5G基站晚上“被迫关机”？这是个世界性的难题

8月初，洛阳联通宣布闲时关闭部分5G基站，以降低电费成本。

消息一出，便激起了不少用户的不满。自5G商用以来，信号覆盖区域小、质量差，网速未达预期、高额套餐费等很多问题都还没解决，而今这则“关基站省电”的新闻，更让中国联通公众形象受损，不仅被认为是“取巧”，还戴上了“浪费巨资建站”和“5G发展策略失误”的帽子。[1]

“关闭基站”的争议甚至直接捅上了财报发布会。在中国联通的2020年年中财报发布会上，董事长王晓初回应称，此举“在某个时间段作出的自动调整。在使用人数低于阈值时，5G基站会关停减少能耗，有用户使用时再自动打开，对消费者没有影响。”[2]

那么，运营商在闲时关闭5G基站，合适吗？有用吗？划算吗？

基站“关闭”的真相

必须强调的是：基站关停不等于无法使用。

洛阳联通（公众号“通信菜园儿”）在后来被删除的快讯中提到，基站休眠的原理是定时开启射频单元设备（AAU）的深度休眠功能，以极低能耗运行。

中国联通网络技术研究院无线研究部副主任李福昌解释，基站在深度休眠后也会保留3G或4G网络“打底”，有5G业务需求时，AAU会在若干分钟内唤醒，并提供正常服务。[3]

经洛阳联通测试，3款不同型号的AAU在空载状态下能耗降低61%~74%不等。

根据《经济日报》的报道，这批基站的休眠时间为晚9点至次日早9点。[3]平均下来，5G基站的日功耗将降低31%~37%。

休眠救得了燃眉之急吗？

很不幸，5G基站的能源开支巨大，仅靠“闲时休眠”还远不够。根据中国铁塔的数据，5G基站的单基站满负载功率为3700W，能耗是4G基站的3~4倍。

在新基建的号召下，三大运营商不计成本地投资5G、建站运营。根据《人民日报》的数据，截至2020年6月底，我国5G基站累计超过40万个。[4]就在3个月前，我国的5G基站数量还只有19.8万个。[5]根据工信部的规划，这个数字在年底将达到60万。[6]

截至目前，5G基站尚未成为“摇钱树”，反而更像“电老虎”。

三大运营商最近也发布了2020年上半年财报，其中中国移动和中国电信上半年“能源使用费”分别为237亿元和74亿元，分别较去年增加28亿元和6亿元；[7][8]中国联通上半年的“网络运行及支撑成本”也有14亿元的增长，财报称，这主要受通信电路使用费增长影响。[9]

根据工信部的统计，截至2020年6月末，我国4G基站总数为560万个。[10]受频段所限，同规格情况下5G基站的覆盖面积小于4G基站。因此，运营商需要建设更多5G基站。

“全国要建600万个5G基站。”中国工业经济联合会会长、工信部原部长李毅中在2020中国制造论坛上表示。

这也意味着，因5G而增加的电费开支，还要增加10倍。

华西证券研究所在2020年3月发布的报告中估计，5G覆盖要达到目前4G网的效果需要660万6G基站，以每个5G基站3000W的功率计算，5G全覆盖后三大运营商的电费开支将达到1122亿元，是4G时代的3.2倍。

数据来源：华西证券 | 放大灯制图

5G费电是世界性的问题

GSM协会2019年的数据显示，目前电信行业消耗了约3%的全球能源。而5G时代的基础设施的能源消耗量要高三倍。[11]

“90%的运营商都对通信网络的能耗问题表示担忧。”来自Vertiv和技术分析公司451 Research在2019年上半年发布的一份报告称，到2030年信息通信将消耗全球五分之一的电力。[11]

省电成了全世界运营商的共同诉求。

事实上，洛阳联通采用的闲时休眠，在国际上已经得到广泛应用。

法国电信运营商France Telecom早在2017年IEEE的一次会议上便提出了一种改善5G基站在休眠模式期间性能的策略。[12]另一家法国运营商Orange也推出了“分级睡眠模式”。[13]

爱立信在2019年提出了“5G新无线电”（5G New Radio）用于节能，本质上也是5G基站的“按需休眠”，降低功耗。[14]

使用NR技术前后能耗对比

左：未开启休眠中：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。在没有活跃用户接入时，睡眠模式有望将基站功耗减小到十分之一。”欧洲的5G合作组织“5G PPP”在一份发布于2020年的5G能效白皮书中提到，其它方式也可以有效减少5G基站的能源效率，比如多输入多输出技术（MIMO）。[15]

简单来说，该技术增加了基站天线与手机之间的数据路径，相当于开了“多线程”，提高数据传输效率，间接实现省电。

四种不同的天线系统 | 放大灯制图

根据南非运营商MTN的说法，中国移动已经尝试使用MIMO技术。不过，这没能从根本上解决问题[16]，还是“削峰填谷”的笨方法更“经济适用”。