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        5G能耗这关怎么过?
        通信产业网|2019-03-11 09:25:38
        作者:王欣来源:通信产业网

        【通信产业网讯】(记者 王欣)在刚刚过去的MWC2019上,5G迎来狂欢时刻。诸多5G创新产品、解决方案、商业应用纷纷亮相,让通信圈由衷为5G点赞。

        但?#23548;?#19978;,要想实现5G大繁荣,还有几点挑战,而运营商最关心的能耗问题就是其中之一。

        一位在运营商工作的资深专家告诉《通信产业报》(网)记者,由于5G大带宽的特性,让5G网络能耗也成倍增长,这给运营商5G商用成本带来很大挑战。

        目前,业界?#23478;?#32463;意识到5G能耗问题,也从不同方面推出了多种解决方案,但是离目标还有差距。

        5G能耗构筑技术壁垒

        ?#23548;?#19978;,近年来,业界一直将5G能耗问题作为需要突破的关键点。

        “基于 5G技术的复杂度,目前5G设备的集成度、功耗、体积重量、成本等距离大规模网络建设的需求还有差距。未来公司还需通过自研与合作,逐步突破核心芯片和关键器件的瓶颈,提升无线产品、传输产品的成熟度和竞争力。”2018年通信展期间,中国信?#39057;?#22996;常委、副总经理陈山枝在接受《通信产业报》(网)记者采访时表示。

        华为也将5G能耗问题作为需要突破的技术壁垒。2018年底,华为创始人任正非在上研所5G业务汇报会上?#19981;?#26102;表示,能耗极低将来肯定是一个体现竞争力的地方。把能耗降下来,不是电费问题,而是水平问题,我们?#27426;?#19981;要把?#30340;?#32791;与省电费等同起来。带宽、时延等性能指标,5G各个厂家都可能做到,就是早一点、晚一点的问题,但能耗极低,其他厂家就不?#27426;?#33021;做到。

        “未来,华为要加大投入,目标是?#30340;?#32791;,把能耗降下来,不仅仅要降芯片的能耗,还要把基站整机能耗也降下来。”任正非提出目标。

        华为、中国信科之外,爱立信、诺基亚、中兴?#37096;?#21040;能耗这个5G大规模商用的“拦路虎”。

        “能耗问题是5G成功商用的一大诉求,而中国面临的能耗挑战可能比国外大。”爱立信东北亚区首席市场官张至伟近期在接受《通信产业报》(网)记者采访时直言。

        痛点在哪?

        那么,为什么5G时代面临更大的能耗挑战?

        首先,一个移动通信网络,主要由基站、传输、电源?#31361;?#25151;空调等配套设备组成,而基站是主要的能耗来源,约占有总能耗的50%以上,机房空调等配套?#20302;?#32422;占30%,而其余包含天馈线间传输损耗等。

        在4G时代,基站能耗费用(电费)就不是一?#24066;?#25968;目,约占运营商网络运维成本的16%。而5G时代,由于设备要部署在更高的频段、而高频覆盖?#27573;?#23567;于低频,因此5G基站的部署更?#29992;?#38598;。

        根据赛迪顾问股份有限公司发布的《2018年中国5G产业与应用发展白皮书》,5G网络部署将采用“宏站+小站”组网覆盖模式,中低频段的宏站若实现与4G基站相当的覆盖?#27573;В?#39044;计将建设约475万个5G宏站。小站数量上,毫米波高频段的小站覆盖?#27573;?#26159;10~20m,应用于热点区域或更高容量业务场景,其数量保守估计将是宏站的2倍,由此预计5G小站将达到950万个。因此,未来五年,5G基站建设数量将达到1140万个。

        目前,中国三大运营商已经累计建设400万个4G站点,由此可见,5G基站(宏站+小站)的数量将是4G时代的3倍左右,而基站数量的成倍增长势必将增加5G网络能耗。

        其次,单个5G基站功耗也将提高。因为,基站主要由基带单元(BBU)、射频单元(AAU)、馈线、散热?#20302;?#31561;组成。在基站?#20302;?#20013;,BBU的功耗相对较小,而AAU和散热?#20302;?#30340;能耗较大。

        因为,射频主要负责信号的收发和转化,天线、功放等射频器件?#38469;恰?#32791;电大户”。5G时代随着传输速率数10倍提升,天线数量增多,功耗必将随之增大,耗能也会增多。

        同时,5G能耗大除了增加电费成本之外,还会增加机房电路改造费用。由于5G基站功耗提升,为保证电力正常供给,运营商必须?#28304;?#32479;机房进行电路?#20302;?#25913;造,这需要更换开关电源、蓄电池、电源线等设备,这也会给运营商带来一大笔成本支出。

        为了降低运营商5G部署成本,助力5G大规模商用,通信企业使出多个?#31508;?#38159;。

        设备商直击“拦路虎”

        目前来看,设备商可谓是不遗余力。华为、爱立信从软件和硬件两方面入手,直击基站能耗之痛。而诺基亚也推陈出新,改变传统设备降温方式,为5G节能。

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        从软件上,一般是利用AI等技术,对网络、话务等进行动态调度,关闭一部分空闲资源,达到节能的效果。

        诸如,华为无线节能解决方案PowerStar,就是通过AI技术,实现2G、3G、4G多频网络协同调度节能,从而节约10%~15%的电能。

        具体来说,首先,PowerStar根据不同的网络配置?#31361;?#21153;,定制基站间、频段间和制式间的协同节能调度策略。实现在?#31361;?#21153;情况下,尽量迁移用户到低频,关闭高频做深度节能。其次,PowerStar利用AI技术学习历史话务和KPI,构建节能和性能的关联模型。依据模型,AI会动态调整节能参数,保证网络性能的同时,充分挖掘网络节能潜力。同时,PowerStar提供节能可视化,运营商可以看到基站能耗、网络能效和节能增益的动态信息,从而进行更精细化的网络能耗管理。

        同时,爱立信也是在中低频、高频产品侧引入机器智能分析节能软件,利用实时小区业务量预测,判断是否触发节能转化,从而实现节能。 “5G?#20302;?#22826;复杂了,爱立信秉承的极简设计就是可以将不用的资源、信令进行灵活调度,不用时关掉,等到需要时再开启,让运营商5G网络化繁为简。”张至伟表示。

        在硬件方面,企业通过低功耗基站芯片、高集成度基站设备、创新的电源技术,实现基站节能。

        例如,华为发布5G基站核心芯片天罡芯片、刀片式基站产品,缩小产品尺寸,实现节能。华为天罡芯片,从AAU入手,将基站尺寸缩小超50%,重量减轻23%,功耗节省达21%;华为刀片式基站采用分?#38469;?#30005;源技术,助力基站高效节能。

        而爱立信与IBM等公司合作发布硅基毫米波相控阵列集成电路,能够最大程度集成电路,降低5G毫米波站点功耗,同时爱立信5G点?#20302;常?#21487;以在达到同样容量情况下,功耗降低为业界水平的50%。

        同时,三星电子在今年2月推出5G毫米波(mmWave)基站无线通信核心芯片(RFIC)和5G数模转换芯片(DAFE)。DAFE用于5G基站,能将降低5G设备尺寸、重量,从而将能耗减少25%左右。

        另外,还有企业另辟蹊径,从降温?#20302;?#20837;手,让5G省电的同时更?#32321;!?#35834;基亚在去年底推出全球首个液冷基站,打破传统基站依靠空调降温的模式,利用液冷降温,从而比传统方式省电30%,减少80%二氧化碳排放量,并大大降?#31361;?#31449;运?#24615;?#38899;,同时可回收基站排放的?#20808;齲?#20108;次应用于公寓大楼的供暖?#20302;场?#21033;用先进的液冷技术,破解基站能耗难题。

        未来是持久战

        可以发现,目前业界推出的5G节能方案并不是空中阁楼,而是已经走在商用路上。去年12月,诺基亚就与Elisa和Efore公司合作,在?#20381;?#36203;尔辛基的?#27426;?#20844;寓大楼里部署了全球首个液冷基站?#20302;?而华为也已经向中东、?#20998;?#21644;亚太发货2.5万个5G基站。

        但是,真正让5G实现低功耗,目前做到的还?#23545;恫还唬?#36824;需要业界做?#20040;頡?#25345;久战”的准备。

        上述不愿具名的运营商专家表示,从目前设备商发布的产品来看,5G能耗已经在多个方面实现创新,但是距离设备商能够大规模商用还有差距。目前来看,5G能耗大概是4G时代的5倍左右。在硬件方面,能耗比较大的是AAU,目前单5G AAU的功耗基本为1100W,而未来希望能够降低到800W~900W。同时,在节能软件方面,机器学习是个逐步训练的过程,要想真正做到智能调度资源,甚至智能开关基站,都需要?#27426;?#26102;间。

        可见未来,运营商还需要联合设备商全力推动技术创新,突破技术壁垒,让5G能耗真正降下来,成为运营商建的省、用户用得起的通信技术。

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        责任编辑:王欣

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