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标题: 深度分析！一文讲清楚5G为什么如此耗电！ [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2020-8-5 19:47

作者: 苏阿阿 标题: 深度分析！一文讲清楚5G为什么如此耗电！

前文写到，自从5G商用以来，5G基站建了几十万站了，但原本设想中的那些美好场景迟迟没有出现，但一个意想不到的窘境却最先爆发——运营商被昂贵的5G基站的电费压得喘不过气，以至于囊中羞涩的运营商不得不采用定期关闭基站的方式来节省电费。

那问题来了，为什么5G如此耗电呢？
这个问题可以从三个层面来解释，第一是单基站的功耗问题，第二是5G基站的覆盖能力问题，第三是5G基站的配套设施问题。

先来看单基站的功耗问题。
从功耗数据来看，5G基站最大功耗约为4G的3-4倍。这里有几组数据：
1. 根据中国铁塔的一份分析材料，目前几家主流的厂商的5G基站单系统的典型功耗分别为：华为3500W，中兴为3255W、大唐为4940W，作为对比，4G的单系统功耗仅为1300W，5G是4G的3-4倍。
2. 中国通信标准化协会的数据显示，目前主要运营商的5G基站主设备空载功耗约2.2-2.3kW，满载功耗约3.7-3.9kW，是4G单站的三倍左右。
简单测算一下，以当前平均1.3元/度的转供电价计算，一个4G基站每年的电费是20280元，一个5G基站每年的电费将高达54600元。比如，中国移动当前已经建成21万个5G基站，年内要建成超过30万个5G基站，光电费就超过160亿元，这成本确实非常之高，要知道，当前的5G基本上还只是"面子工程"，经济效益微乎其微，基站空转导致的电费基本上算是白白扔水里了！
再往深挖一层，为什么5G基站功耗如此之高呢？
这是5G技术本身决定的。一方面，5G的Massive MIMO本身是以更高的计算成本为代价降低传输功耗；另一方面，由于5G传输速率将成倍提升，5G基站将处理海量数据，且随着5G业务的不断发展，5G BBU的计算功耗将逐渐上升。
详细点来说，5G基站主设备，主要由BBU和AAU组成。AAU其实就是4G时代的RRU+天线。

BBU的主要作用，是负责基带数字信号处理。AAU的主要作用，是将基带数字信号转换成模拟信号，然后调制成高频射频信号，再通过功放单元放大功率，通过天线发射出去。
BBU的功率比较稳定，不受业务负荷的太大影响。而AAU就不一样了，随着负荷的增加，功耗也大幅增加。
因此，相比4G时代基站功耗大部分花在传输上，在5G时代，基站的计算功耗将大幅提升超过传输功耗。
那5G单基站的功耗问题能不能解决呢？
具体技术层面不谈了，光从技术发展逻辑上看，5G作为新一代网络技术，它的功耗如此之高肯定是不合理的，因此，我觉得这里面有挺大的优化空间，我的依据就是——
相比过去的3G、4G，5G的上马显得有些仓促，从标准的初步完成到商用部署仅仅过了1年时间，而4G则花了近5年，从成熟度来看，其实当前5G网络技术还谈不上成熟，其很多关键技术仍有需要改善的地方，比如产品体积、功耗，也包括性能、稳定性等指标，都有较大优化空间。

再来看5G基站的覆盖能力问题。
由于5G的承载频段相比4G来说是比较高，尤其是中国电信和中国联通的3.5GHz频段，更高的频段确实可以保证网络速率，但另一方面就是牺牲了其信号的穿透力，这导致5G基站的覆盖面积远小于4G基站。
简单做个对比，如果要实现相同面积的覆盖，需要到的5G基站的数量可能将是4G的2-3倍，在加上5G单基站功耗是4G的3-4倍，那么5G网络的功耗将是4G网络的6-12倍。
换言之，运营商要运营一张与4G同等覆盖面积的5G网络，运营商需付出的电费成本将是4G时代的6-12倍。
这是什么概念呢？我们可以计算一下，中国移动2018年只有2G、3G、4G三张网络，当年其耗电总量是245亿度，那中国移动将为此缴纳多少电费呢？哪怕按每度电1元计算，中国移动为此缴纳的电费就高达245亿元。假设三年以后，中国移动建成了一张跟4G同等覆盖的5G网络的话，该为此支付的电费至少高达1470亿元！这将吞噬掉中国移动全部的利润。
当然，运营商也不是傻子，肯定不会以4G的覆盖标准来建设5G，5G很可能只会做城区和热点覆盖，但即便这样，其产生的耗电量也是非常惊人的，这对同时运营4G和5G的运营商是沉重的压力。

最后看看5G基站的配套设施问题。
当前移动通信基站机房均为全封闭机房，机房内的电源设备、发射设备、传输设备等都是较大的发热体，尤其是5G又是如此变态的功耗，要保持机房一定的工作环境温度（基站环境标准GB50174-93规定长年基站温度18°C-28°C），主要靠空调来实现，为保障设备在恒温下运行，不因为温度过高而宕机，制冷系统就要不间断地为基站降温，也是导致运营成本居高不下的重要原因之一。数据显示，平均每个基站空调的电费支出约占整个基站电费支出的54%。
而更关键的是，由于当前5G基站单站满载功率近3700W，而过去4G基站单站满载功率不过在1500W左右，而目前的机房的设施环境都是按4G基站的需求而配套建设的，如果在现在的4G基站站址上建设5G基站，就需对现网电源、配套进行提前扩容。
这又是一大笔成本投入，预计资金规模数以百亿计！

时间: 2020-8-5 20:54

作者: wycx

说的有道理，分析的条理清晰，赞一个！

时间: 2020-8-5 21:02

作者: gx100

频段高，覆盖就小。性能强，耗电就大。

耗电就像I5和I7的区别

时间: 2020-8-5 21:51

作者: hzjppkk

说到底还是技术不成熟就急着上马，功耗问题没解决掉

时间: 2020-8-5 22:22

作者: junxiang123

别和移动3g似的，成为短命的网络

时间: 2020-8-5 23:29

作者: jiayuanfuguan04

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时间: 2020-8-6 07:40

作者: xianghui

jiayuanfuguan04 发表于 2020-8-5 23:29
两个方面，我们这5G基站电费要三块多一度，5G频率高，覆盖范围小，500米左右就得部署一个，华为诺基亚爱立信 ...

华为，中兴，爱立信的功耗差不多，大唐的明显高

时间: 2020-8-6 07:50

作者: Gratch

好多技术实际上在不成熟的情况下强行推广

时间: 2020-8-6 09:30

作者: zhang205

还是产品原型就开始商用了。

时间: 2020-8-6 09:43

作者: fastgame

junxiang123 发表于 2020-8-5 22:22
别和移动3g似的，成为短命的网络

花这么多钱很快就废掉，那不是犯罪么

时间: 2020-8-6 10:19

作者: lazy1234

这就是5g资费下不了的一个重要原因。

时间: 2020-8-6 12:24

作者: lovebugzhang

讲真，电费高这种情况应该在规划之初就该想到了吧，不管技术怎么成熟，只要速率够快，那么耗电大幅上升是必然事实，是不是高层在后台就已经划分好利益了

时间: 2020-8-6 13:49

作者: ddcczz001

呃，非常不专业了，各种乱七八糟的小道消息堆一起。不说别的，“基站环境标准GB50174”，GB50174是数据中心设计规范

时间: 2020-8-6 14:36

作者: 马云的云

hzjppkk 发表于 2020-8-5 21:51
说到底还是技术不成熟就急着上马，功耗问题没解决掉

从原理上讲功耗就是大的，没法解决。除非不上多天线，那就不是5G了。

时间: 2020-8-6 14:49

作者: txrpljy

5g是zz博弈的产物，不是技术竞争的产物

时间: 2020-8-6 15:09

作者: 科信通信

应该大量建设2G，那个功耗小。

时间: 2020-8-6 17:53

作者: 穿江大板

至少现在四川的水电大量富余，可是电老虎宁肯浪费也不降价回馈社会。

时间: 2020-8-6 18:00

作者: yuanfengding

5G的生意模式确实很危险

时间: 2020-8-6 19:54

作者: 碧海蓝天0321

就算电费吗？我怎么感觉要和流量算一起呢？毕竟运营商卖流量的。比如1G流量经过基站，耗费多少电量，卖1G收入是一样的，不存在3/4/5G的差别。这样算来，也没多少差别吧！问题出在哪里？在新基站，利用率没上去，也就是手机没够多，应用也缺乏。但试问，谁家新建的设备，没有一个过程的，从0到满负荷，不需要时间吗？前期投资肯定远＞收入，这也是运营商特色。

时间: 2020-8-6 21:19

作者: 电信十年老用户

谁能说说5g手机的耗电情况？比4g耗电快一倍吗？

时间: 2020-8-7 07:48

作者: wqfreebird

5G电费是个问题：）

时间: 2020-8-7 09:00

作者: 88188

fastgame 发表于 2020-8-6 09:43
花这么多钱很快就废掉，那不是犯罪么

只要能打倒美国，钱算什么！

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