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(wǎng)絡。截至目前，我國已建成5G基站超過115萬個，占全球70%。
“十四五”時期將是5G網(wǎng)絡的大規(guī)模建設期，5G基站作為耗電大戶，通過系統(tǒng)性解決方案踐行綠色低碳，不僅有助于信息通信基礎設施節(jié)能減碳，還能夠降低運營商投資成本，更被上升至國家戰(zhàn)略高度，成為5G行業(yè)發(fā)展的主旋律。
基站節(jié)能減碳迫在眉睫
根據(jù)近日工信部發(fā)布的《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)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基站不少于360萬座。
5G不光是一張面向公眾的消費級網(wǎng)絡，更是能深入行業(yè)細分領域的、具有確定性的、靈活可定制化的網(wǎng)絡，但其耗電量也非常可觀。
盡管5G基站的系統(tǒng)容量和發(fā)射功率遠超過4G基站，每比特的功耗顯著好于4G，但絕對能耗仍然讓電信運營商們“吃不消”。
“中國聯(lián)通一年耗電不到200億度，大致分布在三個方面：無線網(wǎng)絡、基礎網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心，目前這三者之間的耗電比例是7∶2∶1。”中國聯(lián)通研究院副院長魏進武說，“目前5G單基站的功耗是4G基站的3～4倍，這是因為5G采用了中高頻段，基站的密度比4G大。”
“目前5G基站的功耗比較高，相當于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(jīng)下降了很多。”
中國移動研究院副院長黃宇紅說，“2019年5G商用之前，5G基站的功耗是4G現(xiàn)網(wǎng)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(jīng)使5G基站功耗降低了1/4，現(xiàn)在5G是4G功耗的3倍左右，后續(xù)還會積極采用各種新的技術。”
未來5年是5G網(wǎng)絡建設和發(fā)展的主周期，實現(xiàn)5G基站等信息通信基礎設施的節(jié)能減碳，不僅能夠幫助運營商節(jié)省投資成本，更是信息通信行業(yè)產(chǎn)品綠色升級的重要驅動力。
三大電信運營商發(fā)力減碳
目前，國內三大運營商均發(fā)布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(xiàn)單位電信業(yè)務總量綜合能耗/碳排放下降23%以上；4G/5G共建共享節(jié)電量超450億度，新建5G基站節(jié)電比例不低于20%；
大型、超大型綠色數(shù)據(jù)中心占比超過80%。
中國移動提出，2025年在電信業(yè)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(yè)務總量綜合能耗/碳排放較2020年降幅均超過20%，5年企業(yè)自身節(jié)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(jīng)與一些高能耗行業(yè)緊密結合起來，致力于更好地推動這些行業(yè)向低碳化發(fā)展。
例如中國移動與能源行業(yè)和電力行業(yè)正在做的一些工作，在輸電、發(fā)電和用電方面，推動電、網(wǎng)結合，確保發(fā)電的生產(chǎn)安全和個人用電的便利性。
中國聯(lián)通表示，力爭到2023年能源消費總量增幅達到峰值，到2028年碳排放總量提前達峰。截至2021年7月，中國聯(lián)通與中國電信共建共享5G基站已經(jīng)達到47.8萬站，每年可節(jié)約用電117億度以上，為雙方累計節(jié)省投資超過千億元。在中國電信和中國聯(lián)通共建共享過程中，涌現(xiàn)出大量的創(chuàng)新性解決方案。
中訊郵電咨詢設計院電源與節(jié)能研究部主任朱清峰指出，
因為5G基站能耗高，蓄電池的放電保障時長變短，但5G網(wǎng)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(tǒng)的設計規(guī)范現(xiàn)為國家標準，目前的基站建設供電按照現(xiàn)有標準進行，一旦廣泛地與行業(yè)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(tài)性變化。”他說。
系統(tǒng)性減碳已取得顯著成效
由于基站內涉及集成射頻模塊、基帶模塊、天線模塊等復雜的軟硬件設施，因此5G基站的節(jié)能減碳需要運營商、設備商、芯片廠商等全產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。
“5G基站節(jié)能三大著力點指向設備級、站點級和網(wǎng)絡級節(jié)能。”中信科移動運營商網(wǎng)絡產(chǎn)品線總裁鄧鴻威對記者說。
具體來說，首先通過優(yōu)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。
中信科移動采用高功效GaN材料+優(yōu)化DPD算法與多重手段優(yōu)化AAU散熱和高集成高工藝提升整機功耗，實現(xiàn)5G產(chǎn)品的整體功耗的下降。并在設備級節(jié)能的基礎上，
推出了多頻多制式合一產(chǎn)品，實現(xiàn)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，功耗也隨著體積同步降低。
其次，對于所有站點來講，需要根據(jù)實際情況調整運營狀態(tài)，從亞幀、通道關斷及深度休眠等方面開展軟件節(jié)能方案研究，由此達到節(jié)能目標。
洛陽聯(lián)通根據(jù)當?shù)啬壳暗?G用戶分布和終端使用狀況，對已經(jīng)入網(wǎng)的3種不同基站射頻單元設備（AAU），分不同時段定時開啟空載狀態(tài)下的深度休眠功能，
從而實現(xiàn)智能化基站設備能耗管控的目的；愛立信研發(fā)了潮汐功放技術能動態(tài)調整PA電壓，根據(jù)業(yè)務量的高低，自動通過硬件算法實時優(yōu)化功耗，根據(jù)實驗結果，在典型業(yè)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(wǎng)協(xié)作角度，AI、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術將輔助開展智能節(jié)能方案研究，讓基站節(jié)能更上一個臺階。
華為在新機柜里配置了全鏈路智能，給所有設備都連上了智能開關，當沒有業(yè)務跑的時候，設備可以休眠，而且智能開關代替了傳統(tǒng)人力運維，降低了約75%的運維成本；中興通訊開發(fā)了PowerPliot AI節(jié)能平臺，通過大數(shù)據(jù)和AI對各種節(jié)能措施和節(jié)能策略進行應用預測和優(yōu)化，較大程度降低無線網(wǎng)絡功耗。
通過開展“AI無線基站節(jié)能系統(tǒng)”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(shù)據(jù)技術自動制定最優(yōu)機房供電策略，
結合遠程智能控制技術，全網(wǎng)4G、5G基站全年累計節(jié)電約1.04億度，節(jié)電效率提升10%。
