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              5G網絡:能效將成綠色“新標尺”

              • 2022-06-24 16:40:00
              • 經濟日報

              5G規?;瘧脻u入佳境,網絡流量持續增長意味著網絡能耗的大幅提升。解決5G能耗問題,不只節能一方面,還要兼顧業務量和業務體驗。衡量這張“綠色”網絡的新標尺,從“能耗”變成了對“能效”的綜合考驗,這就要求整個產業鏈以“能效”為出發點,圍繞5G站點、設備、網絡實現設計、材料、架構等方面創新,打造低碳節能體系下5G高能效的新范式。

              極簡改造讓5G基站告別能耗痛點

              5G單位比特能耗是4G的1/5,但5G峰值速率相比4G增長了20倍,且配套設備、天線數、站點數相比4G成倍增加,網絡能耗問題一直伴隨著5G發展。

              數據顯示,5G基站的電費支出占整體網絡能耗的80%以上。按照傳統基站建設模式,每個基站都需要設置機房,為保障設備的穩定運行,機房還需配置空調。這樣一來,不僅站點占地面積大,空調能耗高,站點能效通常只有50%~60%。

              5G站點“極簡化”,成為打造性能、節能雙優的一劑良方。

              “站點極簡化,需要配置新型無線接入網網絡架構,來實現配套設施能耗的降低?!敝袊畔⑼ㄐ叛芯吭和ㄐ艑<腋嬖V《中國電子報》記者,例如,C-RAN的集中部署網絡架構,能夠通過減少基站的數量及配套設備,來降低對空調和電力的需求,從而將網絡能耗降低30%以上。

              廣東移動通過集中式C-RAN架構部署5G網絡,一方面簡化了遠端站點,基站射頻單元、電源電池和傳輸模塊放置在了室外,實現去機房、關空調,典型單站每年可節省用電約1.45萬度。

              華為站點能源領域總裁彭建華介紹,采用室外站點替換機房站點,能效可提升至80%。若進一步采用自然散熱架構的“刀片”電源桿站,站點能效則可提升至97%。這種“以柜替房、以桿替站”的模式,可以最大化提升站點能效,把每一度電都用在“刀刃上”,同時也減少了土建成本、縮短了建設周期。

              在河北張家口,基于全場景高集成度的極簡站點解決方案,以往單個站點安裝需花費2~3天,如今縮短至2個小時;在河北廊坊,通過刀片電源極簡部署,站點能效提升至96%,溫控損耗減少700度/年,線損減少50%;貴州鐵塔用1個新的機柜代替了3個傳統機房,租金電費節省4400元/月,運維節省75%。

              充分利用綠色清潔能源,讓整站走向聯動、實現供能、儲能、用能高效協同,能夠真正實現“電隨業動”“能隨業動”,使整站能耗大幅降低。

              我國光能和風能十分充沛。近日,由中國移動打造的全國首批“零碳”5G基站在浙江舟山群島開始試點運行。這座5G零碳排基站的日常主要能源來自光伏發電,風大的時候使用風電做補充,還有后備的鋰電池存儲能量,遇到陰雨天氣,光伏輸出不理想,還可以遠程啟動油機,堅持20天不成問題。據了解,這些基站在運行過程中可以真正實現“零碳”排放,單個站點每年能減少碳排放14.5噸。

              “高度集成”將成設備級節能重要趨勢

              無線設備從僅支持“單頻單制式”到支持“多頻多制式”演進,應對多制式、多網絡的融合部署和高效運營,5G設備將持續向高度集成化演進,以降低多網絡場景部署所需的設備數量和網絡能耗。

              5G基站主設備主要由AAU(有源天線單元)和BBU(基帶處理單元)組成。BBU的功率比較穩定,主要負責基帶數字信號處理;AAU集成了射頻和大規模天線功能,但隨著發射功率的增加,功耗也隨之大幅增長。在站址資源有限、天面資源緊張的情況下,原本“身材”并不苗條的AAU不僅要經常面臨無處安放的尷尬,也對其安裝部署、運營維護、節能降碳提出新挑戰。體積小、集成度高便成為運營商對于AAU產品的剛需。

              近日,華為聯合三大運營商,在湖北武漢、甘肅蘭州、四川成都、山西運城、山東臨沂等多個城市開展了Meta AAU(Massive MIMO大規模天線陣列產品)試點站測試。測試結果顯示,相比傳統方案,Meta AAU可以同時提升小區30%上行覆蓋和30%下行覆蓋,邊緣用戶平均體驗可提升25%;在小區邊緣覆蓋指標不變的情況下,基站可配置更低的發射功率,從而降低基站能耗,相比傳統AAU,能耗降低約30%。

              站點中的BBU設備工作中會大量散熱,需要制冷設備為其降溫。而不同的BBU安裝方法,會在很大程度上帶來節能效果的不同。中興通訊公司在測試時發現,BBU設備豎裝不僅外部冷空氣進入設備的阻力值變小,且轉速更低,節能性能更佳。

              內蒙古聯通聯合中信科移動,對鄂爾多斯、包頭、赤峰、通遼、呼倫貝爾五個地市16個旗縣的5G BBU設備豎裝改造。在外界環境相同的條件下,豎裝改造后的BBU溫度平均降低6℃,最高降溫12.9℃;同時豎裝工藝更加美觀,實現了電源類線纜上走線,光纖等信號類線纜下走線,分類走線避免了干擾。

              “智能化”運維讓網絡能耗、性能雙優

              一天24小時中,業務有閑時、忙時之分,能效也有高低之差,利用軟件來節能,可提升閑時能效、休眠相應資源。目前ICT企業不斷推出“網絡優化+能耗管理”的方案,在保證網絡質量的前提下,在5G網絡上應用智能協同深度休眠、智能符號關斷、智能載波關斷等技術。

              對于所有站點來講,都需要根據實際情況調整運營狀態,從亞幀、通道關斷及深度休眠等方面開展軟件節能方案研究,由此達到節能目標。

              根據當地5G用戶分布和終端使用狀況,洛陽聯通對已經入網的3種不同基站射頻單元設備,分不同時段定時開啟空載狀態下的深度休眠功能,從而實現智能化基站設備能耗管控的目的;愛立信研發了潮汐功放技術能動態調整PA電壓,根據業務量的高低,自動通過算法實時優化功耗,根據實驗結果,在典型業務負荷時,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%。

              結合日益成熟的AI、大數據及機器學習等技術,可以實現多制式網絡的整體節能效果最佳的配置方案。

              天津移動采用中興通訊數字化節能新技術,基于中興的AI引擎、季節性自回歸差分滑動平均算法、長短期記憶網絡算法、前饋神經網絡模型等AI算法進行調整適配,實現了天津多個小區5G基站通道關斷功能的24小時自動調度,實施后每小區通道關斷生效時長從0.68小時上升到5.16小時,預計全年可增加節電74萬度,相當于減少616噸碳排放。

              面向龐大的5G業務種類,不同業務在覆蓋、容量、時延等方面的需求有所差異,覆蓋范圍內用戶互相干擾,也會引起用戶體驗不一致。運營商需要通過一張智能化的無線網絡,以最佳的頻段組合保證多維業務體驗最優,并走向以用戶為中心的網絡資源配置。華為推出了無線智能化架構Intelligent-RAN,構建了智能引擎和智能節能算法,可進行多路徑決策,調整整網節能策略,能夠在保障用戶體驗前提下,實現多頻多制式復雜網絡能耗降低27%以上,實現能效最大化。(記者 齊旭)

              • 編輯: 邢爽
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