5G規(guī)模化應(yīng)用漸入佳境，網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)增長意味著網(wǎng)絡(luò)能耗的大幅提升。解決5G能耗問題，不只節(jié)能一方面，還要兼顧業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)體驗(yàn)。衡量這張“綠色”網(wǎng)絡(luò)的新標(biāo)尺，從“能耗”變成了對“能效”的綜合考驗(yàn)，這就要求整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈以“能效”為出發(fā)點(diǎn)，圍繞5G站點(diǎn)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、材料、架構(gòu)等方面創(chuàng)新，打造低碳節(jié)能體系下5G高能效的新范式。

極簡改造讓5G基站告別能耗痛點(diǎn)

5G單位比特能耗是4G的五分之一，但5G峰值速率相比4G增長了20倍，且配套設(shè)備、天線數(shù)、站點(diǎn)數(shù)相比4G成倍增加，網(wǎng)絡(luò)能耗問題一直伴隨著5G發(fā)展。

數(shù)據(jù)顯示，5G基站的電費(fèi)支出占整體網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。按照傳統(tǒng)基站建設(shè)模式，每個(gè)基站都需要設(shè)置機(jī)房，為保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)房還需配置空調(diào)。這樣一來，不僅站點(diǎn)占地面積大，空調(diào)能耗高，站點(diǎn)能效通常只有50%—60%。

5G站點(diǎn)“極簡化”，成為打造性能、節(jié)能雙優(yōu)的一劑良方。

“站點(diǎn)級極簡化，需要配置新型無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)配套設(shè)施能耗的降低。”中國信息通信研究院通信專家告訴《中國電子報(bào)》記者，例如，C-RAN的集中部署網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠通過減少基站的數(shù)量及配套設(shè)備，來降低對空調(diào)和備電的需求，從而將網(wǎng)絡(luò)能耗降低30%以上。

廣東移動通過集中式C-RAN架構(gòu)部署5G網(wǎng)絡(luò)，一方面簡化了遠(yuǎn)端站點(diǎn)，基站射頻單元、電源電池和傳輸模塊放置在了室外，實(shí)現(xiàn)去機(jī)房、關(guān)空調(diào)，典型單站每年可節(jié)省用電約1.45萬度。

華為站點(diǎn)能源領(lǐng)域總裁彭建華介紹，采用室外站點(diǎn)替換機(jī)房站點(diǎn)，站點(diǎn)能效可提升至80%。若進(jìn)一步采用自然散熱架構(gòu)的“刀片”電源桿站，站點(diǎn)能效則可提升至97%。這種“以柜替房、以桿替站”的模式，可以最大化提升站點(diǎn)能效，把每一度電都用在“刀刃上”，同時(shí)也減少了土建成本、縮短了建設(shè)周期。

在河北張家口，基于全場景高集成度的極簡站點(diǎn)解決方案，以往單個(gè)站點(diǎn)安裝需花費(fèi)2—3天，如今縮短至2個(gè)小時(shí);在河北廊坊，通過刀片電源極簡部署，站點(diǎn)能效提升至96%，溫控?fù)p耗減少700度/年，線損減少50%;貴州鐵塔用1個(gè)新的機(jī)柜代替了3個(gè)傳統(tǒng)機(jī)房，租金電費(fèi)節(jié)省4400元/月，運(yùn)維節(jié)省75%。

充分利用綠色清潔能源，讓整站走向聯(lián)動、實(shí)現(xiàn)供能、儲能、用能高效協(xié)同，能夠真正實(shí)現(xiàn)“電隨業(yè)動”“能隨業(yè)動”，使整站能耗大幅降低。

我國光能和風(fēng)能十分充沛。近日，由中國移動打造的全國首批“零碳”5G基站在浙江舟山群島開始試點(diǎn)運(yùn)行。這座5G零碳排基站的日常主要能源來自光伏發(fā)電，風(fēng)大的時(shí)候使用風(fēng)電做補(bǔ)充，還有后備的鋰電池存儲能量，遇到陰雨天氣，光伏輸出不理想，還可以遠(yuǎn)程啟動油機(jī)，堅(jiān)持20天不成問題。據(jù)了解，這些基站在運(yùn)行過程中可以真正實(shí)現(xiàn)“零碳”排放，單個(gè)站點(diǎn)每年能減少碳排放14.5噸。

“高度集成”成設(shè)備級節(jié)能重要趨勢

無線設(shè)備從僅支持“單頻單制式”到支持“多頻多制式”演進(jìn)，應(yīng)對多制式、多網(wǎng)絡(luò)的融合部署和高效運(yùn)營，5G設(shè)備將持續(xù)向高度集成化演進(jìn)，以降低多網(wǎng)絡(luò)場景部署所需的設(shè)備數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)能耗。

5G基站主設(shè)備主要由AAU(有源天線單元)和BBU(基帶處理單元)組成。BBU的功率比較穩(wěn)定，主要負(fù)責(zé)基帶數(shù)字信號處理;AAU集成了射頻和大規(guī)模天線功能，但隨著發(fā)射功率的增加，功耗也隨之大幅增長。在站址資源有限、天面資源緊張的情況下，原本“身材”并不苗條的AAU不僅要經(jīng)常面臨無處安放的尷尬，也對其安裝部署、運(yùn)營維護(hù)、節(jié)能降碳提出新挑戰(zhàn)。體積小、集成度高便成為運(yùn)營商對于AAU產(chǎn)品的剛需。

近日，華為聯(lián)合三大運(yùn)營商，在湖北武漢、甘肅蘭州、四川成都、山西運(yùn)城、山東臨沂等多個(gè)城市開展了Meta AAU(Massive MIMO大規(guī)模天線陣列產(chǎn)品)試點(diǎn)站測試。測試結(jié)果顯示，相比傳統(tǒng)方案，Meta AAU可以同時(shí)提升小區(qū)30%上行覆蓋和30%下行覆蓋，邊緣用戶平均體驗(yàn)可提升25%;在小區(qū)邊緣覆蓋指標(biāo)不變的情況下，基站可配置更低的發(fā)射功率，從而降低基站能耗，相比傳統(tǒng)AAU，能耗降低約30%。

站點(diǎn)中的BBU設(shè)備工作中會大量散熱，需要制冷設(shè)備為其降溫。而不同的BBU安裝方法，會在很大程度上帶來節(jié)能效果的不同。中興通訊公司在測試時(shí)發(fā)現(xiàn)，BBU設(shè)備豎裝不僅外部冷空氣進(jìn)入設(shè)備的阻力值變小，且轉(zhuǎn)速更低，節(jié)能性能更佳。

內(nèi)蒙古聯(lián)通聯(lián)合中信科移動，對鄂爾多斯、包頭、赤峰、通遼、呼倫貝爾五個(gè)地市16個(gè)旗縣的5G BBU設(shè)備豎裝改造。在外界環(huán)境相同的條件下，豎裝改造后的BBU溫度平均降低6℃，最高降溫12.9℃;同時(shí)豎裝工藝更加美觀，實(shí)現(xiàn)了電源類線纜上走線，光纖等信號類線纜下走線，分類走線避免了干擾。

“智能化”運(yùn)維讓網(wǎng)絡(luò)能耗、性能雙優(yōu)

一天24小時(shí)中，業(yè)務(wù)有閑時(shí)、忙時(shí)之分，能效也有高低之差，利用軟件來節(jié)能，可提升閑時(shí)能效、休眠相應(yīng)資源。目前ICT企業(yè)不斷推出“網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化+能耗管理”的方案，在保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的前提下，在5G網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用智能協(xié)同深度休眠、智能符號關(guān)斷、智能載波關(guān)斷等技術(shù)。

對于所有站點(diǎn)來講，都需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整運(yùn)營狀態(tài)，從亞幀、通道關(guān)斷及深度休眠等方面開展軟件節(jié)能方案研究，由此達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

根據(jù)當(dāng)?shù)?G用戶分布和終端使用狀況，洛陽聯(lián)通對已經(jīng)入網(wǎng)的3種不同基站射頻單元設(shè)備，分不同時(shí)段定時(shí)開啟空載狀態(tài)下的深度休眠功能，從而實(shí)現(xiàn)智能化基站設(shè)備能耗管控的目的;愛立信研發(fā)了潮汐功放技術(shù)能動態(tài)調(diào)整PA電壓，根據(jù)業(yè)務(wù)量的高低，自動通過算法實(shí)時(shí)優(yōu)化功耗，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在典型業(yè)務(wù)負(fù)荷時(shí)，該技術(shù)可以讓基站射頻單元整機(jī)功耗降低20%，基站整體功耗降低約15%。

結(jié)合日益成熟的AI、大數(shù)據(jù)及機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多制式網(wǎng)絡(luò)的整體節(jié)能效果最佳的配置方案。

天津移動采用中興通訊數(shù)字化節(jié)能新技術(shù)，基于中興的AI引擎、季節(jié)性自回歸差分滑動平均算法、長短期記憶網(wǎng)絡(luò)算法、前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等AI算法進(jìn)行調(diào)整適配，實(shí)現(xiàn)了天津多個(gè)小區(qū)5G基站通道關(guān)斷功能的24小時(shí)自動調(diào)度，實(shí)施后每小區(qū)通道關(guān)斷生效時(shí)長從0.68小時(shí)上升到5.16小時(shí)，預(yù)計(jì)全年可增加節(jié)能74萬度電，相當(dāng)于減少616噸碳排放。

面向龐大的5G業(yè)務(wù)種類，不同業(yè)務(wù)在覆蓋、容量、時(shí)延等方面的需求有所差異，覆蓋范圍內(nèi)用戶互相干擾，也會引起用戶體驗(yàn)不一致。運(yùn)營商需要通過一張智能化的無線網(wǎng)絡(luò)，以最佳的頻段組合保證多維業(yè)務(wù)體驗(yàn)最優(yōu)，并走向以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)資源配置。華為推出了無線智能化架構(gòu)Intelligent-RAN，構(gòu)建了智能引擎和智能節(jié)能算法，基于意圖進(jìn)行多路徑?jīng)Q策，調(diào)整整網(wǎng)節(jié)能策略，能夠在保障用戶體驗(yàn)前提下，實(shí)現(xiàn)多頻多制式復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)能耗降低27%以上，實(shí)現(xiàn)能效最大化。

關(guān)鍵詞： 5G綠色發(fā)展新標(biāo)尺 極簡改造5G基站 5G規(guī)?；瘧?yīng)用 5G峰值速率