近日，諾基亞和Telefonica一直在對各種不同的負載流量場景進行監測，觀察RAN中每Mbps消耗的能量。他們的報告表示，與傳統的4G網絡相比，它的效率“高達”90%。
據估計，到2030年，與現有的蜂窩網絡相比，5G生態系統的電力需求將增加160%。
諾基亞和Telefonica將這種“顯著”進步，歸功于基站和網絡本身的一些軟硬件功能。他們參考了小型蜂窩網絡部署、新的5G架構和協議、以及人工智能應用，這些都是必須部署和組合起來真正能提高無線網絡能源效率的特點。
過去三個月在西班牙電信網絡上進行的試驗——基于諾基亞AirScale基站組合和大規模MIMO天線表明，5G每Bit攜帶的比特數比以往任何一代蜂窩技術都多。這使得5G本身更加環保。
當然，為了進一步提高能源效率和減少二氧化碳排放，還有很多工作需要做。不幸的是，隨著5G網絡和現場部署的實施，預計數據流量將大幅增加，這是不可避免的必然結果。
全球移動通信系統聯盟(GSMA)最近的一份報告強調了這一問題。由于5G網絡“將不可避免地需要更多的站點和天線”來滿足需求，運營商將面臨“重大挑戰”。
在市場研究集團ABI的一份報告中，分析師們認為，到2030年，5G生態系統的電力需求可能會比現有的蜂窩網絡增長160%。
ABI首席分析師Don Alusha指出:“這在一定程度上歸因于網絡密集和大規模MIMO技術的實施。”
當然，隨著時間的推移，MIMO技術硬件的改進將會使得設備能夠在同一時間和頻率服務更多的用戶。空間多路復用的使用允許能量消耗被分配給更多的用戶。
GSMA的這份報告題為《5G energy efficiency: Green is the new Black》。報告指出，這種致密化是不可避免的，諾基亞、愛立信、華為和中興等大型移動基礎設施供應商需要探索一切可能的手段，確保能源消費不會出現指數級增長。
“到目前為止，還沒有人提出更好的辦法，但這些公司都強調利用AI和軟件可以讓網絡在最佳時期處于‘睡眠模式’，從而在低流量情況下關閉網絡。GSMA情報部門的研究主管Tim Hatt：“他們也在可再生能源方面下功夫。”
Hatt表示，設備供應商“似乎已經開始在競標合同時把提高能效作為一種競爭優勢”。
例如，華為歐洲戰略與政策主管曹輝稱，華為5G基礎設施設備的平均用電量比競爭對手低20%。
在產業鏈下游，Hatt贊揚了專注于該行業的零部件供應商所取得的進步。“高通、博通、三星、聯發科、英特爾等公司都在為了專注于降低天線和網絡設備的功耗和效率，研發新型芯片組和射頻設備。”
或許我們不應該對此感到驚訝:畢竟在過去的幾十年里，計算機處理器的效率已經大大提高，耗電量也明顯減少，因此電信設備中使用的模擬電路和數字電路也在順應這一趨勢。
Hatt強調，能源消耗已經占到運營商網絡成本的25%，通常占運營商總能源消耗的90%。“加之不斷增長的頻譜成本、資本投資和持續的維護升級，這意味著運營商要想從中獲利，必須在網絡中采取的節能措施。”
尤其是在歐洲和美國，幾乎所有的運營商都承諾將在未來幾年減少能源消耗和有害氣體排放，從而獲得碳披露項目(CDP)“A”名單的認可。截至去年，在182家上市公司中，只有8家是電信運營商。
GSMA報告指出，Verizon 85%的能源消耗來自網絡，包括基站、數據中心和交換中心。沃達豐和西班牙電信的這一比例甚至更高，達到89%。
Hatt還強調，5G在能效方面的最大挑戰或許在于使用案例的增長。GSMA表示，在提高能效的措施中，需要關注移動設備的電池壽命，加快減緩2G和3G網絡，加速創新鋰離子電池解決方案，以及現場層面的冷卻系統。
與此同時，基礎設施和輔助設備供應商已經在推動自己的創新，這些創新往往是定制的。例如，諾基亞推出了一項名為AVA基于AI的能源效率服務，據稱可以將運營商的能源成本“最多”降低20%。
該服務將通過云提供，當運營商發現流量移動特別低時，它允許關閉部分無線網絡。機器學習算法將確保在不影響網絡質量的情況下最大限度地節省能源。
該公司表示，一些世界各地的運營商已經在使用該服務，它提供了多種模式，包括獨立的服務選項，或作為更廣泛的托管服務一部分。有趣的是，付費可以與服務為運營商提供的實際節省費用相關聯。
Scandinavian的主要競爭對手愛立信也一直在推動電信行業解決相關問題。在今年早些時候發布的一份名為“Breaking the Energy Curve”的報告中，該公司概述了一系列創新，并在網絡規劃思維模式上進行了細微改變，宣稱在不增加能源消耗的情況下可以使數據流量翻四番。
愛立信可持續發展部門負責人Mats pellbacks - scharp表示:“5G代表了一系列全新的問題和潛在的解決方案，我們可以讓它比前幾代產品更節能。”
“通過仔細和詳細的測試和分析，并使用一個整體的方法，有可能實現我們的節能目標。”
Scharp表示，有了5G，通信行業或許有機會“回歸基本”。最重要的是，你需要準備好網絡。在這種方法中，我們看到了四個至關重要的構建模塊:
- 提供最新技術解決方案;
- 激活節能軟件;
- 精確建立和推廣新技術;
- 以更智能的方式運營網絡基礎設施。
“我們認為，簡單地增加新設備和保留現有網絡設備并不是什么好辦法。隨著5G的發展，這種方式需要改變。我們的初衷是以不同的方式提供一個完整的網絡方法。”
Pellback-Scharp強調:“我們的客戶通常在低通信量地區體驗到最高的能耗，因為很多設備幾乎一直在后臺運行。然而，這些網站通常只承載了總流量的20%左右。這顯然會導致效率低下。”
愛立信的專家表示，相反，中高流量區域通常占流量站點的30%，但通常承載高達75%的流量。
所以，供應商要想獲得更好的5G潛能，就需要改變這種方式，尤其是在眾多用例方面。該報告討論了將最合適的資源精確地部署到需要它們的地方是至關重要的。只有這樣，服務提供商才能夠滿足大部分需求，例如在更密集的交通區段通過大規模MIMO，并避免在交通較少的地區使用尺寸過大的設備。
Pellback-Scharp認為，考慮到5G網絡將有多達8個頻率需要應對，其中3-4個低頻頻率，2個中頻頻率，另外2個高頻頻率。為了高效運營，供應商需要評估如何才能最好地利用頻譜資源。
Pellback-Scharp：“動態頻譜共享，以及專注于更精簡、多功能的5G無線系統也將發揮關鍵作用，這既有助于實現5G網絡的重要能力，同時也有助于保持能源效率。”
他指出，最新的5G系統將能夠提供這樣的頻譜共享，并允許4G和5G通信在同一塊硬件上進行。
其他更側重于軟件和人工智能所謂技術將能夠在5G網絡領域產生更重大影響，這些技術已經被提及。也許最重要的將是深度睡眠模式的部署。指的是在沒有流量的情況下有選擇地關閉一個或多個設備。
這種技術已經在4G中得到了應用，但由于無線接口的設計，其有效性受到了限制。然而，5G的情況發生了巨大變化，所以可以使用所有四種指定的睡眠模式，而不僅僅局限于第一種模式。
5G提供了在非交通條件下提供無傳輸時隙的配置，從而能夠激活所有更先進的節能睡眠模式。一般來說，這將取決于運營商在網絡性能和能耗之間建立一個折衷方案。
第一級包括在適當的時候關閉功率放大器，這樣可以節省20%的能源消耗。在第2級和第3級，射頻級的某些部分和天線的數字部分可以進入休眠狀態，據說這可以節省達到50%。有數據表明，由于這些技術從一開始就被整合到規范和技術中，5G網絡每千兆比特傳輸的能量消耗將是4G網絡的十分之一。然而，大多數運營商認為，到2025年以后才能獲得全部收益。
在5G網絡中部署大規模MIMO，預計能源效率會略低。與前幾代的情況不同，它們只是在通信波束的方向上傳輸信號。由于可以同時使用多個波束，每個波束都可以重用單元的頻率，因此MIMO能夠提供更高的吞吐量，從而提高效率。
得益于它們緊密集成的設計，這種天線通過結合無線電元素、模擬電路和包括用于波束管理的數字電路，將功率放大器集中在天線罩上。
因此，雖然5G肯定會大大增加移動領域的能源消耗，但大量的進步將使得更多天線和基站產生的影響最小化，實際上可能會帶來更好的能源效率。
