5G网络部署应坚持“广播网和通信网优势互补联合覆盖”

C114讯 1月19日消息(林想)当下的5G网络部署应坚持“广播网和通信网优势互补联合覆盖”的建网策略。日前,中国国际经济交流中心、国经咨询有限公司、国家广电总局广科院、规划院及中广传播集团的专家组发布的《5G广播中国战略及前景展望》报告指出,“建设5G广播网络对5G通信网络是一个网络能力的补充,也起到了降低5G网络建设成本,降低5G网络整体能耗成本的目的。”

同时报告强调,广播电视发射塔(简称大塔)并不是替代通信基站(简称小塔)的无线通讯功能,但网络的下行数据可以用大塔传播,互动和数据回传由小塔完成。而且通过估算可以看出建设和运维费用大塔均低于通信小塔的费用。

5G广播网络对5G通信网络是一个网络能力补充

移动通信网采用小区制蜂窝组网方式,低功率小塔(移动通信基站)有利于个性化内容的传送,能提供个性化、交互式业务以及高新视频业务等,业务手段灵活,但是覆盖范围小,广域覆盖成本高,广播和推送效率低,不利于公共业务内容的广播和推送,所有的数据传输都需要流量消耗。

广播电视网采用大区制组网方式,高功率大塔覆盖范围大,广播效率高,适合提供公共服务,有利于公共业务内容的广播和推送,但是其不具备上行回传信道,无法实现点播或宽带接入,不能提供交互业务,不利于个性化内容、交互业务的传输。如果既提供广播业务又提供点播业务,应该采用高功率大塔和低功率小塔联合覆盖的网络架构方案,并需要“5G广播+5G通信”无缝衔接的技术支撑。

表1:移动通信网与(无线)广播电视网特性对比

报告指出,应用5G广播电视技术,能够盘活全国7000余个广播电视无线发射大塔资源,实现广播电视信号对5G手机的全覆盖,既可以覆盖传统固定接收数据的电视大屏,又可以支持移动的手机终端,全面实现广播电视终端通、人人通。

5G广播电视业务可以充分发挥广播网络的低迟延、传播高效的优势,同时依托移动通信网的灵活特征,构建新型广播电视业务,适应新时代的发展。各国广播电视机构及运营商能够利用5G广播电视技术对基础设施进行升级更新,使广播电视节目能够顺利传输到5G移动通信终端,实现广播电视业务的扩大覆盖。

同时,随着5G的应用普及,由于其增强移动宽带(eMBB)的技术特性,与现有的4G网络相比5G网络将会承载海量视听节目的传输,随4K/8K和VR/AR等高质量视听媒体内容消费需求的快速增长,消费者对视听节目的需求将会呈爆炸式增长,这将对5G网络带来更大的传输压力。

在传统的双向化通信网络里,根据测算,单人观看 4k/2160p直播或者视频需要 10．55 GB/小时流量,所有用户如果全用通信网收看视听节目,必将占用大量频谱资源,有限的频谱资源将无法承载爆炸式增长的用户需求。

因此,在5G时代利用广播方式下行传输视听节目,将会大大节省带宽,释放频谱资源,减轻视听节目对运营商带来的负荷。从运营商的角度来看,开展5G广播业务,是十分有效也是十分必要的。

5G广播网建设成本和运营能耗成本低

5G基站能耗成本高。4G系统典型的基站功耗约1300瓦,5G基站典型功耗在3500瓦左右。同样覆盖目标情况下,5G基站数量将达到4G的3-4倍,这样5G移动网络的整体能耗将是4G的9倍以上。

2018年全年,三大运营商的移动基站统计的耗电约270亿度,总电费约240亿元。在同样覆盖情况下,5G网络的能耗将达到2430亿度,电费达到2160亿元。这么庞大的用电成本将吃掉三家运营商的所有 利润,还要亏损数百亿元。即使未来总基站量达不到4G的3-4 倍,总体上运营成本也不可小觑。电信行业需要积极推动技术进步,不断提高设备性能,降低功耗,同时还要关注在网络中引入各种智能手段,基于业务情况实现动态能耗管理。

广电推出5G广播的公共服务,包括融媒体新闻传播、应急广播业务、5G直播业务、生活服务、基于5G广播的高精度时空服务、航空互联移动多媒体服务、广播融媒体平台等,将成为5G杀手级业务。

大塔并不是替代小塔的无线通讯功能,下行的数据可以用大塔传播,互动和数据回传由小塔完成。通过估算可以看出建设和运维费用大塔均低于小塔的费用。

1、大塔和小塔的配制和能耗:

(1)大塔(广播电视发射塔)核心部件包括天线,馈线,滤波器,发射机两台(一台用于备份),上述4个部分的硬件成本预计80-100万。发射机典型功率1000瓦,综合电力功耗约4千瓦。

(2)小塔(通信基站)标配1BBU+3AAU,加上电网+UPS供电铁塔抱杆等配套,至少25 万以上。单天线发射功率200瓦,综合电力功耗3．5千瓦。

2、基站硬件成本测算

2020年9月召开的服贸会“5G新兴服务贸易发展论坛”上,工信部信息通信发展司司长闻库介绍,全国已建成5G基站超过48万个(3大运营商共计),而全国大塔(覆盖到县级)的数量为3321个。

按照这个数据估算采购设备支出:

小塔 480000*250000=1200亿

大塔 3321*1000000=33．21亿

大塔建设成本大大低于小塔的建设成本,电信和联通共建的约25万个5G基站,中国电信官网在 2020年4月24日公布的消息显示,中国电信和中国联通联合招标的共计25万站的集采,订单总额达到700亿,与小塔硬件成本25万元以上是基本接近的。中国移动计划 在2020年底基站数量达到30万个,总投资规模千亿级。

3、基站运维测算

运维成本主要开支来自电力支出、铁塔租金、土建和人工成本、设备运维方面。以电力开支为例:

小塔 480000*3．5=1680000 千瓦,即每小时168万度电

大塔 3321*4=13284 千瓦,即每小时1．3万度电

电信的报告指出,2018年,三大运营商总计耗电270亿度,总电费240亿元(国家补贴后),同样覆盖的情况下,5G网络能耗达到 2430亿度,电费达到2160亿元。从移动公开的财报中看到,移动集团2019年度网络运营及支撑成本为1758亿元,虽然没有进一步的数据说明属于基站部分的运营成本,从上文可知基站的运维成本占有了较高比重。

以同一城市同等面积网络覆盖人群及并发人数来对比:

注:5G广播网基站建设投资占比是5G通信网的百分之一,可展望的市场效果和价值可期。

利用5G广播大塔+小塔组网,大塔资源可以通过升级改造重复利用,不用增加过多投入。利用低频段覆盖优势,小塔部署数量更少。所以整体建设成本显著降低。此外采用大塔广播与小塔交互协同,提高网络资源利用率,进一步降低能耗。

4、优化大塔和小塔的覆盖设计

根据计算,全国已有48万5G基站的硬件成本约1200亿,大塔为3321个,硬件成本约33亿,为小塔成本的2．75%,电力消耗方面大塔约为小塔的0．77%。

根据工信部统计,截至2019年年底,我国5G基站数超13万个, 加上2020年规划的55 万个基站,预计到2020年底,全国5G基站数为68万个。根据国家统计局的数字,截止 2019 年9月,中国的人口占世界人口大概 1/5,4G 的基站数量占到全球 4G 基站数量的一半以上。中国5G基站要想达到4G的密度,至少要建600万个基站,5G基站建设还需要很长时间。如果按照600万个基站来测算,5G小塔和大塔之间的差距巨大。

目前国内3321个大塔已基本覆盖 C2类以上城市,5G广播可使用已有大塔,既可节省投资成本,也可加快5G广播的服务应用落地。对于加快广电总局提出的“加强广播电视公共服务体系”有极大的推动作用。另一方面,当采用大塔5G广播的模式支持热点直播业务时,节省了小塔的无线资源。

因此在综合大小塔方案的情况下,在5G网络规划之初应考虑大塔广域覆盖的传统线性业务与小塔个性化的点播类的非线性业务的融合关系。优化小塔的覆盖设计和链路预算,降低小塔的综合成本。5G大塔广播还可节省参与视频服务的各个环节的资源,例如回传及骨干链路的传输资源、内容分发网络(CDN)资源等,减少网络攻击者对内容的篡改,保证画质稳定无卡顿。

作者:林想来源:C114通信网