楠木軒

5G基站夜間關閉,摳門?

由 睢風娥 釋出於 科技

8月初,洛陽聯通宣佈閒時關閉部分5G基站,以降低電費成本。

訊息一出,便激起了不少使用者的不滿。自5G商用以來,訊號覆蓋區域小、質量差,網速未達預期、高額套餐費等很多問題都還沒解決,而今這則“關基站省電”的新聞,更讓中國聯通公眾形象受損,不僅被認為是“取巧”,還戴上了“浪費巨資建站”和“5G發展策略失誤”的帽子。

“關閉基站”的爭議甚至直接捅上了財報釋出會。在中國聯通的2020年年中財報釋出會上,董事長王曉初回應稱,此舉“在某個時間段作出的自動調整。在使用人數低於閾值時,5G基站會關停減少能耗,有使用者使用時再自動開啟,對消費者沒有影響。”

那麼,運營商在閒時關閉5G基站,合適嗎?有用嗎?划算嗎?

1

基站“關閉”的真相

必須強調的是:基站關停不等於無法使用。

洛陽聯通在後來被刪除的快訊中提到,基站休眠的原理是定時開啟射頻單元裝置的深度休眠功能,以極低能耗執行。

中國聯通網路技術研究院無線研究部副主任李福昌解釋,基站在深度休眠後也會保留3G或4G網路“打底”,有5G業務需求時,AAU會在若干分鐘內喚醒,並提供正常服務。

經洛陽聯通測試,3款不同型號的AAU在空載狀態下能耗降低61%~74%不等。

根據《經濟日報》的報道,這批基站的休眠時間為晚9點至次日早9點。平均下來,5G基站的日功耗將降低31%~37%。

休眠救得了燃眉之急嗎?

很不幸,5G基站的能源開支巨大,僅靠“閒時休眠”還遠不夠。根據中國鐵塔的資料,典型的單套天線的5G基站平均功率為3800W,能耗是4G基站的3倍以上。

在新基建的號召下,三大運營商不計成本地投資5G、建站運營。根據《人民日報》的資料,截至2020年6月底,我國5G基站累計超過40萬個。就在3個月前,我國的5G基站數量還只有19.8萬個。根據工信部的規劃,這個數字在年底將達到60萬。

截至目前,5G基站尚未成為“搖錢樹”,反而更像“電老虎”。

三大運營商最近也釋出了2020年上半年財報,其中中國移動和中國電信上半年“能源使用費”分別為237億元和74億元,分別較去年增加28億元和6億元;中國聯通上半年的“網路執行及支撐成本”也有14億元的增長,財報稱,這主要受通訊電路使用費增長影響。

根據工信部的統計,截至2020年6月末,我國4G基站總數為560萬個。受頻段所限,同規格情況下5G基站的覆蓋面積小於4G基站。因此,運營商需要建設更多5G基站。

“全國要建600萬個5G基站。”中國工業經濟聯合會會長、工信部原部長李毅中在2020中國製造論壇上表示。

這也意味著,因5G而增加的電費開支,還要增加10倍。

華西證券研究所在2020年3月釋出的報告中估計,5G覆蓋要達到目前4G網的效果需要660萬6G基站,以每個5G基站3000W的功率計算,5G全覆蓋後三大運營商的電費開支將達到1122億元,是4G時代的3.2倍。

2

5G費電是世界性的問題

GSM協會2019年的資料顯示,目前電信行業消耗了約3%的全球能源。而5G時代的基礎設施的能源消耗量要高三倍。

“90%的運營商都對通訊網路的能耗問題表示擔憂。”來自Vertiv和技術分析公司451 Research在2019年上半年釋出的一份報告稱,到2030年資訊通訊將消耗全球五分之一的電力。

省電成了全世界運營商的共同訴求。

事實上,洛陽聯通採用的閒時休眠,在國際上已經得到廣泛應用。

法國電信運營商France Telecom早在2017年IEEE的一次會議上便提出了一種改善5G基站在休眠模式期間效能的策略。另一家法國運營商Orange也推出了“分級睡眠模式”。

愛立信在2019年提出了“5G新無線電”用於節能,本質上也是5G基站的“按需休眠”,降低功耗。

使用NR技術前後能耗對比

左:未開啟休眠  中:部分基站休眠  右:全部基站休眠

“睡眠模式是降低能耗的主要方法之一。在沒有活躍使用者接入時,睡眠模式有望將基站功耗減小到十分之一。”歐洲的5G合作組織“5G PPP”在一份釋出於2020年的5G能效白皮書中提到,其它方式也可以有效減少5G基站的能源效率,比如多輸入多輸出技術。

簡單來說,該技術增加了基站天線與手機之間的資料路徑,相當於開了“多執行緒”,提高資料傳輸效率,間接實現省電。

四種不同的天線系統 / 放大燈製圖

根據南非運營商MTN的說法,中國移動已經嘗試使用MIMO技術。不過,這沒能從根本上解決問題,還是“削峰填谷”的笨方法更“經濟適用”。

削峰填谷,是為每個基站配備一套電池組,在用電低谷時段充電,高峰時段放電供基站使用,透過峰谷時段差價節省電費——儘管晚上基站比較閒,但電池可要忙著充電。

根據中國電信在青島的一項測試,削峰填谷後單基站每年可節省1.38萬元電費。

事實上,削峰填谷並不是5G時代的發明,它早已被用於通訊基站的日常運營中,今天甚至連電動汽車報廢的電池都成了你的手機訊號。

2018年7月,工信部等七部委聯合釋出《新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實施方案》,確定在17省和地區與中國鐵塔展開動力電池回收梯級利用工作。根據中國鐵塔公佈的《2019年度環境、社會及管治報告》,鐵塔公司已在全國30萬基站使用電動汽車退役的電池組供電,約等於9萬輛電動汽車的電池電量,佔全國退役電動車電池的50%。

3

5G如何值回票價?

如上所述,5G費電並不是一件新鮮的事情,也不是一個“中國特色”。

甚至在5G方案制定時,已經預料到5G高能耗的未來。為此,5G規劃了靈活的參考訊號設計,以便更好地利用睡眠模式——4G LTE網路可以透過關閉功率放大器,在閒時實現20%能耗減少,如果把這看作第一級睡眠,5G網路則能夠上升到第三級,更多裝置進入睡眠模式,以節約50%能耗。

儘管擁有高階睡眠模式,5G能耗仍然高昂;但在更強大的網路接入能力面前,能源投資顯然值回票價。根據Orange等機構估計,由於一開始就將能耗最佳化納入設計,5G技術在2025年達到成熟後,每Gb資料傳輸的能耗有望減少到4G的1/10,到2030年,則削減到1/20。

因此,5G是科技的顯著進步,是不可阻擋的歷史的車輪。

人類社會的發電量是科技文明進步的表現之一。我們通常不會因為某個產業費電而徹底拒絕它——比如電解鋁、資料中心等,而是會為高能耗的產業尋求某種折中的方案,去兼顧現有的能源結構、環境壓力,並用市場手段尋求能耗與收益的平衡。

對於很多耗電的產業來說,答案可能是自建電廠、尋求更廉價的水電;對於資料中心,是選址、利用自然的風冷水冷;而在5G基站,則是休眠、削峰填谷與“轉改直”供電。由公司經濟效益驅動的降本增效,也促成了對環境的貢獻。

在5G的電力問題中,一個理想的休眠方案,是可以在使用者需要網路時提供無折扣的服務的。根據已有的報道,既有“多種不同休眠方案”的說法,也有民間聲稱晚上直接回到4G的聲音。

為什麼很多人根本沒有意識到5G基站會休眠甚至關機?原因很簡單:

1.現階段的移動應用,還沒到非5G不可的程度;

2.現階段5G訊號覆蓋得不完善,消費者對5G/4G的頻繁切換、找不到5G訊號習以為常。

對於多數消費者而言,5G休眠時場景往往是:處於室內、人均Wi-Fi且原本就不指望有5G訊號的地方。即便是夜間、戶外、需要手機上網的消費者,實際上閒時的4G網路可以滿足當下消費者的幾乎所有行動網路需求場景。

但5G休眠引起的爭議,不在於訊號的有無、速度的快慢,而在於運營商對消費者的服務責任——消費者為5G套餐與裝置買單,運營商在力所能及的情況下提供儘可能好的網路接入服務。5G休眠的敏感性也來源於此,這可能是一項有利於5G發展的技術,但哪個運營商把它擺上檯面去說,它就要戴上“損害消費者權益”的高帽。

當然,從時間的角度看,所謂的“5G斷電”只是5G建設初期的特殊情況,普通消費者其實大可不必過度反應。隨著5G網路獨立組網、獲得低時延、物聯網裝置接入等全新特性後,5G網路會成為資訊社會的基礎設施,也會對網路的質量提出更高的要求。

因為電費太貴就拒絕5G,或者給5G建設“使臉色”是因噎廢食。儘管今天的5G還沒有看到明確、普及的應用場景,但未來可期。因為一個休眠策略就把5G說得如此尷尬,何必呢?

參考資料:

5G休眠:應戰“電老虎”還有啥辦法?http://www.stdaily.com/02/henan/2020-08/10/content_982810.shtml

5G基站休眠,5G套餐就白開通了?真相是… http://www.ce.cn/xwzx/gnsz/gdxw/202008/06/t20200806_35470824.shtml

5G快速進入我們的生活 http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2020-08/15/nw.D110000renmrb_20200815_6-01.htm

中國移動2020年中期報告 http://static.cninfo.com.cn/finalpage/2020-08-31/1208356836.PDF

中國電信2020年中期報告 http://static.cninfo.com.cn/finalpage/2020-08-31/1208354360.PDF

中國聯通2020年中期報告 http://static.cninfo.com.cn/finalpage/2020-08-13/1208158684.PDF

2020年上半年通訊業經濟執行情況 http://www.miit.gov.cn/n1146312/n1146904/n1648372/c8021338/content.html

Can 5G really be sustainable? https://www.raconteur.net/sustainability/sustainable-business-2020/5g-environmental-impact

Advanced Sleep Modes and Their Impact on Flow-Level Performance of 5G Networks https://www.researchgate.net/publication/319059103_Advanced_Sleep_Modes_and_Their_Impact_on_Flow-Level_Performance_of_5G_Networks

5G : energy efficiency “by design” https://hellofuture.orange.com/en/5g-energy-efficiency-by-design/

A technical look at 5G energy consumption and performance https://www.ericsson.com/en/blog/2019/9/energy-consumption-5g-nr

5G and Energy Efficiency https://global5g.org/sites/default/files/BookletA4_EnergyEfficiency.pdf

5G base stations use a lot more energy than 4G base stations: MTN https://www.fiercewireless.com/tech/5g-base-stations-use-a-lot-more-energy-than-4g-base-stations-says-mtn

5G觸“電”擦出智慧火花 http://www.cnii.com.cn/rmydb/202003/t20200325_163802.html

七部門關於做好新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作的通知 http://www.miit.gov.cn/n1146295/n1652858/n1652930/n3757016/c6275210/content.html

中國鐵塔2019環境、社會及管治報告 https://doc.irasia.com/listco/hk/chinatower/annual/2019/cesr.pdf