现在建成的5G基站,平均每个每天用电65度,按1元/度左右电价计算,单个5G基站每天用电成本65元。也许你感到不过是点零碎钱。

一年365天,不过23725元!对运营商来说,仍然是毛毛雨。

但要告诉你,截止6月底,中国移动、中国电信、中国联通三大电信企业在全国已开通5G基站40多万个,一年的耗电量将近100亿元呢?有点小震惊吧?

目前,我国4G基站560万个。要达到和4G网络相同的覆盖水平,5G基站数量至少是4G基站规模的2倍以上,就是说,将来5G基站最终规模至少要达到1100万个,才能让用户享受与4G相同的网络覆盖服务。而他们的用电量是多少呢?一年2600多亿元!

2600亿元是个什么概念?2019年,三大运营商的净利润加到一起,是1300亿左右!也就是说,运营商用两年的净利润才能支付一年的电费!

震惊了吧?震惊了吧!震惊了吧?!

上述数据,决不是科技日报记者在这里胡咧咧!它全部来自在前不久国务院新闻办公室举行的“上半年工业通信业发展情况新闻发布会”上工信部相关人士的介绍。

那么,5G基站的用电量为什么这么惊人?早在2019年底,原中国移动副总裁、现中国电信总经理李正茂曾在公开场合称,5G发展面临“三个三”难题:5G相比4G频率更高、波长更短,要达到4G的信号覆盖程度,5G基站数量要达到4G的3倍;因为频率更高,5G基站的耗电量将是4G基站的3倍;5G基站的建设成本也是4G的3倍。

按此估算,单从耗电量角度来看,5G网络要达到4G的覆盖程度,运营商在电费上就要付出4G时代9倍的成本。而且,大部分5G基站采用的是转供电方式,用电成本远比电网企业直接供电高出60-120%左右。

一方面是5G建设成本、使用成本高昂,另一方面则是用户规模尚小,出现“空转”。根据工信部数据,截至今年6月底,三大运营商的5G套餐用户已经破亿,胆使用5G手机并且用5G网络的只有6600万人。这意味着将近一半的用户拿着5G手机却用着4G网络,还有的在使用4G手机却开通了5G套餐。

按照上述数字计算,目前每个5G基站连接的5G手机,平均只有165个,使用率非常低。这也是包括洛阳联通在内的多地通讯公司让AAU深度休眠的主要原因之一。

5G休眠, 不仅仅是被逼出的无奈之举

什么是AAU深度休眠?中国联通网络技术研究院无线研究部副主任李福昌介绍,AAU空载状态的深度休眠功能是指当基站业务处于长时间闲时状态下,由于没有5G用户接入,AAU设备可以关断大部分有源设备的供电,进入休眠状态,从而实现降低AAU空载功耗的目的。

中国电子信息产业发展研究院工程师乔路解释,由于5G基站的AAU设备支持的是64通道或32通道,比传统的4G设备增加了大量的有源器件、基带处理单元等器件,因此会大幅提高该类型设备的空载功耗。

“在基站正常开启状态下,与高峰期相比,后半夜基站耗能减少不多,但实际使用的能耗很低,大部分能量消耗是‘无效能耗’。让空载状态下的AAU设备进入深度休眠是网络管理精细化的一个趋势。”独立电信分析师付亮说,通过人工智能的调度算法,在低速率、低业务量的情况下进行一些设备的供电关断,达到节能的效果,这种做法对用户几乎没有影响,却可以大幅降低运营商的电费及其他维护费用。

中兴通讯的一位技术专家表示,“深度休眠的节电效果比较好。进入深度休眠状态后,基站还处于上电的状态,定期与核心网进行信令交互,维持在最低的功耗值,但是不提供业务。”

付亮说,“后半夜,用户使用率低,即使基站休眠,没有5G,仅连接到4G+网络,也可以达到100Mbps以上的速度,这对目前的大多数应用来说,几乎没有明显差别。”

中国移动河南有限公司总经理杨剑宇告诉科技日报记者,5G基站进入深度休眠与平时人们理解的路灯关闭,根本不是一码事。它没有严格的时间表,休眠的前提是当前设备处于无人使用状态或业务量低于某个值。如果某处基站有大量的用户正在使用,则运营商不会让5G基站休眠。符合条件的话,可以随时唤醒基站,并恢复正常使用。全过程靠人工智能监控。

中国联通河南分公司总经理韦海波说,通过让AI学习和判断,根据某个区域的网络和业务状况,智能分析在某个时间段关闭一些频率,在不影响网络体验的情况下让整个区域的网络功耗降到最低。

虽然关掉了某些频率,但韦海波强调这是在不影响用户使用的前提下。“要基于AI技术判断环境,比如有自然灾害的时候,哪怕是用户不多,我们的5G基站也不能关。再比如节假日,即便是凌晨一点钟,也不敢关断基站。”

在5G智慧医疗、5G智慧交通、5G智慧工厂、5G+4K超高清视频直播等行业应用方面,付亮说,与面向普通消费者的5G服务不同,基站休眠对5G行业应用影响更小,因为行业应用需求有时间规律。运营商可根据需求调整基站使用情况,做到在不影响使用的情况下,尽可能降低电力消耗。

李福昌说,5G基站AAU深度休眠功能是在业务闲时时段开启,运营商会根据实时数据进行判断,从而实现5G网络功耗智能化管理。同时,运营商会保留至少一张网络,保证用户的正常业务。

降低用电成本,除了5G休眠,政府和企业在政策支持、人工智能、符号关断、研发低功耗芯片等方面正在做尝试

为了解决5G用电成本高的难题,相关部委、各地政府相继出台政策。简单而言,降低5G用电成本的政策支持主要体现在三方面:一是推动转供电电改为直供电,这是降低用电成本的关键环节;二是调降电费定向支持;三是地方资金支持。

就地方资金支持而言,2019年以来,我国已有多个省市政府出台相应措施,多数都提到要推动降低5G基站用电成本。比如,山西省提出,2020-2022年期间对参与市场交易后的5G基站,其实缴电费超出目标电价0.35元/千瓦时的部分,由省、市、县三级按照5:2:3的比例给予相应支持,每年用于5G基站电价补贴的省级财政资金总额不超过5000万元。据山西省铁塔公司初步预测,上述补贴可使5G基站用电单价下降约三成。广东则提出,加快转供电改造,改造投资的分摊以用户红线边低压计量装置为分界点,分界点电源侧由供电部门投资,分界点负荷侧由用户投资。

华为、中兴等通信设备商一直以来就在5G基站设备层面努力降低功耗,为三大运营商提供解决方案。运营商自然更加积极地考虑和推动降低5G用电能耗和成本,正从人工节能方式向智能节能方式演进,包括深度休眠和符号关断等方式。华为推出了PowerStar节能解决方案,通过AI等技术,实现2G、3G、4G、5G多频网络协同调度,以达到节能目的。江苏电信联合中兴通讯联合试点符号关断、深度休眠以及符号关断叠加深度休眠的5G节能技术。

所谓“符号关断”,就像原本是单向四车道的高速公路,每个车道都有人维持秩序,但到夜间空闲时间关闭了其中三个车道,只留一个。相对深度休眠,“符号关断”节电效果要弱,但是能确保用户随时连上5G网络。实测结果显示,符号关断可实现降耗20%以上,深度休眠使能期间可实现平均降耗60%以上,其中,5G二期主力AAU的深度休眠降耗高达80%以上,符号关断叠加深度休眠后全天可实现降耗30%以上,且在节能期间网络KPI保持稳定。

中国电信相关负责人还表示,“目前,我们正在推动产业链从技术上进一步降低5G基站功耗,如采用更低功耗的处理芯片、通过人工智能算法进行节能控制等。同时在现网部署的同时,根据当地环境、用户数量密度决定基站发射功率配置以及收发天线数,通过基站配置的灵活选择来降低功耗。”

“但是,要从根本上降低5G建设和运营成本,运营商还是要依赖5G用户的大规模普及,”中国信通院党委书记宋灵恩说,“这个5G用户既包括C端,也包括B端。”而目前B端的5G行业应用正在落地,但距离大规模商用、并为运营商真正带来收入,还有一段时间;在C端方面,最大的障碍在于杀手级应用还未诞生。

关键字:5G建设

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