构建绿色5G：中国移动“软硬兼施”，实现设备、站点、网络三级节能

2020-06-18 15:12

绿色发展，节能先行。5G商用之前，业界认为5G最大的忧虑在于“三个3”：5G基站数量比4G基站数量多出3倍；5G单个基站的耗电量是4G基站的3倍；5G单个基站的价格可能是4G基站的3倍。5G发牌一年后，我国5G建设快马加鞭，目前，基站数量和价格的“3倍”问题已有所缓解，能耗问题也逐步取得进展。

中国移动研究院无线与终端技术研究所高级研究员边森日前在接受C114专访时表示，5G并非“天生的电老虎”，其单位比特功耗比4G低80％，但因为数据流量爆发式增长，所以初期5G基站的总能耗是4G基站的3－4倍。

边森介绍，中国移动将5G节能技术体系划分为设备级、站点级和网络级节能金字塔，从硬、软两方面进行降功耗技术研究：一方面推动基站采用新材料新架构，降低基础功耗；另一方面开发自适应业务的关断、休眠等软功能降低运行功耗。目前，已经实现5G基站能耗下降30％。

5G单位比特功耗低，但绝对功耗值不容忽视

5G小区带宽是4G的5倍以上，且室外主要使用复杂度较高的32／64TR Massive MIMO设备，导致5G基站功耗较高。以中国移动2．6GHz频段为例，5G基站信号带宽为160MHz，可同时提供4G和5G服务，相比4G的60MHz带宽增加2．67倍，峰值速率提升15倍，发射功率提升2倍（由4G的120W提升为240W），导致总功耗增加。

同时，Massive MIMO技术的应用导致收发通道数增加，5G典型的32／64TR设备相比4G网络8TR设备通道数大幅增加。通道数增加导致数字中频、射频小信号的功耗显著增加；另外每个通道的功放布板面积受限，高集成度的封装带来片内匹配电路设计难度增加，插损加大，导致5G AAU整机效率下降；通道数增加也使得基带处理计算量显著增加，导致其功耗上升。

边森指出，5G（64通道160Mhz）相比4G（8通道60Mhz）设备吞吐量提升15倍，单位bit流量功耗仅为4G的1／5左右，也就是说5G基站功耗承载效率约为4G的5倍。虽然5G单位bit承载效率相比4G大幅提升，但绝对功耗值不容忽视，需要产业界不断通过技术进步和综合节能方案应用降低能耗。

划分技术体系，开展设备、站点、网络三级节能

边森介绍，中国移动将节能技术体系划分为设备级节能、站点级节能和网络级节能，从这三层面开展综合节能工作。

首先是设备级节能，重点从硬件架构和器件设计方面优化功耗，具体包含“新架构、新材料、新指标”等方面。新架构方面：提出天线与射频滤波器一体化设计方案，通过减少内部损耗实现功耗下降；基于“升无源、降有源”的思路，从4G 3D－MIMO产品128阵子升为192阵子，同时降低功率谱密度，用天线增益弥补发射功率，从而节省功耗。新材料方面：大力推动具有更高效率的GaN（氮化镓）功放的应用，联合产业界技术攻关GaN存在的衬底工艺不成熟、散热与封装挑战大等问题，实现功放PA效率提升，进一步降低整机功耗。新指标方面：创新提出邻频共存干扰评估体系和两段式测试方法，制定出合理有效的新射频指标，降低设备的前级滤波器插损要求，等效降低设备功耗。

其次是站点级节能，在延续4G已引入的亚帧关断、通道关断等功能基础上，提出5G深度休眠、智能节能等新理念。深度休眠是5G新节能功能，可在夜间等时段无业务时，AAU关闭绝大部分射频以及数字通路，仅保留最基本的接口电路工作，平均功耗可大幅下降；智慧节能是将人工智能与5G节能相结合，通过引入智能业务预测算法，从而精细化制定相应的节能策略，形成“节能智能大脑”，做到“一站一策、一时一策”，在保证用户体验的前提下充分挖掘节能潜力。

最后是网络级节能，从网络协同角度打造多系统节能方案和平台。一方面，通过C－RAN集中部署和基站资源池共享，节省硬件板卡配置，从而实现功耗降低；另一方面，在前期已现网规模应用的多网协作节能系统上，升级开发5G多网协作节能系统（i－Green），该系统可实现4G／5G小区协作节能，通过分析网络负荷、业务需求和网络质量，实现不同系统小区实时休眠／唤醒的网络级节能。

1 2 下一页>