節(jié)能是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐。5G等新一代信息技術(shù)的加速發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色發(fā)展提供了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的技術(shù)手段，已成為推動(dòng)社會(huì)節(jié)能減排的重要引擎。

我國(guó)5G牌照發(fā)放至今3年來(lái)，5G商用發(fā)展迅猛，5G與其他ICT技術(shù)的融合對(duì)千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能成效初顯，新業(yè)態(tài)、新模式不斷得到探索，助力數(shù)字經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢(shì)頭。5G加速了各行各業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程,促進(jìn)了全社會(huì)的節(jié)能減排,其自身也亟需走向綠色低碳——5G單比特能耗是4G的1/5,峰值速率卻增長(zhǎng)了20倍,5G網(wǎng)絡(luò)整體能耗高于4G，5G基站的耗電和成本高廣受關(guān)注。根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù)，通信網(wǎng)絡(luò)的能耗成本（電費(fèi)）占運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)支出（OPEX）高達(dá)20%~40%。在我國(guó)“雙碳”目標(biāo)下，5G節(jié)能減排迫在眉睫，亟需加快研究5G網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)，探索5G網(wǎng)絡(luò)綠色發(fā)展之路。

“軟硬兼施”構(gòu)建綠色5G

5G并非“天生的電老虎”，其單位比特功耗比4G低80％，但隨著通信運(yùn)營(yíng)商加大5G基站建設(shè)，5G基站數(shù)量大幅增加，數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)，整體功耗是4G基站的2.5~3.5倍?！耙苿?dòng)運(yùn)營(yíng)商的主要能耗在于無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，也就是無(wú)線(xiàn)基站。產(chǎn)業(yè)界的研究顯示，由于基站數(shù)量巨大，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的能耗可能會(huì)達(dá)到全網(wǎng)能耗的70%左右?！盨A無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域高級(jí)分析師楊光在接受記者采訪時(shí)表示。

而在中國(guó)社科院數(shù)量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所能源教研室主任劉強(qiáng)看來(lái)，5G目前處于規(guī)模建設(shè)期，5G網(wǎng)絡(luò)不僅是人與人的連接，更是延展至人與物、物與物的連接，如此一來(lái)5G的能耗增加自然非常顯著。劉強(qiáng)表示：“除了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心及其他管理運(yùn)營(yíng)方面的能耗，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)本身也有間接的能耗，比如鋼鐵、水泥等，基站、機(jī)房等基礎(chǔ)設(shè)施的搭建也會(huì)產(chǎn)生間接的能耗。此外還要應(yīng)對(duì)6G、馬斯克提出的‘星鏈計(jì)劃’等或與5G形成競(jìng)爭(zhēng)局面，也可能帶來(lái)能耗的劇增?！?/p>

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，多頻多制式網(wǎng)絡(luò)將長(zhǎng)期共存。那么如何幫助運(yùn)營(yíng)商在滿(mǎn)足性能的基礎(chǔ)上降低網(wǎng)絡(luò)能耗？相關(guān)專(zhuān)家指出，首先，需要把多頻技術(shù)引入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)設(shè)備支持多個(gè)頻段，并實(shí)現(xiàn)頻段間動(dòng)態(tài)功率共享，可大大提升能效。其次，需要引入多天線(xiàn)技術(shù)。通過(guò)多天線(xiàn)技術(shù)，可大幅提升基站覆蓋能力，減少基站數(shù)量，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫全面覆蓋。通過(guò)這些方式，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)能耗得以降低。

針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)能耗大的問(wèn)題，需要業(yè)界加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的研究以不斷降低設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的能耗。對(duì)此，信通院專(zhuān)家指出，目前根據(jù)產(chǎn)業(yè)界的共識(shí)，業(yè)內(nèi)普遍采用設(shè)備級(jí)、站點(diǎn)級(jí)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)三級(jí)架構(gòu)開(kāi)展節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)評(píng)價(jià)體系研究。

設(shè)備級(jí)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)包括硬件節(jié)能和軟件節(jié)能兩部分。如中國(guó)電信在5G硬件上，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈采用新材料、新架構(gòu)和提高集成度等方法，進(jìn)一步降低基站基礎(chǔ)功耗；在5G軟件功能上，采用符號(hào)關(guān)斷、載波關(guān)斷、通道關(guān)斷以及深度休眠等方法，不斷提升軟件節(jié)能的精細(xì)化、智能化水平，持續(xù)降低基站運(yùn)行功耗。

站點(diǎn)級(jí)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)主要針對(duì)與主設(shè)備一起構(gòu)成站點(diǎn)的空調(diào)、電源等配套設(shè)施的節(jié)能。目前主要通過(guò)探索新型無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)配套設(shè)施能耗的降低。例如，中國(guó)移動(dòng)通過(guò)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界合作伙伴研發(fā)基站高能效材料、新器件、新結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)5G單站功耗相比商用初期下降約35%，接近4G的2.5倍；開(kāi)展節(jié)能動(dòng)態(tài)調(diào)壓、BBU休眠和池化的探索與驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)亞幀靜默、通道靜默、淺層休眠、深度休眠等節(jié)能功能的規(guī)模部署和性能優(yōu)化，基于業(yè)務(wù)負(fù)荷進(jìn)行5G基站器件休眠，實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷場(chǎng)景節(jié)電10%~30%，極低負(fù)荷場(chǎng)景節(jié)電超過(guò)50%。

“基站的配套設(shè)備，比如空調(diào)，也往往是能耗大戶(hù)，通過(guò)采用新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、新的散熱設(shè)計(jì)等，也可以降低基站運(yùn)行對(duì)環(huán)境溫度的要求，從而降低空調(diào)能耗。”楊光表示。

網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)則是通過(guò)結(jié)合人工智能算法開(kāi)展多網(wǎng)協(xié)作。網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)緊密相關(guān)，通過(guò)在網(wǎng)管端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)識(shí)別多頻多模網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下覆蓋小區(qū)及容量小區(qū)，進(jìn)行適時(shí)小區(qū)靜默和喚醒，可以有效達(dá)到節(jié)能的效果。

“需要從網(wǎng)絡(luò)角度考慮整體的網(wǎng)絡(luò)能耗，比如可以利用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量的波動(dòng)性，在業(yè)務(wù)低谷時(shí)期，在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋的前提下，適當(dāng)關(guān)斷一部分載波甚至關(guān)斷一部分基站，可以顯著降低網(wǎng)絡(luò)能耗。另外，盡早實(shí)現(xiàn)新舊設(shè)備的更新?lián)Q代，也有利于提升網(wǎng)絡(luò)能效。新型4G、5G基站的能效遠(yuǎn)高于老舊的2G、3G基站，盡快實(shí)現(xiàn)2G、3G的退網(wǎng)也有助于提升全網(wǎng)的能效?！睏罟庹劦?。比如為了降低5G基站能耗，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，中國(guó)聯(lián)通提出了“深度休眠”節(jié)能算法和系統(tǒng)級(jí)智能化節(jié)能技術(shù)。經(jīng)過(guò)3年的努力，與5G建設(shè)初期相比，中國(guó)聯(lián)通實(shí)現(xiàn)了5G閑時(shí)能耗降低60%、綜合能耗降低30%，使得5G基站初步具備大規(guī)模商用能力。

節(jié)能減排是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程

GSMA近日發(fā)布的《2022年移動(dòng)凈零排放報(bào)告》顯示，去年移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量雖然增加了31%，但是相關(guān)的碳排放量?jī)H增加了2%。這意味著行業(yè)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)綠色低碳方面已取得階段性成果。

節(jié)能減排是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,涉及方方面面的舉措,有賴(lài)于整個(gè)行業(yè)乃至全社會(huì)的共同努力。包括華為、中興、中信科移動(dòng)、愛(ài)立信、諾基亞等在內(nèi)的眾多企業(yè)，在組件級(jí)、設(shè)備級(jí)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)等多個(gè)層面全方位助力運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)節(jié)能降耗，不斷取得新的進(jìn)展。

“降低能耗是一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈的問(wèn)題，需要運(yùn)營(yíng)商、系統(tǒng)設(shè)備廠商、元器件廠商，乃至電源、空調(diào)等配套廠商的共同努力。在降低能耗的同時(shí)，還可以擴(kuò)大新能源的應(yīng)用范圍，更多地采用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電，也有助于實(shí)現(xiàn)降低碳排放的目標(biāo)?！睏罟饨ㄗh。

目前“碳達(dá)峰、碳中和”已成全社會(huì)的共識(shí)，提升網(wǎng)絡(luò)能效、降低碳排放是電信運(yùn)營(yíng)商必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。另一方面，能耗成本也是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本的重要組成部分，在網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)流量持續(xù)增長(zhǎng)的情況下，提升能效將有利于運(yùn)營(yíng)商控制成本，提升盈利能力。因此，無(wú)論是從商業(yè)經(jīng)營(yíng)還是社會(huì)責(zé)任的角度，節(jié)能降耗都對(duì)運(yùn)營(yíng)商的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。