點(diǎn)燃 5G 網(wǎng)絡(luò)的能源困境，5G網(wǎng)絡(luò)比4G網(wǎng)絡(luò)節(jié)能90%第二部分

5G 在能源效率方面的最大挑戰(zhàn)可能在于用例的增長(zhǎng)。GSMA 表示，在已確定的提高效率的措施中，業(yè)界需要關(guān)注移動(dòng)設(shè)備的電池壽命、加快淘汰低能效 2G 和 3G 網(wǎng)絡(luò)的步伐、新型鋰離子電池解決方案和冷卻系統(tǒng)。站點(diǎn)級(jí)別。

與此同時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施和輔助設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)在推動(dòng)他們自己的、通常是定制的創(chuàng)新。例如，就在上周，諾基亞推出了它所謂的 AVA 能源效率服務(wù)，這是一種基于人工智能的解決方案，它聲稱可以將運(yùn)營(yíng)商的能源成本降低“高達(dá)”20%。

該服務(wù)將通過(guò)云提供，允許運(yùn)營(yíng)商在識(shí)別出流量特別低時(shí)關(guān)閉部分無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)。機(jī)器學(xué)習(xí)算法將確保在不影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的情況下最大限度地節(jié)省能源。

該公司表示，世界各地的一些(身份不明的)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在使用該服務(wù)，該服務(wù)以各種模式提供，包括獨(dú)立的即服務(wù)選項(xiàng)或作為更廣泛的托管服務(wù)合同的一部分。有趣的是，付款可以與服務(wù)為運(yùn)營(yíng)商提供的實(shí)際節(jié)省掛鉤。

斯堪的納維亞的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手愛(ài)立信也一直在推動(dòng)該行業(yè)解決所涉及的問(wèn)題。在今年早些時(shí)候發(fā)布的一份詳細(xì)報(bào)告——“打破能源曲線”——中，該公司概述了一系列創(chuàng)新，以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思維方式的細(xì)微變化，它大膽聲稱可以在不增加能源消耗的情況下將數(shù)據(jù)流量翻兩番。

愛(ài)立信可持續(xù)發(fā)展負(fù)責(zé)人 Mats Pellback-Scharp說(shuō)：“5G 代表了一系列全新的問(wèn)題和潛在的解決方案，我們?nèi)绾问蛊浔惹皫状a(chǎn)品更節(jié)能。”

“通過(guò)仔細(xì)和詳細(xì)的測(cè)試和分析，并使用整體方法，有可能實(shí)現(xiàn)我們建議的那種節(jié)能。”

Pellback-Scharp 表示，借助 5G，該行業(yè)可能有機(jī)會(huì)“回歸基礎(chǔ)”?！白钪匾氖?，您需要準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)。我們?cè)谶@種方法中看到了四個(gè)重要的組成部分：提供最新的技術(shù)解決方案;啟動(dòng)節(jié)能軟件;精確地構(gòu)建和推出新技術(shù);并以更智能的方式運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

“我們認(rèn)為，簡(jiǎn)單地添加新設(shè)備并保留現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備幾乎沒(méi)有什么好處。5G 需要改變這種方法。我們的座右銘是少做但以不同的方式，基本上考慮一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)方法?！?

Pellback-Scharp 擴(kuò)展了“以最有效的方式準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)”的主題，強(qiáng)調(diào)“我們的客戶通常在低流量區(qū)域體驗(yàn)到最高的能耗，因?yàn)楹芏嘣O(shè)備幾乎一直在后臺(tái)運(yùn)行。然而，這些網(wǎng)站通常只承載約 20% 的總流量。這顯然會(huì)導(dǎo)致效率低下。”

愛(ài)立信專家表示，相反，中高流量區(qū)域通常占流量站點(diǎn)的 30%，但通常承載高達(dá) 75% 的流量。

該公司建議，這種方法需要改變，服務(wù)提供商才能獲得 5G 的好處，尤其是正在討論的眾多用例。該報(bào)告討論了在需要的地方準(zhǔn)確部署最合適的資產(chǎn)至關(guān)重要。因此，服務(wù)提供商將能夠滿足需求，例如在更密集的流量段中通過(guò)大規(guī)模 MIMO，并避免在流量較少的區(qū)域使用尺寸過(guò)大的設(shè)備。

與這個(gè)問(wèn)題密切相關(guān)，根據(jù) Pellback-Scharp 的說(shuō)法，對(duì)于高效運(yùn)營(yíng)同樣重要，“行業(yè)需要研究如何最好地利用頻譜資產(chǎn)?？紤]到 5G 網(wǎng)絡(luò)將有多達(dá) 8 個(gè)頻率來(lái)應(yīng)對(duì)——低頻段有 3 或 4 個(gè)，中頻段有 2 個(gè)，高頻段有另外兩個(gè)。”

“動(dòng)態(tài)頻譜共享以及專注于更精簡(jiǎn)、多功能的 5G 就緒無(wú)線電系統(tǒng)也將在這里發(fā)揮關(guān)鍵作用，既可以實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)的重要功能，又可以保持能源效率?！?

他指出，最新的 5G 就緒系統(tǒng)將能夠提供此類頻譜共享，并允許在同一硬件上承載 4G 和 5G 流量。

已經(jīng)提到了其他更以軟件為中心和基于人工智能的技術(shù)，這些技術(shù)將能夠通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)在該領(lǐng)域產(chǎn)生更重大的影響。也許最重要的將是深度睡眠模式的部署。這里的基本思想是在沒(méi)有流量的情況下選擇性地關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。

這已經(jīng)在 4G 中使用，但由于無(wú)線電接口的設(shè)計(jì)，其有效性受到限制。然而，在 5G 時(shí)代，情況發(fā)生了巨大變化，指定的四種睡眠模式都可以使用，而不是僅限于第一種模式。

5G 提供了在非流量條件下配置免傳輸時(shí)隙，以便能夠激活所有更高級(jí)的節(jié)能睡眠模式。通常，由運(yùn)營(yíng)商決定網(wǎng)絡(luò)性能和能源消耗之間的折衷方案。

第一級(jí)涉及在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候關(guān)閉功率放大器，反饋表明這可以節(jié)省 20% 的能耗。在第 2 級(jí)和第 3 級(jí)中，RF 階段的某些部分和天線的數(shù)字部分可以進(jìn)入睡眠狀態(tài)，據(jù)說(shuō)可以節(jié)省高達(dá) 50% 的成本。計(jì)算表明，由于這些技術(shù)從一開始就被集成到規(guī)范和技術(shù)中，因此與 4G 相比，5G 網(wǎng)絡(luò)有望將每千兆比特傳輸?shù)哪芎某?10 倍。但是，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商認(rèn)為，要到 2025 年之后才能獲得全部收益。

預(yù)計(jì)在 5G 網(wǎng)絡(luò)中部署大規(guī)模 MIMO 會(huì)降低能源效率。它們僅在通信光束的方向上傳輸信號(hào)，而不是像前幾代那樣在大范圍內(nèi)傳輸信號(hào)。由于可以同時(shí)使用多個(gè)波束，每個(gè)波束都能夠重復(fù)使用小區(qū)的頻率，因此實(shí)現(xiàn)的效率是通過(guò) MIMO 可以提供的顯著提高的吞吐量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

基本上，由于其緊密集成的設(shè)計(jì)，此類天線通過(guò)結(jié)合無(wú)線電元件、模擬電路和用于波束管理的數(shù)字電路，將功率放大器集中在天線罩上。

因此，雖然 5G 確實(shí)會(huì)大大增加移動(dòng)行業(yè)的能源消耗，但許多進(jìn)步將確保更多天線和基站的影響實(shí)際上可以帶來(lái)更好的能源效率。