04.03 90%的運營商擔憂5G基站能耗

Lightreading報道稱，不久前一位運營商高管表示，5G基站能耗是4G基站的3倍，這將帶來成倍上升的運營支出。

也許這位高管意在催促設備商進一步降低基站能耗吧。

據調研機構EJL Wireless Research透露，5G基站能耗上升，部分原因是引入了Massive MIMO技術，4G基站主要採用4T4R MIMO技術，而5G基站將採用64T64R MIMO，這將增加基站總功耗。

為此，有些運營商不得不在新技術與能耗之間做權衡，甚至降階引入Massive MIMO技術，比如，韓國運營商採用了32T32R MIMO來部署5G。

最近，來自451 research的一份調查結果顯示，超過90%的運營商認為5G時代將帶來更高的能耗成本，並對節能技術超感興趣。

451 research預測，到2026年，5G可能會使網絡能耗增加150%至170%，增幅最大的是宏基站和數據中心。

基站能耗，過去是行業的小秘密，如今隨著5G進入部署初期，也被擺上檯面了。

5G能耗面臨怎樣的挑戰?如何應對?

一、挑戰

1. 能效跑不贏bit增長

什麼是能效?

就是設備功耗與產出的數量流量之間的比值。

隨著技術進步，網絡能效在不斷提升，據《愛立信2015年移動報告》顯示，4G時代網絡數據流量增長了13倍，但網絡整體能耗僅增長了40%。

但遺憾的是，bit的增長速度比能效提升速度更快，導致總功耗在不斷上升。

據統計到2018年底，全球60億移動寬帶用戶每月消費27EB數據流量，預計到2024年每月將消費130EB數據流量。

為了應對數據流量如海嘯般湧來，網絡必須引入更多頻譜資源、更多的基站、更先進的Massive MIMO技術來提升網絡容量，但這必然會消耗更多的電力，增加OPEX支出。

2. 電費支出昂貴

據統計，電費支出佔據運營商運營開支的15%-30%，在移動通信網絡中，80%的電費支出來源於廣泛分佈的基站。

如今，流量資費越來越便宜，但電費等能源成本越來越高，同時，過去幾十年受益於摩爾定律，能效每十年提升100倍，但這一速度正在放緩，面向未來不斷狂增的流量需求，運營商必將越來越關注電費開支。

3. 能源浪費大

我們的移動網絡， 30%的基站承載了80%的網絡流量，其餘70%的基站僅承載了20%的網絡流量，但這些70%的“閒基站”依然要消耗大量的電力，比如即使是空閒狀態也要不停的發射系統廣播信號。

除了在地理位置上流量分佈不均，在一天中的不同時段也是如此，繁忙時段網絡非常擁擠，而空閒時段(比如深夜)網絡流量極低，從而拉低了網絡整體能效。

此外，2/3/4/5G系統共存，老設備、老技術能耗較高，也會拉低網絡整體能效。

二、應對

1. Small cells

由於無線信號在傳播時射束髮散，信號能量會快速衰減，該衰減與傳播距離相關，傳播距離越遠，衰減越大，因此，對於傳統宏基站，動輒覆蓋1公里，其總功耗主要來源於功放等傳輸功耗。

而對於小基站(Small cells)，發射功率低(比宏基站約低10倍)，覆蓋範圍小，傳輸功耗大幅降低，且多分佈於數據流量集中區域，因此，小基站具有更低的每bit能耗。

未來5G時代，小基站將大量引入，有助於提升5G網絡總體能效。不過，如前所述，由於5G時代流量暴增，小基站越來越密集，網絡整體能耗上升不可避免。

2. Massive MIMO

Massive MIMO通過波束賦形技術使信號能量更集中，提升了覆蓋範圍和容量，這將大幅提升能量輻射效率，降低基站傳輸功耗。

儘管目前Massive MIMO天線的總功耗比4G更高，但若跑滿容量，其每bit平均能耗遠遠低於4G時代。

3. 智能能耗管理

為了解決流量分佈不均而導致網絡總體能效低，過去我們在小區負荷較低時，通過關斷部分功放、MIMO通道、載波等來節省能耗。

但若依靠人工判斷、操作，不但工作量大，而且擔心對業務產生影響。

5G+AI時代，網絡需要智能化、系統級的能耗管理技術，利用機器學習算法對歷史數據進行訓練，找出規律和模型，對小區進行實時業務預測，再根據小區的負荷狀態自動關閉或開啟載波、Massive MIMO功放、射頻通道等，並同時對網絡性能指標進行實時監控，以保證在不影響網絡性能的前提下實現自動化能耗管理。

此外，芯片性能提升、更先進的散熱技術、基於軟件化/虛擬化的網絡升級等也將助力網絡提升能效。

總之，面向未來萬物智聯時代海量流量需求，5G需進一步大幅降低每bit的平均能耗。

過去，有設備商因為基站太耗電而被搬遷，相信在5G時代，各大設備商提供的節能技術也必將成為關鍵競爭力。