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2020/5/21 10:51

中興通訊屠嘉順:5G網絡能效提高10倍是可行目標

C114通信網  劉定洲

C114訊 5月21日消息(劉定洲)今年以來,隨著5G技術走向成熟,以及政策的強力推動,5G網絡建設進入了快車道。中國移動、中國電信、中國聯通三大運營商近期公布2020年資本開支,5G建設投資接近2000億元;5G核心網、承載網、接入網的集采工作,也緊隨著“復工復產”號召迅速開啟。包括新晉運營商中國廣電,5G建設從戰略層面做好了準備,在一些省市啟動了相關采購。

我國5G建設進度可以說世界領先,然而也面臨一只“攔路虎”--功耗。之前就有運營商專家指出,單個5G基站的功耗是4G基站的2-3倍。這將加重運營商電費負擔。

目前,在政策層面,已有不少地方政府在5G戰略規劃中提出了調降電費等定向支持。在技術層面,也有很大空間可以挖。日前C114特策《綠色5G》專題,中興通訊NFV/SDN首席科學家屠嘉順接受采訪時表示,5G愿景的一個重要目的就是節能,網絡能源效率提升10倍,遠期甚至百倍。“在引入各種技術后,這一目標能逐步實現。”

5G是綠色技術

據統計,國內三大運營商每年網絡運營電費支出共計超過千億元,能耗主要集中在基站、傳輸、數據中心等幾部分,而其中基站的電費支出占整體網絡能耗的80%以上。同時,由于5G網絡大量采用了電信云技術,數據中心的能耗也是一個重要方面。

盡管單純功耗看5G能耗遠超4G,但不意味著5G是一種高能耗技術。某種角度看,5G作為最新一代無線技術,在節能環保上已有突出表現。2019年國測數據表明,5G單站功耗是4G單站的2.5~3.5倍,基站功耗增加是5G功耗增加的主要原因,但是單站的流量也上升了幾十倍。

“從一個比較公平的角度看,每比特流量占用的功耗,5G相比4G是顯著下降的,同樣一個終端在5G網絡下接受同樣的信息流量,和4G網絡相比更加節能。根據具體場景不同,節能比例從幾倍到二十幾倍不等。例如在某個典型基站場景測算,某款5G RAN產品峰值功耗 900W,小區峰值速率 7Gbps,而另一款4G RAN設備峰值功耗 462W,小區峰值速率 0.2Gbps。從這點可以看出,雖然5G基站整體消耗電量似乎比4G多,但是在能源效率上卻是4G的17倍左右。”屠嘉順指出。

能效提高10倍可實現

盡管5G技術傳輸每比特數據要更加節能,但技術進步和需求共振需要5G提高更高的速率、傳輸更大的流量。目前5G的絕對功耗遠大于4G,降功耗降成本,是整個5G產業鏈的共同訴求。

屠嘉順表示,5G將是一張更綠色、更智能的網。5G發展,綠色先行,包括Massive MIMO、D2D、VLC可見光通信以及光伏等綠色能源,是綠色5G的核心,皆可實現綠色通信的要求。5G將應用到社會的方方面面,促進整個行業的信息化、數字化,必然會帶來各個行業的實實在在效率提升和能耗降低。

同時,不僅是5G網絡本身的節能,包括大型數據中心節能和終端節能,都是5G節能的范疇,這需要整個產業鏈甚至社會的努力。例如,5G對于物聯網的終端就有一個訴求,用一節電池支持10年工作,這個在應用多項技術后目前看來是可以實現的。大型數據中心的節能前景也十分可觀。

從另一個角度看,就地利用綠色的能源給5G基站供電,引入AI調度網絡,充分利用電網的容量峰谷,也是踐行綠色5G降低運營商能源OPEX的有效手段。“引入各種技術后,5G能源效率提高10倍的目標能逐步實現。同樣的技術還可以兼容4G網絡,其能耗也比傳統的4G網絡設備大幅降低。”屠嘉順說。

有些技術的的節能成效已得到業界的普遍共識,例如5G最核心的技術之一Massive MIMO。打個比方,原來的基站和終端是點對點通信,基站的波束像個路燈,發光照射范圍很大,但只有單點接收,所以基站能耗高;采用Massive MIMO技術后,可以形成很窄的波束,集中輻射在一個很小的范圍,基站的信號像個手電筒直接對準終端發射,能量匯聚,所以達到同樣信號強度的能耗大幅減少。

此外,還有一些新的節能技術將廣泛應用于5G基站,比如數據中心式的散熱/冷卻技術,各種智能關斷、休眠喚醒、PA動態調壓、載頻/時隙關斷技術、多網協同等。后續更重要的,是引入AI實現更智能、更高效的節能降耗。

中興通訊的5G節能實踐

作為主流的5G設備供應商之一,中興通訊在5G節能領域已有豐厚積累。以大幅提升5G天線能量效率的Massive MIMO來說,中興通訊早在2016年即以此技術榮獲全球移動大獎“最佳移動技術突破獎”以及“CTO選擇獎”,得到業界的高度認可。

屠嘉順介紹,中興通訊致力于構建綠色5G,已推出中興通訊RAN綠色節能解決方案。該方案從器件開始,采用新材料和新工藝降低設備本身的能耗,加上特有的AI節電技術,電源以及虛擬化帶來能耗降低,通過軟件和AI實現更智能更高效的節能降耗。AI智能節能方案在山東臨沂試商用,節電提升150%,10,000小區(約3300站點)每周節能超過21,000度電,年節省電費約110萬元,網絡全年減少980噸碳排量。

從產品側來看,中興通訊兩相液冷的服務器設備,單臺每年減少碳排放96噸,突破風冷散熱極限,同時降低80%噪音和30%能耗。5G承載獨有的3合1(FlexE、網絡處理器和交換)核心自研芯片,支持超低時延,實測指標領先同行60%,功耗比同行低17%。此外,中興通訊自研的7nm基站芯片相比以往的方案能夠成倍地降低每比特處理功耗,5nm芯片也在緊鑼密鼓的開發中。

從專利儲備來看,中興通訊綠色技術累計申請專利226件,其中108件獲得授權,布局歐洲、美國、西班牙等地區。

對于中興通訊產品的節能效果,屠嘉順算了一筆賬:假設中國400萬無線基站中有40%進行5G部署,如全網使用中興通訊無線智能降耗方案,理論上全部建設完成后一年能節省200億度電,減少碳排1560萬噸,一共相當于植樹7億棵。

“5G不僅不會給社會帶來環境的污染、能源的浪費,反而通過高帶寬、低時延的特性,讓社會變得更為智能,也能為社會發展帶來更高的效率,更低的能耗。我們有理由相信,5G將會為人類帶來一個更綠色的未來。”屠嘉順表示。

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