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作者:黃海峰(ID:hhfine)
從2019年韓國5G首商用開始,關(guān)于5G基站能耗的討論,一直伴隨5G發(fā)展。尤其5G建設(shè)初期,一度被稱之為“電老虎”。通信圈人都知道,5G其實比4G更節(jié)能、更綠色,而大多數(shù)人關(guān)注的是總體能耗。
就在5月24日的中國移動“碳達(dá)峰、碳中和”與綠色5G技術(shù)峰會上,中國移動副總經(jīng)理高同慶表示,自2019年5G商用以來,中國移動2020年底基站功耗較2019年降低近四分之一,節(jié)能效果顯著。
可見,中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界已在基站高能效材料、新器件、新結(jié)構(gòu)、智能節(jié)電平臺等方面開展了大量卓有成效的工作,有效降低5G基站能耗。
但依然有許多網(wǎng)友好奇,4G比5G更耗電,是怎么計算的?在碳中和、碳達(dá)峰被廣泛提及的今天,全球無線產(chǎn)業(yè)推動節(jié)能降耗有哪些挑戰(zhàn),該定制怎樣的長期目標(biāo)?作為無線領(lǐng)域的執(zhí)牛耳者,華為又提供了哪些綠色5G創(chuàng)新絕技?
近日,筆者有幸與華為無線SingleRAN產(chǎn)品線總裁馬洪波進行深入交流,他就能效標(biāo)準(zhǔn)、移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)能、垂直行業(yè)節(jié)能提出三大倡議,讓筆者對實現(xiàn)綠色5G有了更清晰的認(rèn)識。
01 5G真是“電老虎”?
要用“能效”當(dāng)標(biāo)尺
去年2月,曾有人士測算,5G網(wǎng)絡(luò)電費將達(dá)到每年2400億元,比4G網(wǎng)絡(luò)高出2160億元。5G基站真的是“電老虎”?當(dāng)然,后續(xù)我們看到多個業(yè)內(nèi)專家指出,該測算是錯誤的。但這給業(yè)界留下5G“耗電大”的印象。
為何“通信圈外”總認(rèn)為5G耗電大,而“通信圈內(nèi)”則認(rèn)為5G更節(jié)能?對此,馬洪波表示是衡量標(biāo)準(zhǔn)不同,5G由于應(yīng)用了多天線、F-OFDM等創(chuàng)新技術(shù),從單位能效角度看, 5G能效比4G高,也就更節(jié)能。
對同樣數(shù)量的流量(比如1GB),用戶采用2G、3G、4G、5G等不同代際技術(shù),會發(fā)現(xiàn)單位bit 流量的能耗不盡相同。所以,馬洪波從兩個方面指出,能效是度量綠色移動網(wǎng)絡(luò)的真正“標(biāo)尺”。
一方面,5G初期建網(wǎng)能耗高,是初期組網(wǎng)方式和計算方式因素導(dǎo)致。大家之所以產(chǎn)生5G基站能耗高的印象,主要在5G建網(wǎng)初期,是在3G、4G的基礎(chǔ)上疊加建網(wǎng)。業(yè)界所說的5G基站能耗,說的是在2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,疊加5G之后的總體耗電量。
另一方面,基站能耗不能看總體,要看能效。何為能效?馬洪波舉例,汽車領(lǐng)域有個百公里油耗概念,形象地展示出汽車油耗水平,將汽車是否節(jié)能有效分類。通信領(lǐng)域可以借鑒這種表達(dá)方式,引入每GB多少瓦特的衡量標(biāo)準(zhǔn),就能更形象地顯示基站能耗狀況。
“這就像冰箱、空調(diào)等家電,都會有能耗等級標(biāo)識一樣。”馬洪波表示,如果通信領(lǐng)域引入相似的衡量標(biāo)準(zhǔn),就會改變一些人對5G基站“電老虎”的錯誤印象。
談及為何重視以“能效”做標(biāo)尺,馬洪波還表示,為了滿足人民大眾隨時隨地良好網(wǎng)絡(luò)體驗的訴求,為了萬物互聯(lián)和支撐社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,運營商需要更多的5G頻譜和更多數(shù)字新基建建設(shè)。這些新頻譜和設(shè)備的部署對移動網(wǎng)絡(luò)碳達(dá)峰帶來巨大挑戰(zhàn)。所以業(yè)界需要綜合考慮流量和能效綜合評價體系,驅(qū)動更高能效比的創(chuàng)新技術(shù)和設(shè)備能更快地被移動產(chǎn)業(yè)認(rèn)可和使用。
02 移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)能面臨挑戰(zhàn):
三方面應(yīng)對
在5G商用初期,運營商感受到了5G基站耗電與5G流量占比低的矛盾。因此,我們也看到,一些運營商選擇在夜間部分時段,讓部分5G基站休眠。5G基站耗電單元,包括基站通信主設(shè)備、空調(diào)、電源模塊等,如何通過創(chuàng)新技術(shù)減低?
對上述問題,馬洪波介紹,在5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還未凍結(jié)時,華為就成立了5G節(jié)能專門工作組,主要從三方面發(fā)力。具體而言,馬洪波表示,面向移動網(wǎng)絡(luò),建議通過設(shè)備高密化、站點極簡化和網(wǎng)絡(luò)智能化,加速移動網(wǎng)絡(luò)碳達(dá)峰。
首先,在模塊層,實現(xiàn)設(shè)備高密化。馬洪波介紹,射頻單元占無線網(wǎng)絡(luò)能耗的大部分。對此,華為推出的AAU/RRU產(chǎn)品的能耗優(yōu)于業(yè)界水平,并且性能、工程規(guī)格上全面領(lǐng)先。
在面向未來的產(chǎn)品規(guī)劃上,華為將模塊節(jié)能提升到與性能、成本同樣重要的設(shè)計緯度,將從單點技術(shù)突破、多學(xué)科融合、系統(tǒng)性設(shè)計等方面持續(xù)研究,降低AAU的功耗。
射頻單元的發(fā)展趨勢就是從單頻、單制式、單通道、單天線向多頻、多制式、多通道、多天線演進,多通道技術(shù)將極大的提升設(shè)備能效,所以將多通道技術(shù)帶到每一個頻段每個場景會大幅提升網(wǎng)絡(luò)的整體能效,用更少的能源承載更多的數(shù)據(jù)。
其次,在站點層,實現(xiàn)站點極簡化。華為對站點極簡的追求是要做到比特驅(qū)動瓦特,在沒有流量產(chǎn)生的地方盡可能的少消耗能源,不斷提升站點能源轉(zhuǎn)換效率。
在室內(nèi),CRAN機房代替?zhèn)鹘y(tǒng)DRAN機房,將BBU集中化放置降低機房能耗;在室外,極簡化的大容量高效率刀片電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)機柜,實現(xiàn)對AAU和RRU的高效率供電。通過CRAN和極簡站,華為可將站點能源轉(zhuǎn)換效率有效提升至95%以上。
最后,在網(wǎng)絡(luò)層,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化。馬洪波介紹,早在2018年,華為就基于智能技術(shù),發(fā)布了業(yè)界首個全系列PowerStar解決方案。
比特決定瓦特
整體上看,華為通過三層智能架構(gòu),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略自動生成、參數(shù)自動優(yōu)化、KPI自動保障,網(wǎng)絡(luò)節(jié)能效果和性能雙優(yōu)。馬洪波以體驗協(xié)同節(jié)能舉例介紹:該功能可以基于智能化,自動匹配用戶資源需求。比如,如果兩個人在視頻通話時需要4M帶寬,網(wǎng)絡(luò)就可以根據(jù)實際需要,在完全滿足業(yè)務(wù)需求情況下,配送相應(yīng)的基站資源,而不是直接提供10M甚至100M帶寬,從而達(dá)到降低能耗的目的。
“我們的極致追求是不發(fā)送數(shù)據(jù)就不產(chǎn)生電量。”馬洪波還如此表示。好比父母和小孩三個人,大家都帶手電筒,都可以照明。在晚上,不一定三個人都需要打開手電筒,可以選擇只打開一個。這就是華為PowerStar方案理念。目前華為PowerStar方案已經(jīng)在中國、南非、烏克蘭等幾十個商用網(wǎng)絡(luò)超過100萬站點部署,通過智能平臺實現(xiàn)跨制式、跨設(shè)備、跨站點全網(wǎng)級協(xié)調(diào)節(jié)能。
03 面向未來,
5G如何加速碳達(dá)峰?
5G節(jié)能工作不可能一蹴而就,隨著5G業(yè)務(wù)迅猛增長,5G網(wǎng)絡(luò)能耗壓力也會更重。所以我們必須以終為始,提前洞察趨勢,攜手共進,構(gòu)建面向未來的綠色5G網(wǎng)絡(luò)。對此,馬洪波分享說,華為無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線已經(jīng)規(guī)劃了面向2025年的綠色5G目標(biāo)網(wǎng)。
據(jù)悉,面向2025,從引入智能化角度出發(fā),華為將進一步提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的廣度,挖掘可節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)資源;提升節(jié)能的深度,保障KPI的基礎(chǔ)上最大化關(guān)斷效率;以及擴展節(jié)能可生效的時間,包括引入毫秒級關(guān)斷、從閑時節(jié)能到全天節(jié)能等。
值得一提的是,該目標(biāo)網(wǎng)契合全球運營商需求。華為要根據(jù)全行業(yè)諸多運營商的技術(shù)代際和ICT通信行業(yè)發(fā)展趨勢,確定發(fā)展思路。
基于此,在節(jié)能規(guī)劃方面,華為從5G技術(shù)未來10年的代際演進規(guī)律出發(fā),制定相應(yīng)策略。
相比其他企業(yè),華為在實現(xiàn)綠色5G上有什么獨特優(yōu)勢和獨特思考?馬洪波從以下幾點介紹。
第一,華為希望自身創(chuàng)新技術(shù)最終讓大家都能用起來,一起推動行業(yè)綠色節(jié)能。華為自身大力投入無線技術(shù)研發(fā),持續(xù)進行節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新,通過創(chuàng)新引領(lǐng)整個產(chǎn)業(yè)。
第二,分享全球運營商5G節(jié)能經(jīng)驗。馬洪波表示,華為在170多個國家和地區(qū)為超過30億人口提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù),只要不涉及到運營商自己獨特的商業(yè)價值和商業(yè)機密,華為將協(xié)助全球運營商,分享各自綠色5G優(yōu)秀實踐,推動綠色通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
第三,華為助力運營商加速業(yè)務(wù)向5G遷移,充分發(fā)揮5G高能效優(yōu)勢,加速移動網(wǎng)絡(luò)碳達(dá)峰。
第四,華為還助力運營商用5G使能千行百業(yè)節(jié)能減排,加速實現(xiàn)碳達(dá)峰。ICT行業(yè)能耗占據(jù)社會總體能耗1.4%,而交通、能源等行業(yè)則是耗能大戶。5G可以助力千行百業(yè)降耗,實現(xiàn)綠色數(shù)字社會。
比如瑞士的農(nóng)場,過去農(nóng)場主需要雇傭大量人力和機械,地毯式搜尋查找存在有害牧草區(qū)域再安排噴灑除草劑�，F(xiàn)在,通過5G+無人機技術(shù),他們可以更好地觀察養(yǎng)牛場的牧草生長情況,及時發(fā)現(xiàn)有害牧草的生長區(qū)域并處理。
“展望未來,華為將持續(xù)進行技術(shù)攻堅,持續(xù)發(fā)展綠科技,我們希望和運營商、產(chǎn)業(yè)伙伴一起,攜手并進,助力運營商打造綠色5G網(wǎng)絡(luò),并支撐行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,助力千行百業(yè)走向綠色社會,助力國家3060計劃。”馬洪波最后表示。
