中興通訊屠嘉順：5G網(wǎng)絡(luò)能效提高10倍是可行目標(biāo)

5月21日消息（劉定洲）今年以來，隨著5G技術(shù)走向成熟，以及政策的強(qiáng)力推動(dòng)，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)入了快車道。中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通三大運(yùn)營商近期公布2020年資本開支，5G建設(shè)投資接近2000億元；5G核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、接入網(wǎng)的集采工作，也緊隨著“復(fù)工復(fù)產(chǎn)”號(hào)召迅速開啟。包括新晉運(yùn)營商中國廣電，5G建設(shè)從戰(zhàn)略層面做好了準(zhǔn)備，在一些省市啟動(dòng)了相關(guān)采購。

我國5G建設(shè)進(jìn)度可以說世界領(lǐng)先，然而也面臨一只“攔路虎”--功耗。之前就有運(yùn)營商專家指出，單個(gè)5G基站的功耗是4G基站的2-3倍。這將加重運(yùn)營商電費(fèi)負(fù)擔(dān)。

目前，在政策層面，已有不少地方政府在5G戰(zhàn)略規(guī)劃中提出了調(diào)降電費(fèi)等定向支持。在技術(shù)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(xué)家屠嘉順接受采訪時(shí)表示，5G愿景的一個(gè)重要目的就是節(jié)能，網(wǎng)絡(luò)能源效率提升10倍，遠(yuǎn)期甚至百倍。“在引入各種技術(shù)后，這一目標(biāo)能逐步實(shí)現(xiàn)。”

5G是綠色技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)三大運(yùn)營商每年網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營電費(fèi)支出共計(jì)超過千億元，能耗主要集中在基站、傳輸、數(shù)據(jù)中心等幾部分，而其中基站的電費(fèi)支出占整體網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。同時(shí)，由于5G網(wǎng)絡(luò)大量采用了電信云技術(shù)，數(shù)據(jù)中心的能耗也是一個(gè)重要方面。

盡管單純功耗看5G能耗遠(yuǎn)超4G，但不意味著5G是一種高能耗技術(shù)。某種角度看，5G作為最新一代無線技術(shù)，在節(jié)能環(huán)保上已有突出表現(xiàn)。2019年國測(cè)數(shù)據(jù)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(gè)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(gè)終端在5G網(wǎng)絡(luò)下接受同樣的信息流量，和4G網(wǎng)絡(luò)相比更加節(jié)能。根據(jù)具體場(chǎng)景不同，節(jié)能比例從幾倍到二十幾倍不等。例如在某個(gè)典型基站場(chǎng)景測(cè)算，某款5G RAN產(chǎn)品峰值功耗 900W，小區(qū)峰值速率 7Gbps，而另一款4G RAN設(shè)備峰值功耗 462W，小區(qū)峰值速率 0.2Gbps。從這點(diǎn)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(shí)現(xiàn)

盡管5G技術(shù)傳輸每比特?cái)?shù)據(jù)要更加節(jié)能，但技術(shù)進(jìn)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(duì)功耗遠(yuǎn)大于4G，降功耗降成本，是整個(gè)5G產(chǎn)業(yè)鏈的共同訴求。

屠嘉順表示，5G將是一張更綠色、更智能的網(wǎng)。5G發(fā)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(shí)現(xiàn)綠色通信的要求。5G將應(yīng)用到社會(huì)的方方面面，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的信息化、數(shù)字化，必然會(huì)帶來各個(gè)行業(yè)的實(shí)實(shí)在在效率提升和能耗降低。

同時(shí)，不僅是5G網(wǎng)絡(luò)本身的節(jié)能，包括大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能和終端節(jié)能，都是5G節(jié)能的范疇，這需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈甚至社會(huì)的努力。例如，5G對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的終端就有一個(gè)訴求，用一節(jié)電池支持10年工作，這個(gè)在應(yīng)用多項(xiàng)技術(shù)后目前看來是可以實(shí)現(xiàn)的。大型數(shù)據(jù)中心的節(jié)能前景也十分可觀。

從另一個(gè)角度看，就地利用綠色的能源給5G基站供電，引入AI調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，充分利用電網(wǎng)的容量峰谷，也是踐行綠色5G降低運(yùn)營商能源OPEX的有效手段。“引入各種技術(shù)后，5G能源效率提高10倍的目標(biāo)能逐步實(shí)現(xiàn)。同樣的技術(shù)還可以兼容4G網(wǎng)絡(luò)，其能耗也比傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大幅降低。”屠嘉順說。

有些技術(shù)的的節(jié)能成效已得到業(yè)界的普遍共識(shí)，例如5G最核心的技術(shù)之一Massive MIMO。打個(gè)比方，原來的基站和終端是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，基站的波束像個(gè)路燈，發(fā)光照射范圍很大，但只有單點(diǎn)接收，所以基站能耗高；采用Massive MIMO技術(shù)后，可以形成很窄的波束，集中輻射在一個(gè)很小的范圍，基站的信號(hào)像個(gè)手電筒直接對(duì)準(zhǔn)終端發(fā)射，能量匯聚，所以達(dá)到同樣信號(hào)強(qiáng)度的能耗大幅減少。

此外，還有一些新的節(jié)能技術(shù)將廣泛應(yīng)用于5G基站，比如數(shù)據(jù)中心式的散熱/冷卻技術(shù)，各種智能關(guān)斷、休眠喚醒、PA動(dòng)態(tài)調(diào)壓、載頻/時(shí)隙關(guān)斷技術(shù)、多網(wǎng)協(xié)同等。后續(xù)更重要的，是引入AI實(shí)現(xiàn)更智能、更高效的節(jié)能降耗。

中興通訊的5G節(jié)能實(shí)踐

作為主流的5G設(shè)備供應(yīng)商之一，中興通訊在5G節(jié)能領(lǐng)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(shù)榮獲全球移動(dòng)大獎(jiǎng)“最佳移動(dòng)技術(shù)突破獎(jiǎng)”以及“CTO選擇獎(jiǎng)”，得到業(yè)界的高度認(rèn)可。

屠嘉順介紹，中興通訊致力于構(gòu)建綠色5G，已推出中興通訊RAN綠色節(jié)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(shè)備本身的能耗，加上特有的AI節(jié)電技術(shù)，電源以及虛擬化帶來能耗降低，通過軟件和AI實(shí)現(xiàn)更智能更高效的節(jié)能降耗。AI智能節(jié)能方案在山東臨沂試商用，節(jié)電提升150%，10，000小區(qū)（約3300站點(diǎn)）每周節(jié)能超過21，000度電，年節(jié)省電費(fèi)約110萬元，網(wǎng)絡(luò)全年減少980噸碳排量。

從產(chǎn)品側(cè)來看，中興通訊兩相液冷的服務(wù)器設(shè)備，單臺(tái)每年減少碳排放96噸，突破風(fēng)冷散熱極限，同時(shí)降低80%噪音和30%能耗。5G承載獨(dú)有的3合1（FlexE、網(wǎng)絡(luò)處理器和交換）核心自研芯片，支持超低時(shí)延，實(shí)測(cè)指標(biāo)領(lǐng)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(fā)中。

從專利儲(chǔ)備來看，中興通訊綠色技術(shù)累計(jì)申請(qǐng)專利226件，其中108件獲得授權(quán)，布局歐洲、美國、西班牙等地區(qū)。

對(duì)于中興通訊產(chǎn)品的節(jié)能效果，屠嘉順?biāo)懔艘还P賬：假設(shè)中國400萬無線基站中有40%進(jìn)行5G部署，如全網(wǎng)使用中興通訊無線智能降耗方案，理論上全部建設(shè)完成后一年能節(jié)省200億度電，減少碳排1560萬噸，一共相當(dāng)于植樹7億棵。

“5G不僅不會(huì)給社會(huì)帶來環(huán)境的污染、能源的浪費(fèi)，反而通過高帶寬、低時(shí)延的特性，讓社會(huì)變得更為智能，也能為社會(huì)發(fā)展帶來更高的效率，更低的能耗。我們有理由相信，5G將會(huì)為人類帶來一個(gè)更綠色的未來。”屠嘉順表示。

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