C114訊 5月21日消息（劉定洲）今年以來，隨著5G技術走向成熟，以及政策的強力推動，5G網絡建設進入了快車道。中國移動、中國電信、中國聯通三大運營商近期公布2020年資本開支，5G建設投資接近2000億元；5G核心網、承載網、接入網的集采工作，也緊隨著“復工復產”號召迅速開啟。包括新晉運營商中國廣電，5G建設從戰(zhàn)略層面做好了準備，在一些省市啟動了相關采購。
我國5G建設進度可以說世界領先，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)劃中提出了調降電費等定向支持。在技術層面，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，網絡能源效率提升10倍，遠期甚至百倍。“在引入各種技術后，這一目標能逐步實現。”
5G是綠色技術
據統計，國內三大運營商每年網絡運營電費支出共計超過千億元，能耗主要集中在基站、傳輸、數據中心等幾部分，而其中基站的電費支出占整體網絡能耗的80%以上。同時，由于5G網絡大量采用了電信云技術，數據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。某種角度看，5G作為最新一代無線技術，在節(jié)能環(huán)保上已有突出表現。2019年國測數據表明，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網絡下接受同樣的信息流量，和4G網絡相比更加節(jié)能。根據具體場景不同，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產品峰值功耗 900W，小區(qū)峰值速率 7Gbps，而另一款4G RAN設備峰值功耗 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
盡管5G技術傳輸每比特數據要更加節(jié)能，但技術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。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，皆可實現綠色通信的要求。5G將應用到社會的方方面面，促進整個行業(yè)的信息化、數字化，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網絡本身的節(jié)能，包括大型數據中心節(jié)能和終端節(jié)能，都是5G節(jié)能的范疇，這需要整個產業(yè)鏈甚至社會的努力。例如，5G對于物聯網的終端就有一個訴求，用一節(jié)電池支持10年工作，這個在應用多項技術后目前看來是可以實現的。大型數據中心的節(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調度網絡，充分利用電網的容量峰谷，也是踐行綠色5G降低運營商能源OPEX的有效手段。“引入各種技術后，5G能源效率提高10倍的目標能逐步實現。同樣的技術還可以兼容4G網絡，其能耗也比傳統的4G網絡設備大幅降低。”屠嘉順說。
有些技術的的節(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)能技術將廣泛應用于5G基站，比如數據中心式的散熱/冷卻技術，各種智能關斷、休眠喚醒、PA動態(tài)調壓、載頻/時隙關斷技術、多網協同等。后續(xù)更重要的，是引入AI實現更智能、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設備供應商之一，中興通訊在5G節(jié)能領域已有豐厚積累。以大幅提升5G天線能量效率的Massive MIMO來說，中興通訊早在2016年即以此技術榮獲全球移動大獎“最佳移動技術突破獎”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備本身的能耗，加上特有的AI節(jié)電技術，電源以及虛擬化帶來能耗降低，通過軟件和AI實現更智能更高效的節(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，網絡全年減少980噸碳排量。
從產品側來看，中興通訊兩相液冷的服務器設備，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、網絡處理器和交換）核心自研芯片，支持超低時延，實測指標領先同行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，中興通訊綠色技術累計申請專利226件，其中108件獲得授權，布局歐洲、美國、西班牙等地區(qū)。
對于中興通訊產品的節(jié)能效果，屠嘉順算了一筆賬：假設中國400萬無線基站中有40%進行5G部署，如全網使用中興通訊無線智能降耗方案，理論上全部建設完成后一年能節(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。 
