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电费开支160亿!实测华为、中兴5G基站耗电情况,令人担忧

作者:华叔聊5G 来源:同花顺 浏览: 2019-08-13 15:13:06
5G基站功耗大幅超预期,国家电网或是5G最大赢家!
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来源:同花顺

近期,某运营商流出了一张图片,引发网友广泛传播及关注

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该运营商在广州、深圳对不同厂家5G基站功耗的实际测试结果

网上许多言论说5G省电

对,但这不是针对5G基站,而是针对手机。

在理想的5G网络覆盖下信号会更好,覆盖到室内各个地方,这时候手机就无须加大发射功率接受信号。

华叔其实对5G基站功耗翻倍并不意外,毕竟发射功率高了,自然会更耗电,早在6月份,华叔就看到过这样的截图,分别测试了华为、中兴、大唐移动的5G商用基站就发现耗电量基站,大唐移动的甚至接近4倍。

这里没找到谁是耗电老虎,最近流出的图片让功耗问题有迹可循。

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毫无疑问,这张图片完全反映了真实一线测试结果,而且来自运营商,有足够说服力。

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图中能反映的数据得出以下结论:

1、5G单站功耗是4G单站的2.5~3.5倍,AAU/RRU功耗增加是5G功耗增加的主要原因。

2、目前单站满载功率近3700W,需对现网电源、配套进行提前扩容。

虽然我们对5G的功耗增加有一定的心理准备,但这个增加幅度也让人有些惊愕。

甚至有网友惊呼:“国家电网或是5G最大赢家!”

通信网络的能耗成本(也就是电费),占运营商网络维护成本(OPEX)的比例,大约是20%左右。

功耗翻倍,也就是电费翻倍,目前国内建设了400多万的4G基站,未来5G的数量至少是4G的1.5倍,这样一来5G基站的总功耗就是个大问题了,大大增加运营商的运营压力。电源设备扩容也意味着5G网络建设投资(CAPEX)的增加。

4G基站通常包括BBU(主要负责信号调制)、RRU(主要负责射频处理)、馈线(连接RRU和天线)、天线(主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换)。

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5G基站主要由基带单元(BBU)、射频单元(AAU)、馈线、散热系统等组成。BBU和AAU是5G基站的主要部分,AAU就是RRU+天线的组合。

在基站系统中,BBU的功耗相对较小,而AAU和散热系统的能耗较大。

BBU主要负责基带数字信号处理,比如FFT/IFFT,调制/解调、信道编码/解码等。

AAU主要由DAC(数模转换)、RF(射频单元)、PA(功放)和天线等部分组成,主要负责将基带数字信号转为模拟信号,再调制成高频射频信号,然后通过PA放大至足够功率后,由天线发射出去。

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从这张图就一目了然,找到谁是用电老虎,BBU的功率稳定,固定在293W左右,不受业务负荷影响。

而AAU则不一样了,随着负荷一提高,功耗也大幅增长。

天线、功放等射频器件都是“耗电大户”。5G时代随着传输速率数10倍提升,天线数量增多,功耗必将随之增大,耗能也会增多。

5G能耗大除了增加电费成本之外,还会增加机房电路改造费用。

一个基站站点的配套系统主要包括铁塔、外市电引入、交流配电箱、整流器、直流配电、蓄电池组等部分。

由于5G基站功耗提升,为保证电力正常供给,运营商必须对传统机房进行电路系统改造,这需要更换开关电源、蓄电池、电源线等设备,这也会给运营商带来一大笔成本支出。

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5G基站产生的电费开支

一个5G基站功耗为3~4kW,以目前的0.7元/kWh的费用计算,该5G基站全年运行的电费接近1.8~2.5万元。

假设48万4G基站的规模为建设目标,每年5G基站的电费开支将达到88~110亿元左右,如果要达到4G网相同的覆盖效果,5G基站数量将要达到4G基站的1.5倍左右,这时电费开支将达到130~160亿元左右。

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如何降低基站功耗

不过从能效上说,因为5G基站的速率、容量都要比4G基站高得多。

5G设备1度电的能量消耗,可以支持超过5000GB流量的传输,相当于下载5000部超清电影,而在4G时代,同样的电量仅能下载300部不到,可以看出5G相比于4G,能效提升了10-20倍。

如何将拦路虎降温

华为、爱立信从软件和硬件两方面入手,而诺基亚也推陈出新,改变传统设备降温方式,为5G节能。

华为

华为无线节能解决方案PowerStar,就是通过AI技术,实现2G、3G、4G多频网络协同调度节能,从而节约10%~15%的电能。

首先,PowerStar根据不同的网络配置和话务,定制基站间、频段间和制式间的协同节能调度策略。实现在低话务情况下,尽量迁移用户到低频,关闭高频做深度节能。

其次,PowerStar利用AI技术学习历史话务和KPI,构建节能和性能的关联模型。依据模型,AI会动态调整节能参数,保证网络性能的同时,充分挖掘网络节能潜力。

同时,PowerStar提供节能可视化,运营商可以看到基站能耗、网络能效和节能增益的动态信息,从而进行更精细化的网络能耗管理。

爱立信

爱立信也是在中低频、高频产品侧引入机器智能分析节能软件,利用实时小区业务量预测,判断是否触发节能转化,从而实现节能。“5G系统太复杂了,爱立信秉承的极简设计就是可以将不用的资源、信令进行灵活调度,不用时关掉,等到需要时再开启,让运营商5G网络化繁为简。”

而爱立信与IBM等公司合作发布硅基毫米波相控阵列集成电路,能够最大程度集成电路,降低5G毫米波站点功耗,同时爱立信5G点系统,可以在达到同样容量情况下,功耗降低为业界水平的50%。

在硬件方面,企业通过低功耗基站芯片、高集成度基站设备、创新的电源技术,实现基站节能。

华为发布5G基站核心芯片天罡芯片、刀片式基站产品,缩小产品尺寸,实现节能。华为天罡芯片,从AAU入手,将基站尺寸缩小超50%,重量减轻23%,功耗节省达21%;华为刀片式基站采用分布式电源技术,助力基站高效节能。

诺基亚

诺基亚在去年底推出全球首个液冷基站,打破传统基站依靠空调降温的模式,利用液冷降温,从而比传统方式省电30%,减少80%二氧化碳排放量,并大大降低基站运行噪音,同时可回收基站排放的废热,二次应用于公寓大楼的供暖系统。利用先进的液冷技术,破解基站能耗难题。

降低基站发热也是降低功耗的其中一个办法,目前主要的应对举措包括:采用更高工艺制程的芯片、更节能的器件材料,引进更科学的散热方法,以及通过AI技术对设备功率进行动态控制。

但事实上并非想象中这么简单,由于基站功耗的话题涉及众多领域,华叔将留到下次再继续讨论这个话题,分析5G基站建设所遇到的问题。

另外,华叔将推出自制华为5G指数帮大家挖掘里面投资机会,请各位密切留意更新。


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