C114訊 5月21日消息（劉定洲）今年以來，隨著5G技術(shù)走向成熟，以及政策的強力推動，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進入了快車道。中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三大運營商近期公布2020年資本開支，5G建設(shè)投資接近2000億元；5G核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、接入網(wǎng)的集采工作，也緊隨著“復(fù)工復(fù)產(chǎn)”號召迅速開啟。包括新晉運營商中國廣電，5G建設(shè)從戰(zhàn)略層面做好了準備，在一些省市啟動了相關(guān)采購。
我國5G建設(shè)進度可以說世界領(lǐng)先，然而也面臨一只“攔路虎”--功耗。之前就有運營商專家指出，單個5G基站的功耗是4G基站的2-3倍。這將加重運營商電費負擔。
目前，在政策層面，已有不少地方政府在5G戰(zhàn)略規(guī)劃中提出了調(diào)降電費等定向支持。在技術(shù)層面，也有很大空間可以挖。日前C114特策《綠色5G》專題，中興通訊NFV/SDN首席科學(xué)家屠嘉順接受采訪時表示，5G愿景的一個重要目的就是節(jié)能，網(wǎng)絡(luò)能源效率提升10倍，遠期甚至百倍。“在引入各種技術(shù)后，這一目標能逐步實現(xiàn)。”
5G是綠色技術(shù)
據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)三大運營商每年網(wǎng)絡(luò)運營電費支出共計超過千億元，能耗主要集中在基站、傳輸、數(shù)據(jù)中心等幾部分，而其中基站的電費支出占整體網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。同時，由于5G網(wǎng)絡(luò)大量采用了電信云技術(shù)，數(shù)據(jù)中心的能耗也是一個重要方面。
盡管單純功耗看5G能耗遠超4G，但不意味著5G是一種高能耗技術(shù)。某種角度看，5G作為最新一代無線技術(shù)，在節(jié)能環(huán)保上已有突出表現(xiàn)。2019年國測數(shù)據(jù)表明，5G單站功耗是4G單站的2.5~3.5倍，基站功耗增加是5G功耗增加的主要原因，但是單站的流量也上升了幾十倍。
“從一個比較公平的角度看，每比特流量占用的功耗，5G相比4G是顯著下降的，同樣一個終端在5G網(wǎng)絡(luò)下接受同樣的信息流量，和4G網(wǎng)絡(luò)相比更加節(jié)能。根據(jù)具體場景不同，節(jié)能比例從幾倍到二十幾倍不等。例如在某個典型基站場景測算，某款5G RAN產(chǎn)品峰值功耗 900W，小區(qū)峰值速率 7Gbps，而另一款4G RAN設(shè)備峰值功耗 462W，小區(qū)峰值速率 0.2Gbps。從這點可以看出，雖然5G基站整體消耗電量似乎比4G多，但是在能源效率上卻是4G的17倍左右。”屠嘉順指出。
能效提高10倍可實現(xiàn)
盡管5G技術(shù)傳輸每比特數(shù)據(jù)要更加節(jié)能，但技術(shù)進步和需求共振需要5G提高更高的速率、傳輸更大的流量。目前5G的絕對功耗遠大于4G，降功耗降成本，是整個5G產(chǎn)業(yè)鏈的共同訴求。
屠嘉順表示，5G將是一張更綠色、更智能的網(wǎng)。5G發(fā)展，綠色先行，包括Massive MIMO、D2D、VLC可見光通信以及光伏等綠色能源，是綠色5G的核心，皆可實現(xiàn)綠色通信的要求。5G將應(yīng)用到社會的方方面面，促進整個行業(yè)的信息化、數(shù)字化，必然會帶來各個行業(yè)的實實在在效率提升和能耗降低。
同時，不僅是5G網(wǎng)絡(luò)本身的節(jié)能，包括大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能和終端節(jié)能，都是5G節(jié)能的范疇，這需要整個產(chǎn)業(yè)鏈甚至社會的努力。例如，5G對于物聯(lián)網(wǎng)的終端就有一個訴求，用一節(jié)電池支持10年工作，這個在應(yīng)用多項技術(shù)后目前看來是可以實現(xiàn)的。大型數(shù)據(jù)中心的節(jié)能前景也十分可觀。
從另一個角度看，就地利用綠色的能源給5G基站供電，引入AI調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，充分利用電網(wǎng)的容量峰谷，也是踐行綠色5G降低運營商能源OPEX的有效手段。“引入各種技術(shù)后，5G能源效率提高10倍的目標能逐步實現(xiàn)。同樣的技術(shù)還可以兼容4G網(wǎng)絡(luò)，其能耗也比傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大幅降低。”屠嘉順說。
有些技術(shù)的的節(jié)能成效已得到業(yè)界的普遍共識，例如5G最核心的技術(shù)之一Massive MIMO。打個比方，原來的基站和終端是點對點通信，基站的波束像個路燈，發(fā)光照射范圍很大，但只有單點接收，所以基站能耗高；采用Massive MIMO技術(shù)后，可以形成很窄的波束，集中輻射在一個很小的范圍，基站的信號像個手電筒直接對準終端發(fā)射，能量匯聚，所以達到同樣信號強度的能耗大幅減少。
此外，還有一些新的節(jié)能技術(shù)將廣泛應(yīng)用于5G基站，比如數(shù)據(jù)中心式的散熱/冷卻技術(shù)，各種智能關(guān)斷、休眠喚醒、PA動態(tài)調(diào)壓、載頻/時隙關(guān)斷技術(shù)、多網(wǎng)協(xié)同等。后續(xù)更重要的，是引入AI實現(xiàn)更智能、更高效的節(jié)能降耗。
中興通訊的5G節(jié)能實踐
作為主流的5G設(shè)備供應(yīng)商之一，中興通訊在5G節(jié)能領(lǐng)域已有豐厚積累。以大幅提升5G天線能量效率的Massive MIMO來說，中興通訊早在2016年即以此技術(shù)榮獲全球移動大獎“最佳移動技術(shù)突破獎”以及“CTO選擇獎”，得到業(yè)界的高度認可。
屠嘉順介紹，中興通訊致力于構(gòu)建綠色5G，已推出中興通訊RAN綠色節(jié)能解決方案。該方案從器件開始，采用新材料和新工藝降低設(shè)備本身的能耗，加上特有的AI節(jié)電技術(shù)，電源以及虛擬化帶來能耗降低，通過軟件和AI實現(xiàn)更智能更高效的節(jié)能降耗。AI智能節(jié)能方案在山東臨沂試商用，節(jié)電提升150%，10，000小區(qū)（約3300站點）每周節(jié)能超過21，000度電，年節(jié)省電費約110萬元，網(wǎng)絡(luò)全年減少980噸碳排量。
從產(chǎn)品側(cè)來看，中興通訊兩相液冷的服務(wù)器設(shè)備，單臺每年減少碳排放96噸，突破風冷散熱極限，同時降低80%噪音和30%能耗。5G承載獨有的3合1（FlexE、網(wǎng)絡(luò)處理器和交換）核心自研芯片，支持超低時延，實測指標領(lǐng)先同行60%，功耗比同行低17%。此外，中興通訊自研的7nm基站芯片相比以往的方案能夠成倍地降低每比特處理功耗，5nm芯片也在緊鑼密鼓的開發(fā)中。
從專利儲備來看，中興通訊綠色技術(shù)累計申請專利226件，其中108件獲得授權(quán)，布局歐洲、美國、西班牙等地區(qū)。
對于中興通訊產(chǎn)品的節(jié)能效果，屠嘉順算了一筆賬：假設(shè)中國400萬無線基站中有40%進行5G部署，如全網(wǎng)使用中興通訊無線智能降耗方案，理論上全部建設(shè)完成后一年能節(jié)省200億度電，減少碳排1560萬噸，一共相當于植樹7億棵。
“5G不僅不會給社會帶來環(huán)境的污染、能源的浪費，反而通過高帶寬、低時延的特性，讓社會變得更為智能，也能為社會發(fā)展帶來更高的效率，更低的能耗。我們有理由相信，5G將會為人類帶來一個更綠色的未來。”屠嘉順表示。 
