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作者:黄海峰(ID:hhfine)
从2019年韩国5G首商用开始,关于5G基站能耗的讨论,一直伴随5G发展。尤其5G建设初期,一度被称之为“电老虎”。通信圈人都知道,5G其实比4G更节能、更绿色,而大多数人关注的是总体能耗。
就在5月24日的中国移动“碳达峰、碳中和”与绿色5G技术峰会上,中国移动副总经理高同庆表示,自2019年5G商用以来,中国移动2020年底基站功耗较2019年降低近四分之一,节能效果显著。
可见,中国移动联合产业界已在基站高能效材料、新器件、新结构、智能节电平台等方面开展了大量卓有成效的工作,有效降低5G基站能耗。
但依然有许多网友好奇,4G比5G更耗电,是怎么计算的?在碳中和、碳达峰被广泛提及的今天,全球无线产业推动节能降耗有哪些挑战,该定制怎样的长期目标?作为无线领域的执牛耳者,华为又提供了哪些绿色5G创新绝技?
近日,笔者有幸与华为无线SingleRAN产品线总裁马洪波进行深入交流,他就能效标准、移动网络节能、垂直行业节能提出三大倡议,让笔者对实现绿色5G有了更清晰的认识。
01 5G真是“电老虎”?
要用“能效”当标尺
去年2月,曾有人士测算,5G网络电费将达到每年2400亿元,比4G网络高出2160亿元。5G基站真的是“电老虎”?当然,后续我们看到多个业内专家指出,该测算是错误的。但这给业界留下5G“耗电大”的印象。
为何“通信圈外”总认为5G耗电大,而“通信圈内”则认为5G更节能?对此,马洪波表示是衡量标准不同,5G由于应用了多天线、F-OFDM等创新技术,从单位能效角度看, 5G能效比4G高,也就更节能。
对同样数量的流量(比如1GB),用户采用2G、3G、4G、5G等不同代际技术,会发现单位bit 流量的能耗不尽相同。所以,马洪波从两个方面指出,能效是度量绿色移动网络的真正“标尺”。
一方面,5G初期建网能耗高,是初期组网方式和计算方式因素导致。大家之所以产生5G基站能耗高的印象,主要在5G建网初期,是在3G、4G的基础上叠加建网。业界所说的5G基站能耗,说的是在2G、3G、4G网络的基础上,叠加5G之后的总体耗电量。
另一方面,基站能耗不能看总体,要看能效。何为能效?马洪波举例,汽车领域有个百公里油耗概念,形象地展示出汽车油耗水平,将汽车是否节能有效分类。通信领域可以借鉴这种表达方式,引入每GB多少瓦特的衡量标准,就能更形象地显示基站能耗状况。
“这就像冰箱、空调等家电,都会有能耗等级标识一样。”马洪波表示,如果通信领域引入相似的衡量标准,就会改变一些人对5G基站“电老虎”的错误印象。
谈及为何重视以“能效”做标尺,马洪波还表示,为了满足人民大众随时随地良好网络体验的诉求,为了万物互联和支撑社会的数字化转型,运营商需要更多的5G频谱和更多数字新基建建设。这些新频谱和设备的部署对移动网络碳达峰带来巨大挑战。所以业界需要综合考虑流量和能效综合评价体系,驱动更高能效比的创新技术和设备能更快地被移动产业认可和使用。
02 移动网络节能面临挑战:
三方面应对
在5G商用初期,运营商感受到了5G基站耗电与5G流量占比低的矛盾。因此,我们也看到,一些运营商选择在夜间部分时段,让部分5G基站休眠。5G基站耗电单元,包括基站通信主设备、空调、电源模块等,如何通过创新技术减低?
对上述问题,马洪波介绍,在5G技术标准还未冻结时,华为就成立了5G节能专门工作组,主要从三方面发力。具体而言,马洪波表示,面向移动网络,建议通过设备高密化、站点极简化和网络智能化,加速移动网络碳达峰。
首先,在模块层,实现设备高密化。马洪波介绍,射频单元占无线网络能耗的大部分。对此,华为推出的AAU/RRU产品的能耗优于业界水平,并且性能、工程规格上全面领先。
在面向未来的产品规划上,华为将模块节能提升到与性能、成本同样重要的设计纬度,将从单点技术突破、多学科融合、系统性设计等方面持续研究,降低AAU的功耗。
射频单元的发展趋势就是从单频、单制式、单通道、单天线向多频、多制式、多通道、多天线演进,多通道技术将极大的提升设备能效,所以将多通道技术带到每一个频段每个场景会大幅提升网络的整体能效,用更少的能源承载更多的数据。
其次,在站点层,实现站点极简化。华为对站点极简的追求是要做到比特驱动瓦特,在没有流量产生的地方尽可能的少消耗能源,不断提升站点能源转换效率。
在室内,CRAN机房代替传统DRAN机房,将BBU集中化放置降低机房能耗;在室外,极简化的大容量高效率刀片电源代替传统机柜,实现对AAU和RRU的高效率供电。通过CRAN和极简站,华为可将站点能源转换效率有效提升至95%以上。
最后,在网络层,实现网络智能化。马洪波介绍,早在2018年,华为就基于智能技术,发布了业界首个全系列PowerStar解决方案。
比特决定瓦特
整体上看,华为通过三层智能架构,实现网络节能策略自动生成、参数自动优化、KPI自动保障,网络节能效果和性能双优。马洪波以体验协同节能举例介绍:该功能可以基于智能化,自动匹配用户资源需求。比如,如果两个人在视频通话时需要4M带宽,网络就可以根据实际需要,在完全满足业务需求情况下,配送相应的基站资源,而不是直接提供10M甚至100M带宽,从而达到降低能耗的目的。
“我们的极致追求是不发送数据就不产生电量。”马洪波还如此表示。好比父母和小孩三个人,大家都带手电筒,都可以照明。在晚上,不一定三个人都需要打开手电筒,可以选择只打开一个。这就是华为PowerStar方案理念。目前华为PowerStar方案已经在中国、南非、乌克兰等几十个商用网络超过100万站点部署,通过智能平台实现跨制式、跨设备、跨站点全网级协调节能。
03 面向未来,
5G如何加速碳达峰?
5G节能工作不可能一蹴而就,随着5G业务迅猛增长,5G网络能耗压力也会更重。所以我们必须以终为始,提前洞察趋势,携手共进,构建面向未来的绿色5G网络。对此,马洪波分享说,华为无线网络产品线已经规划了面向2025年的绿色5G目标网。
据悉,面向2025,从引入智能化角度出发,华为将进一步提升网络节能的广度,挖掘可节能的网络资源;提升节能的深度,保障KPI的基础上最大化关断效率;以及扩展节能可生效的时间,包括引入毫秒级关断、从闲时节能到全天节能等。
值得一提的是,该目标网契合全球运营商需求。华为要根据全行业诸多运营商的技术代际和ICT通信行业发展趋势,确定发展思路。
基于此,在节能规划方面,华为从5G技术未来10年的代际演进规律出发,制定相应策略。
相比其他企业,华为在实现绿色5G上有什么独特优势和独特思考?马洪波从以下几点介绍。
第一,华为希望自身创新技术最终让大家都能用起来,一起推动行业绿色节能。华为自身大力投入无线技术研发,持续进行节能技术创新,通过创新引领整个产业。
第二,分享全球运营商5G节能经验。马洪波表示,华为在170多个国家和地区为超过30亿人口提供网络服务,只要不涉及到运营商自己独特的商业价值和商业机密,华为将协助全球运营商,分享各自绿色5G优秀实践,推动绿色通信产业发展。
第三,华为助力运营商加速业务向5G迁移,充分发挥5G高能效优势,加速移动网络碳达峰。
第四,华为还助力运营商用5G使能千行百业节能减排,加速实现碳达峰。ICT行业能耗占据社会总体能耗1.4%,而交通、能源等行业则是耗能大户。5G可以助力千行百业降耗,实现绿色数字社会。
比如瑞士的农场,过去农场主需要雇佣大量人力和机械,地毯式搜寻查找存在有害牧草区域再安排喷洒除草剂。现在,通过5G+无人机技术,他们可以更好地观察养牛场的牧草生长情况,及时发现有害牧草的生长区域并处理。
“展望未来,华为将持续进行技术攻坚,持续发展绿科技,我们希望和运营商、产业伙伴一起,携手并进,助力运营商打造绿色5G网络,并支撑行业数字化转型,助力千行百业走向绿色社会,助力国家3060计划。”马洪波最后表示。
