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5G网络部署应坚持“广播网和通信网互补联合覆盖”
  • 2021-01-19 14:20

原标题:5G网络部署要坚持“广电网和通信网互补覆盖”

C114新闻,1月19日(林翔)5G网络目前的部署要坚持“广电网和通信网优势互补、联合覆盖”的网络建设策略。近日,中国国际经济交流中心、郭靖咨询有限公司、国家广电总局、规划院、中国广播集团发布的《5G广播中国战略与展望》报告指出,“建设5G广播网是对网络能力的补充,对降低5G网络建设成本、降低5G网络整体能耗成本也有一定作用。”

同时,报告强调,广电发射塔(简称大塔)并不能替代通信基站(简称小塔)的无线通信功能,网络的下行数据可以由大塔传输,交互和数据回传由小塔完成。而且从估算中可以看出,建设和运维成本比通信塔低。

5G广播网络是对5G通信网络的网络能力补充

移动通信网络采用基于小区的蜂窝组网方式。低功耗小塔(移动通信基站)有利于个性化内容的传输,可以提供个性化、互动化服务和高科技视频服务。服务手段灵活,但覆盖面小,广域覆盖成本高,播出推送效率低,不利于公共服务内容的播出推送。所有数据传输都需要流量消耗。

广电网络采用区域系统组网方式。大功率塔覆盖范围大,广播效率高,适合提供公共服务,有利于广播和推送公共服务内容。但它没有上行回程信道,不能实现点播或宽带接入,不能提供互动服务,不利于个性化内容和互动服务的传输。如果提供广播服务和点播服务,应采用大功率塔和小功率塔联合覆盖的网络架构方案,需要“5G广播+5G通信”无缝连接的技术支持。

表1:移动通信网络和(无线)广播电视网络的特性比较

报告指出,5G广播电视技术的应用,可以盘活全国7000多个广播电视无线发射塔的资源,实现5G手机被广播电视信号全覆盖,既能覆盖传统固定接收数据的电视大屏幕,又能支持手机终端,充分实现广播电视终端与大家的交流。

5G广播电视业务可以充分发挥广播网络低延迟、高效率的优势,同时依托移动通信网络的灵活特性构建新的广播电视业务,以适应新时代的发展。各国广播电视机构和运营商可以利用5G广播电视技术升级和更新基础设施,使广播电视节目顺利传输到5G移动通信终端,扩大广播电视业务覆盖面。

同时,随着5G的普及,由于其增强型移动宽带(eMBB)技术,与现有4G网络相比,5G网络将承载海量视听节目的传输。随着4K/8K、VR/AR等高质量视听媒体内容消费需求的快速增长,视听节目的消费需求将会爆发,这将给5G网络带来更大的传输压力。

在传统的双向通信网络中,根据计算,单人观看4k/2160p直播或视频需要10.55 GB/小时。如果所有用户都通过通信网络观看视听节目,将会占用大量的频谱资源,有限的频谱资源将无法承受用户需求的爆炸式增长。

因此,在5G时代,利用广播传输视听节目,将大大节省带宽,释放频谱资源,减轻视听节目对运营商的负荷。从运营商的角度来看,发展5G广播业务是非常有效和必要的。

5G广播网建设成本和运营能耗成本低

5G基站能耗高,成本高。4G系统的典型基站功耗约为1300w,5G基站的典型功耗约为3500w。在相同的目标覆盖下,5G基站数量将达到4G的3-4倍,因此5G移动网络的整体能耗将是4G的9倍以上。

2018年全年,三大运营商移动基站耗电量约270亿千瓦时,总电费约240亿元。同等覆盖下,5G网络能耗将达到2430亿千瓦时,电费将达到2160亿元。如此巨大的用电成本,将吞噬三家运营商的全部利润,损失数百亿元。即使未来基站总数不到4G的3-4倍,整体运营成本也不容小觑。电信行业需要积极推进技术进步,不断提高设备性能,降低功耗,同时注意将各种智能手段引入网络,实现基于业务情况的动态能耗管理。

广电推出了5G广播的公共服务,包括新闻传播、应急广播、5G直播、生活服务、基于5G广播的高精度空时服务、航空互联移动多[/K3/]服务、广播集成媒体平台等。,这将成为5G的杀手级服务。

大塔并不能代替小塔的无线通信功能。下行数据可以由大塔传输,交互和数据返回由小塔完成。通过估算可以看出,大塔的建设和运营成本低于小塔。

1.大塔和小塔的制备及能耗:

(1)大塔(广播电视发射塔)的核心部件包括两个天线、馈线、滤波器和发射机(一个备用)。以上四个部分的硬件成本估计在8-100万。发射机典型功率1000瓦,综合功耗4千瓦左右。

(2)小塔(通信基站)标配1BBU+3AAU,外加电网+UPS供电塔抱杆等配套设施,至少25万。单天线发射功率200瓦,综合功耗3.5千瓦。

2.基站硬件成本计算

在2020年9月举行的“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,中国已建成超过48万个5G基站(共三大运营商),全国发射塔(覆盖县级)数量为3321座。

根据这一数据,采购设备的支出估计为:

小塔48万* 25万= 1200亿

大塔3321 * 1000000 = 33.21亿

大塔的造价比小塔低很多。中国电信和中国联通共建5G基站约25万个。据中国电信官网2020年4月24日发布的消息,中国电信和中国联通联合竞标征集25万台,订单总额达到700亿元,基本接近25万元以上小塔的硬件成本。中国移动计划到2020年底拥有30万个基站,总投资规模1000亿。

3.基站运维计算

运维成本主要来自电力支出、塔租、土建及人工费用、设备运维。以电费支出为例:

小塔48万*3.5=168万千瓦,即每小时168万千瓦时

大塔3321*4=13284 kW,也就是每小时13000kWh

根据电信报告,2018年三大运营商将消耗270亿千瓦时的电量和240亿元的电量(国家补贴后)。同等覆盖下,5G网络能耗将达到2430亿千瓦时,电费将达到2160亿元。从移动发布的财务报告中可以看出,移动集团2019年的网络运营和支持成本为1758亿元。虽然没有进一步的数据来解释基站的运营成本,但是从上面可以看出,基站的运营维护成本占据了很高的比例。

对比同一区域网络覆盖的人口和同一城市的并发人数:

注:5G广播网基站建设投资占5G通信网的1%,预期市场效果和价值可期。

利用5G广播大塔+小塔组网,在不增加太多投资的情况下,通过升级改造,大塔的资源可以重新利用。利用低频段覆盖,部署的小塔数量较少。因此,整体建设成本显著降低。此外,采用大塔广播和小塔互动,提高网络资源利用率,进一步降低能耗。

4.优化大小塔覆盖设计

据测算,我国48万个5G基站的硬件成本约为1200亿,其中大塔3321个,约为33亿,占小塔成本的2.75%,大塔耗电量约为小塔的0.77%。

据工信部统计,到2019年底,全国5G基站数量超过13万个,加上2020年规划的55万个基站,预计到2020年底,全国将有68万个5G基站。据国家统计局统计,截至2019年9月,中国人口约占世界人口的五分之一,4G基站数量占全球4G基站数量的一半以上。中国5G基站要想达到4G密度,至少要建600万个基站,而且5G基站的建设需要很长时间。如果按600万基站来衡量,5G小塔和大塔差距巨大。

目前,全国3321座大型发射塔已基本覆盖C2级以上城市,现有发射塔可以用于5G广播,不仅可以节约投资成本,还可以加快5G广播的业务应用。它将极大地推动广电总局提出的“加强广播电视公共服务体系”。另一方面,采用大塔5G广播模式支持热点直播业务时,节省了小塔的无线资源。

所以在大小塔综合方案的情况下,5G网络规划之初就要考虑大塔覆盖的传统线性业务和小塔个性化按需非线性业务的融合关系。优化小塔覆盖设计和链路预算,降低小塔综合成本。5G塔式广播还可以节省视频业务各方面的资源,如回程和骨干链路的传输资源、内容分发网络资源等。,减少网络攻击者对内容的篡改,保证稳定的图像质量而不被干扰。

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