三大发力点做实5G基站节能

三大发力点做实5G基站节能 字体： 小 中 大 分享到： 三大发力点做实5G基站节能 2021-12-02 08:04:59 来源：中国电子报

5G基站支持速度更快、效率更高、安全性更好的公共网络。截至目前，中国已建成超过115万个5G基站，占全球的70%。“十四五”期间将是5G网络的大规模建设期。5G基站作为用电大户，将通过系统化的解决方案践行绿色低碳，不仅有助于信息通信基础设施的节能降碳，还能降低运营商的投资成本，已经上升到国家战略层面，成为5G产业发展的主旋律。

基站节能降碳迫在眉睫。

根据工信部近日发布的《信息通信业发展“十四五”规划》，2025年我国每万人拥有5G基站26个，2020年每万人拥有5G基站5个。按照中国14亿人口估算，2025年将建设不少于360万个5G基站。

5G不仅是面向大众的消费级网络，也是可以渗透到行业细分领域的确定性、灵活性、可定制的网络，但功耗也很可观。虽然5G基站的系统容量和发射功率远超4G基站，每比特功耗也明显优于4G，但绝对功耗仍然让电信运营商“难以承受”。

“中国联通一年耗电不到200亿度，大致分布在无线网络、基础网络、数据中心三个方面。目前三者之间的耗电比例是7: 2: 1。”中国联通研究院副院长魏金武表示，“目前5G单基站功耗是4G基站的3 ~ 4倍。这是因为5G采用中高频段，基站密度高于4G。”

“目前5G基站的功耗比较高，相当于4G基站的3倍左右。但从每比特能耗这个指标来看，5G实际上比4G下降了很多。”中国移动研究院副院长黄裕红表示，“在2019年5G商用之前，5G基站的功耗是4G现网的4 ~ 5倍。通过新的基站设计、高度集成的基站建设、新材料的应用、新器件和新功能的改进，5G基站的功耗降低了1/4，现在5G是4G的3倍左右，未来将积极采用各种新技术。”

未来五年将是5G网络建设和发展的主要周期。实现5G基站等信息通信基础设施的节能降碳，不仅有助于运营商节约投资成本，也是信息通信产业产品绿色升级的重要驱动力。

三大电信运营商努力减少碳排放

目前，国内三大运营商都发布了各自的双碳目标和行动计划。

中国电信计划在“十四五”期间将单位电信业务综合能耗/碳排放量降低23%以上；4G/5G共建共享节电超过450亿千瓦时，新建5G基站节电比例不低于20%；大型和超大型绿色数据中心占比超过80%。

中国移动提出在电信业务总量增长1.6倍的情况下，2025年碳排放总量控制在5600万吨以内的目标。到2025年，电信业务总量综合能耗/碳排放量比2020年降低20%以上。五年内企业自身节电超过400亿千瓦时，同时社会减排超过16亿吨。

目前，中国移动已经与一些高能耗行业紧密结合，致力于更好地推动这些行业向低碳方向发展。比如中国移动正在和能源行业、电力行业做一些工作，在输电、发电、用电等方面推进电网结合，保证发电的生产安全和个人用电的便利。

中国联通表示，力争到2023年实现能源消费总量增长峰值，到2028年提前实现碳排放总量峰值。截至2021年7月，中国联通和中国电信共建共享5G基站47.8万个，每年可节电超过117亿千瓦时，为双方节省投资超过1000亿元。在中国电信和中国联通的共建共享过程中，涌现出大量创新的解决方案。

中国电信邮电咨询设计院供电与节能研究部主任朱庆峰指出，由于5G基站的高能耗，电池的放电保护时间变短，但5G网络的整体可靠性，尤其是供电可靠性，还没有达到4G的水平。“电信局站供电系统设计规范现在是国家标准，现在的基站建设供电是按现有标准执行的。一旦与行业应用广泛结合，对5G基站的可靠性要求就高了，标准也要做相应的动态变化。”他说。

系统性减碳成效显著。

由于基站涉及集成射频模块、基带模块、天线模块等复杂的软硬件设施，5G基站的节能降碳需要运营商、设备厂商、芯片厂商等全产业链的共同努力。

“5G基站的三大节能点分别指向设备级、站点级和网络级节能。”中信移动网络产品线总裁邓鸿伟告诉记者。

具体来说，一是通过优化设备硬件设计、改进发电工艺、设备集成等手段，达到降低基站设备基础能耗、持续提高基站设备能源利用率的目的。

中信移动采用高效GaN材料+优化DPD算法和多重手段优化AAU散热和高集成度高技术提升整机功耗，从而降低5G产品整体功耗。在设备级节能的基础上，推出多频多制式一体化产品，实现高度集成、大容量极简站点，降低部署和维护成本。中兴自研的7nm芯片将基站设备缩小到18升，重量减轻了近一半，只有20公斤，功耗也随着体积下降。

其次，对于各站，需要根据实际情况调整运行状态，从子帧、通道关闭、深度睡眠等方面研究软件节能方案，达到节能目标。

洛阳联通根据当前本地5G用户分布和终端使用状况，对已入网的三个不同基站射频单元设备(AAU)定期开启空负载状态下的深度睡眠功能，实现基站设备智能能耗控制的目的；爱立信开发的潮汐功率放大器技术可以动态调整PA电压，根据流量水平通过硬件算法实时自动优化功耗。根据实验结果，该技术在典型话务负荷下，可使基站整个射频单元功耗降低20%，基站整体功耗降低15%左右。

此外，从多网协同的角度，AI、大数据等新一代信息技术将辅助智能节能方案的研究，使基站节能达到更高水平。

华为在新机柜中配置了全链路智能，所有设备都用智能开关连接。没有业务运行时，设备可以休眠，智能交换机替代传统的人工运维，降低运维成本75%左右。中兴通讯开发了PowerPliot AI节能平台，利用大数据和AI预测和优化各种节能措施和策略，从而大大降低无线网络的功耗。

江西移动通过“AI无线基站节能系统”等重大项目，建立了5G机房能耗精细化智能管理系统，利用AI和大数据技术，自动制定机房最优供电策略。结合远程智能控制技术，全网4G、5G基站合计年节电约1.04亿千瓦时，节电效率提升10%。(记者徐琪)

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