節個電而已,有什麼大驚小怪的

這段時間,關於運營商“偷偷”關閉5G基站來節電的文章突然在各大媒體平臺上鋪天蓋地的傳播開來。


節個電而已,有什麼大驚小怪的

關於運營商5G基站節電的討論


這次有關於5G基站關斷節電的討論,其實來源是聯通某公司的新聞宣傳稿。原文是這麼描述的:


XX聯通近期分別對已經入網的3種不同基站射頻單元設備(AAU),分不同時段定時開啟空載狀態下的深度休眠功能,從而實現智能化基站設備能耗管控的目的。具體為,聯通XX分公司針對XX設備業務區已開通站點進行兩種方式的AAU深度休眠功能開啟方案,對於未進行單站驗證或單站驗證完畢的站點,全時段開啟AAU深度休眠功能;對於正在進行單站驗證的站點分時段開啟AAU深度休眠功能。

微信公眾號通信菜園兒


這段在外行人看來說的雲裡霧裡的文字,在各大主流媒體或自媒體的口中,變得越來越誇張,很多文章觀點無外乎是運營商被5G電費“拖垮了”,不得不想招省錢。甚至有稱運營商損害用戶權益(關斷基站不允許用戶使用)來省錢的。。


有關這個話題,剛好撞上我的專業槍口了。因此,今天就5G節電這個話題跟大家嘮一嘮,幫助大家瞭解些實際情況。


首先,5G是否真的耗電呢?


答案是:必須的。5G的耗電,要分兩方面來看,一是基站側,一是手機側


先說手機側。由於5G的數據傳輸速率可以達到4G的幾十倍,因此相對應的,手機中主要芯片的處理速度都要加快,芯片耗電量增加。


再加上5G的新特性,包括手機側需要在相比4G 5倍的100MHz頻率帶寬上搜索資源、使用相比4G 2倍的天線發射數據等等,這都會導致5G手機耗電量增加。


節個電而已,有什麼大驚小怪的

5G手機耗電量主要提升原因


那麼5G手機怎麼省電呢?在現有電池技術無法有新的突破的情況下,其實所有關鍵的5G手機省電技術,都在基站側


沒錯,除非你把手機的5G開關關了,否則在正常使用5G網絡的情況下,只能靠運營商幫你省電了。


這裡列舉幾個比較關鍵的5G手機省電功能。


BWP,翻譯過來叫做部分帶寬(bandwidth part)。雖然5G網絡有100MHz的帶寬,但完全可以把100MHz帶寬中的一部分,比如和4G一樣的20MHz分配給手機,讓手機在非高速業務(正常的微信微博等使用)場景下,僅僅在部分帶寬內去做數據發送與資源搜索,以實現省電的作用。


INACTIVE,翻譯過來叫做非激活態。在4G網絡中,手機和基站間的關係可以有兩種狀態,一個叫做CONNECTED,就是連接態,在連接態下手機和基站間建立了信令通道,可以互相溝通,連接態下手機很費電。


如果手機一段時間內沒有業務,則會從連接態轉為空閒態——IDLE態,這時手機和基站間信令通道被斷掉,他倆之間無法溝通,空閒態下手機很省電,但是無法做業務。


5G中在連接態和空閒態之間新增了第三種狀態,INACTIVE,非激活態,在非激活態下,手機和基站之間保留部分信令通道,一方面手機的耗電和空閒態一樣低,一方面如果有業務到來相比空閒態又可以更快的恢復、且恢復過程更簡單省電。


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5G的3種狀態


DRX,翻譯過來叫做非連續接收。簡單來說,DRX就是讓手機在連接態下,不去一直監聽基站叨逼叨,而是週期性的重複“裝死”——“復活”,只有在復活時才去聽一下基站有沒有call自己,如果有的話,就開始和基站對話恢復業務,缺點就是業務時延肯定要比非DRX長,但優點就是省電。


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5G的DRX模式


包括上述功能在內的所有5G手機省電功能,開關全部在基站上,因此如果運營商開了相關功能,你的手機就會更省電,但是,開不開對於用戶來說,可能沒有那麼大感受,因為多幫你省了一個小時的電量,對於普通人來說基本無感。


而在基站側,同樣存在著和手機類似的原因導致的高功耗問題。5G使用的天線是64個獨立收發通道的,4G天線則為4通道或最多8通道;5G 100MHz發射帶寬為4G的5倍;更高速率的處理帶來的芯片功耗增加等等。


這其中,5G新增的功耗主要都是集中在天線側,在5G中天線被稱為AAU,下圖中粉紅色的AAU功耗,明顯高於其他所有2、3、4G基站設備的功耗。


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2345G基站功耗對比


據測算,5G單站功耗可以達到4G的3倍左右,就是說,想覆蓋同樣的面積,在電費不變的情況下,運營商要給國家電網交3倍的電費(但是實際是有電費優惠的)。


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5G功耗與4G對比


對於5G用戶來說,手機耗電本身也不會像基站這樣增加這麼多,其次手機充電也沒多少錢、正常使用的話5G手機也可以挺一天,因此影響不大。


但是對於運營商來說,基站電費是其網絡運營成本中的大頭,如果不把5G基站多耗的電費賺出來的話,那就要面臨盈利下降甚至虧損風險了。


但是,在5G商用初期,用戶不多,需要時間來發展;而已有5G用戶資費又不會很高,一味抬高資費不符合中央政策。


但是這麼多基站都開起來了啊?那咋整?


想辦法省電唄。基站側除了針對手機的省電功能,同樣存在很多給自己省電的功能。但是所有這些功能的大原則就是:

不能讓用戶想用5G的時候用不了,只有在沒人用或者用的人少的時候才去省電。這裡面涉及的功能,是分層級的,我會從省電力度小到力度大的順序去說。


幀關斷。啥叫幀?你可以理解為基站向用戶傳輸數據的列車。假設正常情況下,基站無時無刻不採用20節列車的數據幀向用戶發送數據,即使沒有業務需求這20列火車也在不停的空載,但如果開了幀關斷功能,則在沒啥數據業務時20節列車只開10列甚至更少,有數據業務需求再恢復20列滿載,實現省電功能。


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一種幀結構,其中D代表下行業務使用的車廂


在幀關斷下,用戶感知不受影響,且始終保證有下行業務的車廂給你用,缺點就是省電力度不太行。


通道關斷。前面說了,5G天線有64個獨立通道,這裡面每個通道都要發射功率。這麼多通道是用來幹嘛的呢?5G一個重要功能就是多流不同數據的同時傳輸,而這多流傳輸就是通過天線的多通道實現的


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5G天線可以實現最多16流數據同時傳輸


通道關斷相比幀關斷節電能力更強,但同樣負面影響更大。在使用通道關斷功能下,5G天線中的一部分通道被關閉(上圖中的X),不再輸出功率,因此天線的多流能力必然受損,基站整體容量與覆蓋能力下降,但對於單個用戶來說幾乎無感知。


AAU關斷(深度休眠)。新聞中提到的XX聯通使用的節電技術是最省電的深度休眠,實現方式簡單粗暴:直接把整個天線(AAU)關了。


節個電而已,有什麼大驚小怪的


這就是5G AAU


在深度休眠下,天線不工作,不再發射功率,5G信號消失。


那麼有同學就要問了,這不相當於讓用戶用不了5G嗎?就是因為深度休眠影響太大,因此這個功能都會採用定時配置的方式。


首先運營商僅僅會在特定時段開啟功能,比如說凌晨2點-5點,基本沒有用戶上網的階段。其次,運營商會根據每個基站的情況決定開不開功能,比如某個基站凌晨2點-5點歷史數據來看也有流量,那麼功能就不會開啟。另外,對於部分特殊場景,這種功能壓根就不會考慮,但對於另一些場景,比如商場啊、寫字樓啊,明顯夜間無人活動的區域,則會優先開啟。


運營商會根據每個基站歷史數據與部署場景情況,分層級的去開啟節電功能,有些基站完全不節電,有些只開幀關斷,有些只在凌晨開深度休眠,保證用戶能正常使用的情況下,儘量省電。


就像你的手機一段時間沒用就息屏、筆記本電腦快沒電時降低亮度一樣,節電本身就是個常規操作,5G節電就是個雙贏的事兒,真的沒必要過度解讀。


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