三大發力點做實5G基站節能

5G基站支撐起一張速度更快、效率更高、安全性更好的公共網絡。截至目前，我國已建成5G基站超過115萬個，佔全球70%。“十四五”時期將是5G網絡的大規模建設期，5G基站作為耗電大户，通過系統性解決方案踐行綠色低碳，不僅有助於信息通信基礎設施節能減碳，還能夠降低運營商投資成本，更被上升至國家戰略高度，成為5G行業發展的主旋律。

基站節能減碳迫在眉睫

根據近日工信部發布的《“十四五”信息通信行業發展規劃》，2025年每萬人將擁有5G基站26座，2020年我國每萬人擁有5G基站5座。按照我國14億人口測算，2025年將建成5G基站不少於360萬座。

5G不光是一張面向公眾的消費級網絡，更是能深入行業細分領域的、具有確定性的、靈活可定製化的網絡，但其耗電量也非常可觀。儘管5G基站的系統容量和發射功率遠超過4G基站，每比特的功耗顯著好於4G，但絕對能耗仍然讓電信運營商們“吃不消”。

“中國聯通一年耗電不到200億度，大致分佈在三個方面：無線網絡、基礎網絡、數據中心，目前這三者之間的耗電比例是7∶2∶1。”中國聯通研究院副院長魏進武説，“目前5G單基站的功耗是4G基站的3～4倍，這是因為5G採用了中高頻段，基站的密度比4G大。”

“目前5G基站的功耗比較高，相當於4G基站的3倍左右，但是從每比特耗能這個指標看，5G比4G其實已經下降了很多。”中國移動研究院副院長黃宇紅説，“2019年5G商用之前，5G基站的功耗是4G現網的4～5倍，通過新的基站設計、高集成度的基站建設、新材料的應用、新器件和新功能的改進，已經使5G基站功耗降低了1/4，現在5G是4G功耗的3倍左右，後續還會積極採用各種新的技術。”

未來5年是5G網絡建設和發展的主週期，實現5G基站等信息通信基礎設施的節能減碳，不僅能夠幫助運營商節省投資成本，更是信息通信行業產品綠色升級的重要驅動力。

三大電信運營商發力減碳

目前，國內三大運營商均發佈了各自雙碳目標和行動計劃。

中國電信計劃在“十四五”期間實現單位電信業務總量綜合能耗/碳排放下降23%以上；4G/5G共建共享節電量超450億度，新建5G基站節電比例不低於20%；大型、超大型綠色數據中心佔比超過80%。

中國移動提出，2025年在電信業務總量增加1.6倍的情況下，碳排放總量控制在5600萬噸以內的目標，到2025年，單位電信業務總量綜合能耗/碳排放較2020年降幅均超過20%，5年企業自身節電量超400億度，同時助力社會減排量超過16億噸。

目前，中國移動已經與一些高能耗行業緊密結合起來，致力於更好地推動這些行業向低碳化發展。例如中國移動與能源行業和電力行業正在做的一些工作，在輸電、發電和用電方面，推動電、網結合，確保發電的生產安全和個人用電的便利性。

中國聯通表示，力爭到2023年能源消費總量增幅達到峯值，到2028年碳排放總量提前達峯。截至2021年7月，中國聯通與中國電信共建共享5G基站已經達到47.8萬站，每年可節約用電117億度以上，為雙方累計節省投資超過千億元。在中國電信和中國聯通共建共享過程中，湧現出大量的創新性解決方案。

中訊郵電諮詢設計院電源與節能研究部主任朱清峯指出，因為5G基站能耗高，蓄電池的放電保障時長變短，但5G網絡整體的可靠性，特別是在供電可靠性方面，目前還沒有達到4G的水平。“通信局站供電系統的設計規範現為國家標準，目前的基站建設供電按照現有標準進行，一旦廣泛地與行業應用結合起來，對5G基站可靠性要求就高了，標準還應對應做出動態性變化。”他説。

系統性減碳已取得顯著成效

由於基站內涉及集成射頻模塊、基帶模塊、天線模塊等複雜的軟硬件設施，因此5G基站的節能減碳需要運營商、設備商、芯片廠商等全產業鏈的共同努力。

“5G基站節能三大着力點指向設備級、站點級和網絡級節能。”中信科移動運營商網絡產品線總裁鄧鴻威對記者説。

具體來説，首先通過優化設備硬件設計、改進生成工藝、設備集成度等手段，達到降低基站設備基礎能耗、不斷提高基站設備能源利用率的目的。

中信科移動採用高功效GaN材料+優化DPD算法與多重手段優化AAU散熱和高集成高工藝提升整機功耗，實現5G產品的整體功耗的下降。並在設備級節能的基礎上，推出了多頻多制式合一產品，實現高集成、大容量的極簡站點，降低部署和維護的成本。中興自研的7nm芯片使其基站設備縮小到18升，重量也減少了近一半，只有20公斤重，功耗也隨着體積同步降低。

其次，對於所有站點來講，需要根據實際情況調整運營狀態，從亞幀、通道關斷及深度休眠等方面開展軟件節能方案研究，由此達到節能目標。

洛陽聯通根據當地目前的5G用户分佈和終端使用狀況，對已經入網的3種不同基站射頻單元設備（AAU），分不同時段定時開啓空載狀態下的深度休眠功能，從而實現智能化基站設備能耗管控的目的；愛立信研發了潮汐功放技術能動態調整PA電壓，根據業務量的高低，自動通過硬件算法即時優化功耗，根據實驗結果，在典型業務負荷時，該技術可以讓基站射頻單元整機功耗降低20％，基站整體功耗降低約15％。

此外，從多網協作角度，AI、大數據等新一代信息技術將輔助開展智能節能方案研究，讓基站節能更上一個台階。

華為在新機櫃裏配置了全鏈路智能，給所有設備都連上了智能開關，當沒有業務跑的時候，設備可以休眠，而且智能開關代替了傳統人力運維，降低了約75%的運維成本；中興通訊開發了PowerPliot AI節能平台，通過大數據和AI對各種節能措施和節能策略進行應用預測和優化，較大程度降低無線網絡功耗。

通過開展“AI無線基站節能系統”等重大項目攻關，目前江西移動已建立5G機房能耗精細化智能管理體系，運用AI和大數據技術自動制定最優機房供電策略，結合遠程智能控制技術，全網4G、5G基站全年累計節電約1.04億度，節電效率提升10%。（記者 齊旭）