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本文編譯自ABI Research分析師Jake Saunders
受全球能源危機(jī)影響，能耗正成為電信運(yùn)營商面臨的一個緊迫問題。俄烏沖突引發(fā)全球能源價格持續(xù)高漲，進(jìn)一步推高電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營支出成本（OPEX），加劇電信運(yùn)營商現(xiàn)金流消耗，從而限制其基礎(chǔ)設(shè)施投資。GSMA估計，電信行業(yè)能源消耗占全球總體消耗的2%至3%——這一數(shù)字本身就已具相當(dāng)體量；同時，數(shù)據(jù)流量當(dāng)前同比增長幅度超過20%，這種杠桿效應(yīng)將進(jìn)一步抬高電信網(wǎng)絡(luò)能源消耗總量。能源供應(yīng)同樣也面臨著巨大挑戰(zhàn)。在全球許多國家，比如南非和越南等，當(dāng)前能源供應(yīng)還必須全方位照顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大局。
但是，這也不意味著電信行業(yè)前景就暗淡無光。技術(shù)創(chuàng)新將助推網(wǎng)絡(luò)持續(xù)低能耗運(yùn)行。第三代合作伙伴計劃（3GPP）已提出將全球5G網(wǎng)絡(luò)能耗降低90%這一宏偉目標(biāo)。通信服務(wù)提供商也已認(rèn)識到必須走可持續(xù)經(jīng)營之路。參與調(diào)查的全球99家通信服務(wù)提供商中，其中有43家已承諾到2050年實現(xiàn)凈零排放（減排目錄1、2和3），如圖1所示。要實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要全面減少網(wǎng)絡(luò)能源消耗。
圖1：全球99家通信服務(wù)提供商2050凈零排放目標(biāo)承諾調(diào)查結(jié)果（減排目錄1、2和3【1】）
蜂窩基站是節(jié)能減排的首要對象
ABI Research研究表明，能源消耗占電信運(yùn)營商總運(yùn)營支出的20%至40%，而其中50%以上源自于無線接入網(wǎng)（RAN）。視國土面積和人口規(guī)模，通信服務(wù)提供商可能需部署數(shù)萬個（對于一個歐洲小國）到100萬個甚至更多的基站（比如中國）。因此，只要每個基站節(jié)約一點(diǎn)能源，就能切實降低電信網(wǎng)絡(luò)總體運(yùn)營支出，減少溫室氣體排放。RAN領(lǐng)域有助于實現(xiàn)這些目標(biāo)的方案可包括：
使用寬帶功放器件：在2023年第三季度，華為發(fā)布了新一代GigaGreen Radio系列產(chǎn)品與解決方案。該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)之一是“超寬頻”，“三個”獨(dú)立頻段可共享一個寬帶功放單元。華為指出，相比之前每個頻段均需獨(dú)立功放單元，一個超寬帶（UWB）RRU模塊相當(dāng)于三個單頻射頻模塊，實現(xiàn)增頻段不增盒子，同時能耗降低30%。
射頻自動啟動：在過去兩年左右，閑時關(guān)斷基站部分射頻單元已成為通信服務(wù)提供商常用的節(jié)能方案。然而，這通常難以兼顧節(jié)能與性能。對于有源天線單元（AAU）來說，這一方案能將功耗從160W降至100W左右。但是，要實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，電信運(yùn)營商還需要更大程度地改進(jìn)。值得注意的是，在2023年世界移動通信大會上，華為發(fā)布了“0 Bit 0 Watt”解決方案，可使幾乎所有耗能元件進(jìn)入休眠，達(dá)到基本“斷電”的狀態(tài)，同時又可根據(jù)流量狀態(tài)快速恢復(fù)到滿功率運(yùn)行的狀態(tài)。除了電子系統(tǒng)能夠默認(rèn)進(jìn)入休眠之外，電信運(yùn)營商還可利用被動冷卻技術(shù)，比如可逆、吸濕材料，來進(jìn)一步降低功耗。在中國某蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的RRU/AAU功耗試驗表明，能將功耗進(jìn)一步降至10W，僅相當(dāng)于一顆發(fā)光二極管（LED）燈泡的能耗水平。
規(guī)模使用sub-3G 8T8R射頻單元和天線模塊：通信服務(wù)提供商一直都致力于升級基站天線單元，將sub-3G頻段天線從2T2R演進(jìn)到4T4R，從而最大限度地發(fā)揮LTE-A和5G技術(shù)的優(yōu)勢。同時，ABI Research認(rèn)為，除了在城區(qū)以及人口稠密的商業(yè)區(qū)和居民區(qū)部署32T32R和/或64T64R大規(guī)模多輸入輸出（Massive MIMO）蜂窩站點(diǎn)等技術(shù)外，通信服務(wù)提供商還應(yīng)積極考慮升級至8T8R配置。隨著所有最終用戶的流量激增，部署在郊區(qū)的無源蜂窩基站也不斷面臨著壓力。在城區(qū)地部署8T8R宏基站，既可以充分保障移動覆蓋，也可為高速移動的車內(nèi)用戶和出入于Massive MIMO覆蓋區(qū)域的終端用戶提供強(qiáng)大的容量。這種策略通過提供有效容量實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量分流，避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)資源擁塞和低能效運(yùn)行（見表1）。
表1：網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量重要性等級和不同天線配置（2T2R、4T4R、8T8R和mMIMO）
以下兩個電信運(yùn)營商實踐案例可更加清楚地說明節(jié)能減排的巨大潛力。
印尼運(yùn)營商節(jié)省5G RAN支出：盡管印尼運(yùn)營商雖然十分清楚5G的巨大價值，但分配給5G的預(yù)算卻十分有限。Telkomsel對于5G部署十分謹(jǐn)慎，自2021年5月首次推出5G服務(wù)至今，一共才部署了284個5G站點(diǎn)，并且還表示僅僅會在平均每用戶收入（ARPU）超過20萬印尼盧比（13美元）的地區(qū)部署5G網(wǎng)絡(luò)。所以，Telkomsel已部署1.8GHz+2.1GHz 8T8R基站來削減不必要的站點(diǎn)支出，包括鐵塔成本和能源費(fèi)用�；谶@一策略，單站所需RRU數(shù)量從21削減至12，同時仍能支持所有頻段，單站平均每年可節(jié)約鐵塔管理成本達(dá)1600美元。通過將6扇區(qū)2T2R天線配置升級到8T8R，能源消耗減少18%，單站每年平均可節(jié)約400美元。
中國移動推進(jìn)基于意圖的節(jié)能方案：從2019年10月推出5G服務(wù)至2023年8月，中國移動已部署5G站點(diǎn)160萬個，5G用戶數(shù)突破7.3億。這一過程中，中國移動始終積極推進(jìn)降低無線接入網(wǎng)相關(guān)的運(yùn)營支出成本。當(dāng)前，中國移動已攜手華為在中國寧波初步驗證了節(jié)能方案的技術(shù)能力和潛力。結(jié)果表明，閑時能耗能降低至近5W，而且覆蓋功率可在數(shù)據(jù)流量使用增加時迅速抬升。接下來，中國移動工程技術(shù)團(tuán)隊將基于站點(diǎn)優(yōu)先級和流量需求大規(guī)模復(fù)制推廣這一方案。激進(jìn)的節(jié)能方案可能并不適用于所有站點(diǎn)。而基于意圖的節(jié)能策略則會兼顧多種因素，包括場景、業(yè)務(wù)類型以及目標(biāo)速率，靈活配置節(jié)能方案。例如，部署在醫(yī)院或政府大樓的基站就需充分考慮更高水平的聯(lián)接準(zhǔn)備度。該方案部署后，可以大幅降低平均能耗。
關(guān)鍵要點(diǎn)
電信運(yùn)營商都在積極地制定和實施節(jié)能減排目標(biāo)。值得稱贊的是，行業(yè)組織GSMA已推出相應(yīng)目標(biāo)計劃，旨在助力運(yùn)營商：
●最大程度地同比減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營所產(chǎn)生的碳排放（減排目錄1、2和3）。
●減排目標(biāo)（以2019年為基線）：減排目錄1和2需支持將全球氣溫升高控制在1.5攝氏度內(nèi)，減排目錄3需支持將全球氣溫升高控制在2攝氏度以下。
●到2050年實現(xiàn)凈零排放。
實現(xiàn)這些目標(biāo)并非易事，每個電信運(yùn)營商都需要制定相應(yīng)路線，并向凈零排放轉(zhuǎn)型。一些電信運(yùn)營商受限于費(fèi)用預(yù)算，面臨著更大壓力，需要更長時間才能實現(xiàn)這一目標(biāo)。但是，更為重要的是，許多綠色方案不僅有助于減少溫室氣體排放，同時也能在短期內(nèi)幫助電信運(yùn)營商降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗。雖然提升效率事關(guān)全網(wǎng)，但應(yīng)該考慮無線接入網(wǎng)在整體網(wǎng)絡(luò)支出中占據(jù)的很大比例。本文雖未能深入探討所有節(jié)能方案，但是卻已表明市場上已有切實有效的解決方案并實現(xiàn)部分能耗指標(biāo)量化。
【1】減排目錄1：工業(yè)直接排放；減排目錄2：間接能源消耗；減排目錄3：生產(chǎn)采購材料。
