近日，諾基亞和Telefonica一直在對各種不同的負(fù)載流量場景進(jìn)行監(jiān)測，觀察RAN中每Mbps消耗的能量。他們的報告表示，與傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)相比，它的效率“高達(dá)”90%。
據(jù)估計，到2030年，與現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比，5G生態(tài)系統(tǒng)的電力需求將增加160%。
諾基亞和Telefonica將這種“顯著”進(jìn)步，歸功于基站和網(wǎng)絡(luò)本身的一些軟硬件功能。他們參考了小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署、新的5G架構(gòu)和協(xié)議、以及人工智能應(yīng)用，這些都是必須部署和組合起來真正能提高無線網(wǎng)絡(luò)能源效率的特點。
過去三個月在西班牙電信網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的試驗——基于諾基亞AirScale基站組合和大規(guī)模MIMO天線表明，5G每Bit攜帶的比特數(shù)比以往任何一代蜂窩技術(shù)都多。這使得5G本身更加環(huán)保。
當(dāng)然，為了進(jìn)一步提高能源效率和減少二氧化碳排放，還有很多工作需要做。不幸的是，隨著5G網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場部署的實施，預(yù)計數(shù)據(jù)流量將大幅增加，這是不可避免的必然結(jié)果。
全球移動通信系統(tǒng)聯(lián)盟(GSMA)最近的一份報告強調(diào)了這一問題。由于5G網(wǎng)絡(luò)“將不可避免地需要更多的站點和天線”來滿足需求，運營商將面臨“重大挑戰(zhàn)”。
在市場研究集團ABI的一份報告中，分析師們認(rèn)為，到2030年，5G生態(tài)系統(tǒng)的電力需求可能會比現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)增長160%。
ABI首席分析師Don Alusha指出:“這在一定程度上歸因于網(wǎng)絡(luò)密集和大規(guī)模MIMO技術(shù)的實施。”
當(dāng)然，隨著時間的推移，MIMO技術(shù)硬件的改進(jìn)將會使得設(shè)備能夠在同一時間和頻率服務(wù)更多的用戶?？臻g多路復(fù)用的使用允許能量消耗被分配給更多的用戶。
GSMA的這份報告題為《5G energy efficiency: Green is the new Black》。報告指出，這種致密化是不可避免的，諾基亞、愛立信、華為和中興等大型移動基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商需要探索一切可能的手段，確保能源消費不會出現(xiàn)指數(shù)級增長。
“到目前為止，還沒有人提出更好的辦法，但這些公司都強調(diào)利用AI和軟件可以讓網(wǎng)絡(luò)在最佳時期處于‘睡眠模式’，從而在低流量情況下關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)。GSMA情報部門的研究主管Tim Hatt：“他們也在可再生能源方面下功夫。”
Hatt表示，設(shè)備供應(yīng)商“似乎已經(jīng)開始在競標(biāo)合同時把提高能效作為一種競爭優(yōu)勢”。
例如，華為歐洲戰(zhàn)略與政策主管曹輝稱，華為5G基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的平均用電量比競爭對手低20%。
在產(chǎn)業(yè)鏈下游，Hatt贊揚了專注于該行業(yè)的零部件供應(yīng)商所取得的進(jìn)步。“高通、博通、三星、聯(lián)發(fā)科、英特爾等公司都在為了專注于降低天線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功耗和效率，研發(fā)新型芯片組和射頻設(shè)備。”
或許我們不應(yīng)該對此感到驚訝:畢竟在過去的幾十年里，計算機處理器的效率已經(jīng)大大提高，耗電量也明顯減少，因此電信設(shè)備中使用的模擬電路和數(shù)字電路也在順應(yīng)這一趨勢。
Hatt強調(diào)，能源消耗已經(jīng)占到運營商網(wǎng)絡(luò)成本的25%，通常占運營商總能源消耗的90%。“加之不斷增長的頻譜成本、資本投資和持續(xù)的維護升級，這意味著運營商要想從中獲利，必須在網(wǎng)絡(luò)中采取的節(jié)能措施。”
尤其是在歐洲和美國，幾乎所有的運營商都承諾將在未來幾年減少能源消耗和有害氣體排放，從而獲得碳披露項目(CDP)“A”名單的認(rèn)可。截至去年，在182家上市公司中，只有8家是電信運營商。
GSMA報告指出，Verizon 85%的能源消耗來自網(wǎng)絡(luò)，包括基站、數(shù)據(jù)中心和交換中心。沃達(dá)豐和西班牙電信的這一比例甚至更高，達(dá)到89%。
Hatt還強調(diào)，5G在能效方面的最大挑戰(zhàn)或許在于使用案例的增長。GSMA表示，在提高能效的措施中，需要關(guān)注移動設(shè)備的電池壽命，加快減緩2G和3G網(wǎng)絡(luò)，加速創(chuàng)新鋰離子電池解決方案，以及現(xiàn)場層面的冷卻系統(tǒng)。
與此同時，基礎(chǔ)設(shè)施和輔助設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)在推動自己的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新往往是定制的。例如，諾基亞推出了一項名為AVA基于AI的能源效率服務(wù)，據(jù)稱可以將運營商的能源成本“最多”降低20%。
該服務(wù)將通過云提供，當(dāng)運營商發(fā)現(xiàn)流量移動特別低時，它允許關(guān)閉部分無線網(wǎng)絡(luò)。機器學(xué)習(xí)算法將確保在不影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的情況下最大限度地節(jié)省能源。
該公司表示，一些世界各地的運營商已經(jīng)在使用該服務(wù)，它提供了多種模式，包括獨立的服務(wù)選項，或作為更廣泛的托管服務(wù)一部分。有趣的是，付費可以與服務(wù)為運營商提供的實際節(jié)省費用相關(guān)聯(lián)。
Scandinavian的主要競爭對手愛立信也一直在推動電信行業(yè)解決相關(guān)問題。在今年早些時候發(fā)布的一份名為“Breaking the Energy Curve”的報告中，該公司概述了一系列創(chuàng)新，并在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思維模式上進(jìn)行了細(xì)微改變，宣稱在不增加能源消耗的情況下可以使數(shù)據(jù)流量翻四番。
愛立信可持續(xù)發(fā)展部門負(fù)責(zé)人Mats pellbacks - scharp表示:“5G代表了一系列全新的問題和潛在的解決方案，我們可以讓它比前幾代產(chǎn)品更節(jié)能。”
“通過仔細(xì)和詳細(xì)的測試和分析，并使用一個整體的方法，有可能實現(xiàn)我們的節(jié)能目標(biāo)。”
Scharp表示，有了5G，通信行業(yè)或許有機會“回歸基本”。最重要的是，你需要準(zhǔn)備好網(wǎng)絡(luò)。在這種方法中，我們看到了四個至關(guān)重要的構(gòu)建模塊:
- 提供最新技術(shù)解決方案;
- 激活節(jié)能軟件;
- 精確建立和推廣新技術(shù);
- 以更智能的方式運營網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
“我們認(rèn)為，簡單地增加新設(shè)備和保留現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并不是什么好辦法。隨著5G的發(fā)展，這種方式需要改變。我們的初衷是以不同的方式提供一個完整的網(wǎng)絡(luò)方法。”
Pellback-Scharp強調(diào):“我們的客戶通常在低通信量地區(qū)體驗到最高的能耗，因為很多設(shè)備幾乎一直在后臺運行。然而，這些網(wǎng)站通常只承載了總流量的20%左右。這顯然會導(dǎo)致效率低下。”
愛立信的專家表示，相反，中高流量區(qū)域通常占流量站點的30%，但通常承載高達(dá)75%的流量。
所以，供應(yīng)商要想獲得更好的5G潛能，就需要改變這種方式，尤其是在眾多用例方面。該報告討論了將最合適的資源精確地部署到需要它們的地方是至關(guān)重要的。只有這樣，服務(wù)提供商才能夠滿足大部分需求，例如在更密集的交通區(qū)段通過大規(guī)模MIMO，并避免在交通較少的地區(qū)使用尺寸過大的設(shè)備。
Pellback-Scharp認(rèn)為，考慮到5G網(wǎng)絡(luò)將有多達(dá)8個頻率需要應(yīng)對，其中3-4個低頻頻率，2個中頻頻率，另外2個高頻頻率。為了高效運營，供應(yīng)商需要評估如何才能最好地利用頻譜資源。
Pellback-Scharp：“動態(tài)頻譜共享，以及專注于更精簡、多功能的5G無線系統(tǒng)也將發(fā)揮關(guān)鍵作用，這既有助于實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的重要能力，同時也有助于保持能源效率。”
他指出，最新的5G系統(tǒng)將能夠提供這樣的頻譜共享，并允許4G和5G通信在同一塊硬件上進(jìn)行。
其他更側(cè)重于軟件和人工智能所謂技術(shù)將能夠在5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域產(chǎn)生更重大影響，這些技術(shù)已經(jīng)被提及。也許最重要的將是深度睡眠模式的部署。指的是在沒有流量的情況下有選擇地關(guān)閉一個或多個設(shè)備。
這種技術(shù)已經(jīng)在4G中得到了應(yīng)用，但由于無線接口的設(shè)計，其有效性受到了限制。然而，5G的情況發(fā)生了巨大變化，所以可以使用所有四種指定的睡眠模式，而不僅僅局限于第一種模式。
5G提供了在非交通條件下提供無傳輸時隙的配置，從而能夠激活所有更先進(jìn)的節(jié)能睡眠模式。一般來說，這將取決于運營商在網(wǎng)絡(luò)性能和能耗之間建立一個折衷方案。
第一級包括在適當(dāng)?shù)臅r候關(guān)閉功率放大器，這樣可以節(jié)省20%的能源消耗。在第2級和第3級，射頻級的某些部分和天線的數(shù)字部分可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，據(jù)說這可以節(jié)省達(dá)到50%。有數(shù)據(jù)表明，由于這些技術(shù)從一開始就被整合到規(guī)范和技術(shù)中，5G網(wǎng)絡(luò)每千兆比特傳輸?shù)哪芰肯膶⑹?G網(wǎng)絡(luò)的十分之一。然而，大多數(shù)運營商認(rèn)為，到2025年以后才能獲得全部收益。
在5G網(wǎng)絡(luò)中部署大規(guī)模MIMO，預(yù)計能源效率會略低。與前幾代的情況不同，它們只是在通信波束的方向上傳輸信號。由于可以同時使用多個波束，每個波束都可以重用單元的頻率，因此MIMO能夠提供更高的吞吐量，從而提高效率。
得益于它們緊密集成的設(shè)計，這種天線通過結(jié)合無線電元素、模擬電路和包括用于波束管理的數(shù)字電路，將功率放大器集中在天線罩上。
因此，雖然5G肯定會大大增加移動領(lǐng)域的能源消耗，但大量的進(jìn)步將使得更多天線和基站產(chǎn)生的影響最小化，實際上可能會帶來更好的能源效率。
