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中国移动构建节能5G网络,助力“绿色低碳”社会


时间:2022-06-22  来源:  作者:  点击次数:


世界通信网消息(CWW)近年来,随着5G建设的稳步推进,5G基站数量急剧增加。5G基站速度快,时延低,但功耗成为一个不可忽视的问题。数据显示,2019年5G商用初期,5G基站功耗接近现网4G的4倍。通过新基站设计、高集成度基站建设、新材料应用、新器件改进和新功能,目前5G功耗仍是4G的3倍左右。

功耗大、数量多是5G基站节能减排的主要障碍。003010提出2025年每万人拥有26个5G基站。按照中国14亿人口计算,2025年将建设不少于360万个5G基站。据中国商业产业研究院预测,以360万个5G基站计算,需要2847万吨标准煤,二氧化碳排放量高达7459万吨。可见,5G网络的节能对于“减碳”非常重要。

中国移动致力于5G节能产品和解决方案的研究。

根据GSMA公布的数据,全球运营商的能耗主要来自无线网络(73%)、核心网和传输网(13%)、数据中心(9%)和其他管理运营(5%)。无线网络的能耗由四部分组成:第一是无线主设备的功耗,约占50%;其次是机房的散热和功耗,约占40%;第三是功率损耗和用电量,约占7%;四是交通运输等其他类型的能源消耗,约占3%。

降低5G能耗需要材料、器件、能源、设备、设施、应用等5G基站上下游企业的共同努力。以5G主设备节能为例,需要从器件源头推动氮化镓工艺的成熟,再由设备厂商优化功放结构和设计,将功放效率从35%提升到49%;推动数字设备集成度翻倍,功耗降低40%;引导材料行业研发仿生散热技术和相变散热技术,提高器件散热效率;通过子帧静默、深度休眠、浅层休眠、宏微协同休眠等节能技术的规模化应用,降低网络使用能耗。推广液冷技术,通过配套产业提升散热效率;推动行业不断提高清洁能源的转换效率,降低能源设备的体积和重量,有利于清洁能源在全网的大规模推广。

为持续降低5G网络能耗,中国移动开展了主设备节能、散热节能、特殊场景节能等研究工作。在主设备节能方面,中国移动研究推广了极端休眠节能技术,预计AAU能耗小于10W使用后;同时,推动调湿材料的研究和使用,确保当设备能耗过低时,设备的可靠性不会受到结露的影响;提高射频单元功放效率的研究,期望提高功放效率5%以上。在主设备散热方面,中国移动研究推广了BBU液冷方案,提高设备散热能力,同时通过自然冷却技术降低机房空调功耗。在特殊场景方面,针对室内场景,中国移动的研究基于智能头端和通感一体化方案,实现人走灯灭,人来灯亮;针对高铁场景,研究智能调度方案,实现“包递”节能。

技术创新、节能平台研发和cl引入

另一方面,中国移动自主研发的智能节能平台,基于全场景协同和微服务分层框架技术,解决了5G节能功能部署效率低的问题,支持以AI智能预测技术为核心的5G动态节能策略,实现了节能功能的灵活优化部署,可节省5%以上的网络能耗。目前已推广至全国近20个省份的现有网络环境,并成功入选工信部《“十四五”信息通信行业发展规划》。

在节能降碳方面,中国移动引入清洁能源,简化网络改造,提高机房能源利用效率。

第一,引入清洁能源:提高风能、光伏等可再生能源的应用比例,因地制宜部署“零碳”/低碳基站,通过市场化交易促进绿色电力的引入,逐步提高绿色电力的使用比例。日前,中国移动在北京玉泉营桥附近建设了5G绿色节能示范站,利用现有物业资源,在机房顶部安装太阳能电池板,通过光伏模块和整流模块混合插入,实现站内太阳能和市电混合供电。该站日平均发电量10~30度,年平均发电量6000左右。

度,年等效减排CO₂约5.9吨。

二是网络极简化改造:通过极简网络,降低机房使用及空调耗电。极简网络是指以CRAN架构为基础,通过载频的精简优化、无线设备的资源整合、配套电源的上塔改造等举措,实现基站设备和电源配套简化,降低机房使用或机房空调散热的耗电。目前中国移动已在湖南、海南、浙江等地开展了试点工作,根据机房规模不同,每站点每年可节约4000~10000度电不等。中国移动计划在全网开展大范围极简试点行动,预期节电规模非常可观。

绿色5G基站对可持续发展具有重要意义

当前,全社会的数智化需求非常旺盛,DICT行业正处于快速发展期。未来,5G商用建设规模和功耗仍将持续增长:一方面是数量的增长,根据《“十四五”信息通信行业发展规划》,到2025年中国5G基站数将超过360万;随着5G与行业的融合深入,预计5G基站数量将更多。另一方面,现阶段5G商用频率主要采用Sub-6GHz中低频段,后续随着毫米波基站以及5G演进基站的部署,基站设备复杂度升高,带来组网复杂度增加及设备整体数量增长,造成更高的全网功耗。因此,全社会迫切需要尽早实现绿色5G基站,既能降低运营商5G网络运营成本,进而降低全社会使用5G成本,促进5G网络的持续发展;也能为全社会实现绿色节能树立典范,具有重要的社会价值。

此外,未来6G网络需要支持更高的速率,将采用太赫兹、可见光等更高频段,对基站材料、器件、芯片的能耗提出更高的要求,绿色5G基站也将为6G技术研究、标准制定等奠定技术和产业基础。


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