洛阳联通在其微信公众号上发布消息称，近期通过对AAU（有源天线处理单元）定时深度休眠，以降低5G基站能耗。消息一出，人们对于如此大费周章地建设5G产生了不少质疑。有人认为这是不成熟技术急于上马的原因；有人怀疑运营商投巨资推动5G却变成鸡肋，背后是否有隐情；也有人担心以后再也不能通宵打游戏了。那么到底我们的5G基站问题出在哪？
基站功耗问题严峻，
矛盾源于供需不平衡
据工信部消息，截至7月底，我国累计5G终端连接数在6月底6600万的基础上迅速增长到了7月底的8800万，与此同时，5G终端的加速普及也在推动5G用户数迅速增长。
在三大运营商的半年业绩中，除中国联通未有公布5G用户数量外，中国电信以及中国移动的数据显示，目前中国5G用户数量已超过1亿户。当然这中间存在着很多正在使用5G套餐，但仍未更换5G设备的用户（比如编者就是其中之一），但从超过8000万的5G终端连接数上我们也能看出，国内5G普及进程正在不断加速。
5G发展，基站先行。基站密度是5G信号覆盖的基础，背靠国家政策，运营商在去年以来便在5G基站建设上不断加大投入。根据工信部数据统计，截至2019年底，我国共建成5G基站超过13万个；到了2020年2月底，全国已开通5G基站则达到了16.4万个。
在2020年6月6日，工信部新闻宣传中心举行的“5G发牌一周年”线上峰会上，工业和信息化部信息通信管理局副局长鲁春丛表示，在网络建设方面，基础电信企业建成5G基站超过25万个；中国工程院院士邬贺铨预计，到2020年年底，我国5G基站数可能达到65万个，5G套餐用户可能达到2个亿，实现全国所有地级市室外的5G连续覆盖、县城及乡镇重点覆盖、重点场景室内覆盖。
中国移动通信研究院无线与终端技术研究所副所长李男也向《华强电子》记者透露：”在产业界共同的努力下，中国移动全年的5G基站建设目标预计有望在8月底完成。目前我们已经建设完成了30万个5G基站，部署了5G的城市超过300个，这个也是全球排名第一的，显示了我们中国移动在5G发展中的决心和信心。”
无线与终端技术研究所副所长李男
中国移动通信研究院
“功耗是目前5G基站最大的难题，也是三大运营商身上最重的一个负担。除了5G的CAPEX（5G网络建设投资）基础以外，以能耗为主的OPEX（网络维护成本）其实是决定5G能否顺利发展的重中之重。在2017-2020年期间，在业界的共同攻坚之下，基站功耗已经大幅下降，但即便如此，它的功耗还是4G基站的3倍左右。”
然而就在5G基站建设正在如火如荼进行中时，中国联通洛阳分公司在其微信公众号发布消息称，洛阳联通分别对已经入网的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。
在个别媒体渲染之下，恐慌的气氛开始在网络上蔓延，各种负面说法蜂拥而至，很多人担心基站休眠后将会无法使用网络，或是认为5G已经“名存实亡”。要破解这些谣言，就要首先了解基站的“休眠”到底是什么意思。
据中国联通网络技术研究院无线研究部副主任李福昌介绍，基站AAU设备空载状态的深度休眠功能，是指在基站长时间处于闲时状态时，因为没有5G用户接入，可以允许基站AAU设备关断大部分有源设备的供电，从而实现节省射频单元设备空载功耗的目的。由于5G基站AAU设备支持64通道或32通道，5G基站AAU比传统4G设备增加大量的有源器件、基带处理单元等器件，从而大幅提高该类型设备的空载功耗。
无线研究部副主任李福昌中国联通网络技术研究院
“基站AAU设备空载状态的深度休眠功能，是指在基站长时间处于闲时状态时，因为没有5G用户接入，可以允许基站AAU设备关断大部分有源设备的供电，从而实现节省射频单元设备空载功耗的目的。由于5G基站AAU设备支持64通道或32通道，5G基站AAU比传统4G设备增加大量的有源器件、基带处理单元等器件，从而大幅提高该类型设备的空载功耗。”
除此之外，记者还了解到，基站AAU休眠的机制其实是很灵活的。比如，深夜5G网络业务量骤减时，运营商可以根据统计数据来判断业务闲时的时间段，开启休眠模式。在休眠功能开启的同时，运营商还会保留4G网络在线，以承载用户正常使用需求。
在休眠开启时，当有特殊情况发生，5G接入用户突然增加，运营商也能在数分钟以内适时唤醒基站AAU设备，重新提供5G服务。这对于用户的影响相对较小。
不过，需要承认的事实是，5G基站的功耗确实是当前一个严峻的问题。为了验证5G基站功耗具体大小，运营商曾对中兴以及华为的5G基站进行了功耗测试，结果显示，BBU方面功耗与所插板件有关，受业务负载的影响不大，整体功耗也在293-330W的水平。而AAU功耗与业务负荷则关系较大,在100%负载下,AAU功耗可以达到1127-1175W；在50%负荷下，AAU的平均功耗在892-956W。
“功耗是目前5G基站最大的难题，也是三大运营商身上最重的一个负担。”李男坦言：“除了5G的CAPEX（5G网络建设投资）基础以外，以能耗为主的OPEX（网络维护成本）其实是决定5G能否顺利发展的重中之重。在2017-2020年期间，在业界的共同攻坚之下，基站功耗已经大幅下降，但即便如此，它的功耗还是4G基站的3倍左右。
”目前单个5G基站而言，其满载功率甚至达到了将近3800W，4G基站普遍功率则为1000W左右。李男表示，在正常负载的情况下，射频占据了5G基站中的绝大部分功耗。另一部分则是用于基站处理方面，因为在带宽增大、速率提高后，对基站处理能力要求需要更高。
不过，从能效比的角度上看，虽然5G基站的功耗数值增加不少，但功耗相同的情况下，5G的网络容量是4G的几十倍。客观来说，功耗相比4G大是非常正常的。然而当下5G尚未实现全民普及，5G普及的前提则需要基站密度覆盖达到一定水平，而目前处于4G过渡到5G的时期，因此现时利用率不高的5G基站所要消耗的高额运营成本，让各大运营商寝食难安。
某运营商工作人员曾向记者透露：“5G基站的数量是4G的三倍；单个5G基站的耗电量是4G的三倍；单个5G基站的价格也是4G的三倍。”除此之外，更有一些地区由于用户数量少，甚至基站建成了迟迟未通电的情况也并不少见。基站休眠甚至不通电，并不是一个秘密，而指数级的成本增加，也是运营商迫不得已的选择。因此，无论是从运营上以及技术上，运营商们还需要寻找更多的方法解决“耗电焦虑”的问题。
基站节能解决方案多样，
但挑战远不止于此
相比与以往的3G/4G，近年5G上马确实显得较为仓促。从标准冻结到完成商用部署仅仅用了1年时间，相关技术仍具有很大的提升空间。针对当前的技术条件，与目前运营商采用的定时休眠类似，利用AI技术对5G基站进行动态功耗控制，就被各大厂商视为降低能耗的重要突破点，短期内可以获得显著效果。
据中国联通通信工程专业工程师李军锋介绍：“目前主要是根据基站设备类型、覆盖场景、节能目标以及关断时长等因素，通过AI算法自动生成节能策略，包括小区关断、载波关断、射频通道关闭、符号关断等策略。每种策略对应不同的节能效果，并有其特定适配的场景，而且对网络质量造成的影响程度不同。因此，当前的研究内容是如何将自动生成的节能策略与实际场景相适配，这需要与设备厂商进行合作开发，并根据实际情况进行调优和训练。”
李男则认为，还可以从基站本身的结构以及内部元件来改善功耗问题。他表示：“如何进一步提高我们PA的效率，降低我们数字芯片的能耗，其实是我们基站降低功耗的关键，也是希望产业界在这里面投入精力，能够协助我们运营商一起去解决这个问题。我相信只有这个问题解决了，运营商才能放手去部署更多的基站，去开放更多的5G基站。”
同时，提高散热效率也能够实现降低功耗的效果。5G基站AAU由于引入了大规模天线技术，将有源天线部分集成到AAU机箱中，因此其体积是4G的4倍，重量是4G的2倍，这为5G基站天面的部署带来了巨大挑战。
部署的挑战则来源于天线抱杆的空间问题，在AAU本身的发热量巨大的情况下，密集的设备会导致难以处理散热。目前5G基站供应商为解决散热问题也有不少新的解决方案，比如液冷、新的散热结构和新材料等等。李男表示：“通过我们前期的分析，接近20%现有的天面是无法部署和建设5G天面资源的，这个给我们下一阶段5G部署带来非常大的挑战。希望我们产业界能够针对5G设备的轻量化、小型化集体攻坚，早日让我们的天面尺寸和重要降下来，散热效率提升上去。”
不过，也有厂商另辟蹊径，利用高速率点对点无线传输技术为5G提供灵活组网的可能，并帮助运营商减轻运营成本。简单来说，就是传统的微波传输系统超高的升级版本，在过去2G、3G、4G时代，无线传输采用的微波技术只能支持1Gbps，甚至在多端口的时候可以支持到2Gbps、3Gbps，但是单端口的支持速率最多只能到1Gbps。
盛纬伦通信技术有限公司销售副总经理姚魁表示：“在当前的5G时代和未来的6G时代，回传的速率越来越高，带宽要求越来越大。在国内有些地方可以实现光纤传输解决有线传输问题，但是随着5G、6G密集组网，仅仅有线传输并不能解决组网灵活性的问题，所以无线的高宽带的传输要求随之而至。
但过去的单端口速率最多只能支持到1Gbps，难以满足5G需求。因此，盛纬伦在业内率先推出了10Gbps点对点高速无线传输系统，[敏感词]支持单端口12G的传输速率，可以满足200米至1英里的传输需求，而功耗则仅为30W不到。
“本身5G用的是高频，信号空间损耗比较大，5G的覆盖范围大概就是300米，所以5G的两个基站之间的距离也就是五六百米。我们传输距离可以达到1英里，即1.7公里，所以在5G这个数据回传方面已经足够使用了。”
而谈到基站功耗时，姚魁表示：“虽然当前5G通信基站虽然建设如火如荼，但运营商每年的电费量是很大的，运营成本负担非常重。因此我们现在在满足传输距离的前提下，尽量把功率做小，功率做小意味着功耗小，能够降低运营商的运营成本。同时将来也不排除像高铁，或者是[敏感词]，从这个山头到另外一个山头之间实时数据的临时搭建，需要这样一个点对点的传输，进行灵活布建网络。”
尽管目前解决基站功耗问题的方法多样，但总体而言，5G基站的功耗仍是各大运营商在近几年内的最大挑战。如果无法彻底解决功耗所带来的成本问题，将在很大程度上影响到5G的推进落地。
因此，运营商也在寻求管理手段去降低电费。比如中国铁塔山西公司与政府和三大运营商协商制定“一站一策”改造方案，2020年计划累计完成转改直站址4273个。同时，积极参与电力市场化交易，直供电电费单价平均下降9.5%，节约成本全额让利。预计2020年为三家运营商节省电费近1.4亿元。
不过编者认为，在推动5G建设的同时，运营商着手解决基站功耗问题之外，还需要开拓更多的5G应用场景，如何打造5G应用生态，吸引用户加入，破解“5G无用论”，也是运营商应该去思考的。否则，摆在运营商前的只会是“空有基站无数，偏恨用户难求”的尴尬局面。
本文转载自“ 华强微电子”，支持保护知识产权，转载请注明原出处及作者。如有侵权请联系我们删除
官网首页
一键拨号
产品中心
联系我们