5G基站：全产业链体系的“减碳”

2022-05-29

5G基站支持更快、更高效、更安全的公网，但从某种意义上说，它仍然是一只“电老虎”。据测算，5G单站的耗电量约为4G单站的3倍。到 2025 年，通信行业将消耗全球 20% 的电力，其中 80% 将来自基站。

截至目前，我国已建成超过115万个5G基站，占全球的70%。 “十四五”时期将是5G网络规模化建设的时期。 5G基站作为耗电大户，将通过系统化的解决方案实施绿色低碳解决方案，不仅有助于信息通信基础设施节能降碳，还能降低运营成本。企业可以节省投资成本，已经上升到国家战略层面，成为5G产业发展的主旋律。

基站节能减碳迫在眉睫

根据工信部日前印发的《“十四五”信息通信产业发展规划》，2025年每万人拥有26个5G基站，每万人拥有5个5G基站2020年我国人口。按照我国14亿人口计算，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，也是可渗透到各行业细分领域的确定性、灵活、可定制的网络，但其功耗也非常可观。虽然 5G 基站的系统容量和发射功率远高于 4G 基站，每比特功耗也明显优于 4G，但绝对能耗对于电信运营商来说仍然“不堪重负”。

“中国联通一年用电量不到200亿千瓦时，大致分布在无线网络、基础网络、数据中心三个领域。目前，三者的功耗比为7:2:1。”中国联通研究院副院长魏金武表示，“目前，5G单基站的功耗是4G基站的3到4倍。这是因为5G使用中高频段，而基站密度高于4G。”

“目前，5G基站的功耗比较高，相当于4G基站的三倍左右。但是，从每比特能耗的角度来看，5G 相比 4G 确实下降了很多。”中国移动研究院副院长黄玉红表示，“2019年5G商用之前，5G基站的功耗是目前4G网络的4~5倍。5G基站的功耗已经降低了1/4，现在5G的功耗是4G的3倍左右，未来会积极采用各种新技术。”

未来5年将是5G网络建设发展的主周期。实现5G基站等信息通信基础设施的节能减碳，不仅有助于运营商节省投资成本，也是信息通信行业产品绿色升级的重要推动力。 .

三大运营商发力“减碳”

目前，国内三大运营商已经发布了各自的“双碳”目标和行动计划。

中国电信计划“十四五”期间单位电信业务综合能耗/碳排放量下降23%以上； 4G/5G共建共享将节电450亿千瓦时以上，新建5G基站比例不一样。少于 20%；大型、超大型绿色数据中心占比超过80%。

中国移动提出，到2025年，在电信业务总量增长1.6倍的条件下，碳排放总量控制在5600万吨以内。与2020年相比，消费量和碳排放量下降20%以上。五年来，公司节电超过400亿千瓦时，同时帮助社会减排超过16亿吨。

目前，中国移动已经与一些高耗能行业紧密结合，致力于更好地推动这些行业向低碳发展方向发展。例如，中国移动正在与能源行业和电力行业做一些工作，推动电力和电网在输电、发电和用电方面的融合，以确保发电的安全生产和个人生活的便利。用电量。

中国联通表示，力争到2023年能源消费总量增长达到峰值，到2028年提前达到碳排放峰值。截至2021年6月，中国联通与中国电信共建共享46万5G基站和4G基站共计46万个，每年节电超过117亿千瓦时，为双方节省投资超过1000亿元。在中国电信与中国联通共建共享的过程中，涌现出一大批创新解决方案。

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基站耗能高，电池放电保护持续时间会缩短，但5G网络的整体可靠性，特别是在供电可靠性方面，还没有达到4G的水平。 “通信局站供电系统设计规范现已成为国家标准，目前基站建设和供电均按照现有标准进行。一旦广泛与行业应用相结合，可靠性对5G基站的要求会很高，标准要相应制定。动态的，”他说。

系统性减碳成效显着

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基站的节能减碳需要包括全产业链在内的全产业链共同努力运营商、设备制造商和芯片制造商。

“5G基站节能的三个关键点是设备级、站点级和网络级节能。”中信移动网络产品线总裁邓宏伟告诉记者。

具体来说，首先通过优化设备的硬件设计，改进生产工艺，以及设备的集成化，达到降低基站设备基础能耗，不断提高能源利用率的目的基站设备的实现。

中信移动采用高效GaN材料+优化的DPD算法等多种方式优化AAU散热和高集成度、高科技，提升整机功耗，降低5G产品整体功耗。在设备级节能的基础上，推出多频多制式的集成产品，实现高集成、大容量的极简站点，可以简化天空，降低部署和维护成本。中兴通讯自研7nm芯片，基站设备体积缩小至18升，重量也减少了近一半，仅重20公斤基站能耗管理系统，功耗也随着体积而降低。

其次，对于所有站点，要根据实际情况调整运行状态，从子帧、通道关闭、深度休眠等方面开展软件节能方案的研究，以便实现节能目标。

根据目前当地5G用户分布和终端使用情况，洛阳联通针对已接入的3个不同基站射频单元设备（AAU），在不同时间段定期开启空载深度睡眠功能到网络，从而实现智能基站设备能耗控制的目的；爱立信开发了潮汐功放技术，可以动态调节PA电压，并根据业务量的高低通过硬件算法实时自动优化功耗。射频单元整体功耗降低20%，基站整体功耗降低15%左右。

此外，从多网协同的角度，人工智能、大数据等新一代信息技术将辅助智能节能解决方案的研究，将基站的节能推向更高水平。

华为在新机柜中配置了全链路智能，所有设备都与智能交换机相连。无业务运行时，设备可以休眠，智能交换机替代传统人工运维，成本降低约75%。 % 的运营和维护成本；中兴通讯开发了人工智能节能平台，利用大数据和人工智能预测和优化各种节能措施和节能策略的应用，最大限度地降低无线网络功耗。

江西移动通过开展“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，利用人工智能和大数据技术自动制定最优机房功率供电策略，结合远程智能控制技术，全网4G、5G基站全年节电约1.4亿千瓦时，节电效率提升10%。