節能降耗一直是通信行業長期關注并研究的課題,5G網絡帶來海量數據爆發的同時也面臨高能耗挑戰。在網絡部署初期,5G單基站的功耗是4G基站的3倍以上,與此同時,由于5G的商用頻段比4G高,因此網絡所需的站點數也相對4G網絡有所增加,由此給運營商站點建設帶來極大挑戰和較高的投資要求,并且導致長期的高電費支出壓力。
綠色5G是大勢所趨
5G網絡是提供移動互聯和工業互聯的基礎,在多樣化的業務需求下,大帶寬、低時延、多接入網絡能力需要依托靈活網絡架構高效靈活支撐。邊緣計算的引入能夠有效將大量的業務卸載在網絡邊緣,減少數據到核心路由的交互,減少數據來回交互,降低網絡整體功耗。
在5G基站低功耗以及網絡節能降耗成為運營商建網關鍵需求的大趨勢下,中興通訊把綠色5G作為重要的產品研發戰略,持續投入相關的研發和市場推廣工作。
經過中興通訊對運營商需求以及行業發展研究分析,建議綠色5G戰略從如下幾個方面投入研究和開發,如圖所示。
圖 綠色5G戰略框架
5G網絡中基站能耗占比較大。而5G功耗的分布與4G相比顯著不同。以2×100W基站為例,4G基站采用2通路的數字通路輸出到高功率單100W功放,數字通路功耗占比小。5G基站采用Massive MIMO空分技術,基站AAU集成射頻與天線,典型的64TR宏基站中64路數字基帶通過中頻射頻輸出到64路小功率功放,與192天線振子整合輸出200W功率,大量的數字通路引入導致數字部分功耗大幅提升。因此5G基站的功耗一方面絕對功耗高,另一方面低負荷下由于數字部分占比大,低載能耗降比也比4G少。
多維度布局實現綠色5G
芯片、功放、軟件算法的優化是降低5G基站功耗的3個重要方向。
在芯片領域,2019年隨著10nm基帶芯片以及7nm中頻芯片的推出,中興通訊的基站能效進一步提升,在業界處于領先地位。后續中興通訊還將緊跟芯片工藝發展潮流,積極投入5nm、3nm芯片自研設計,同時合理利用外部資源,考慮橫向合作降低功耗。
功放是能耗的關鍵部件,5G功放發展趨勢主要是小型化、GaN材料以及新架構設計。中興通訊也在持續加強功放新技術研究開發。
軟件節能降耗是運營商非常關注的能力,在大部分項目標書中都會作為強制性要求,具體主要包括各種智能關斷、休眠喚醒、PA動態調壓、多網協同等特征,后續更重要的是引入AI實現更智能、更高效的節能降耗。
網絡架構優化實現節能降耗也是業界的共識,邊緣云實現核心網功能下沉以及CU集中部署都可以降低能耗,并且服務器的智能化休眠喚醒技術也將大幅提升邊緣DC機房能效。中興通訊在邊緣云尤其是MEC節能降耗研發方面有充分積累,同時也發揮自身優勢進行MEC部署模式的研究,實現網絡架構優化,降低能耗。
站點綜合方案體現供應商的綜合解決方案能力,其中節能降耗是關鍵之一,站點級別的節能降耗包括機柜節能、多頻多模融合節能、創新散熱節能、電源設備節能,這些方面中興通訊的極簡融合站點UniSite方案在這些方面具備業界領先能力。而5G小基站有可能成為未來5G網絡部署的重要形態,通過小基站精準覆蓋,降低了電磁輻射并且實現節能,5G小基站產品開發和部署方案研究推廣也是中興通訊的產品方向。
中興通訊的綠色5G戰略從全局性、多維度布局和投入,聚焦核心競爭力,為運營商提供低能耗產品和方案,全面迎接未來挑戰。
陳志萍,中興通訊無線方案總工程師,擁有超過20年無線規劃、研發、MKT經驗,負責無線產品從2G到5G等創新方案開發、高端客戶交流、品牌溝通;多次擔任中興通訊高管技術專家出席高端客戶交流活動,代表中興通訊參加IMT-2020、MWC世界通信大會、5G行業峰會等國內國際技術高端論壇發言,參與GSMA、NGMN等國際化組織技術組工作。
陳志萍女士作為中興通訊無線代言人,在國內外知名媒體及行業內具有高知名度和影響力,曾經被中國通信產業協會評為2017年度技術人物、通信世界2018年度十大5G領軍人物。