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“双碳”目标下如何打造绿色 5G 网络?

  中国战略新兴产业融媒体记者 卜文娟

  绿色5G

  多维度、多场景推动提效降耗相当有必要,不仅有利于碳中和目标达成,更有利于运营商利润提升。在国家“双碳”目标下,5G如何发展?又有哪些发展方向?运营商如何降低碳排放?

  未来10年是5G网络建设和发展的主周期。

  来自中国铁塔的数据显示,中国正在建设的5G基站超过84万个,5G用户数已经突破4.5亿。

  与之相应的是,5G基站的能耗问题也被社会广泛关注。据了解,平均每个5G基站每天要耗电约65度,电价大约1元/度。如果以70万个5G基站计算,三大运营商一年就需要为此支付166亿元的电费。

“双碳”目标下如何打造绿色 5G 网络?

  运营商明确规划

  5G要降低功耗并不是一个新话题。

  我国5G商用两年多以来,在高速发展的同时如何降低能耗一直是业界努力的方向。

  据了解,导致5G能耗高的原因主要有三方面:配套设备增多、设备天线数多、站点密集。5G总体能耗集中在基站、传输、电源和机房空调四部分,其中基站的电费支出占整体网络能耗的80%以上。

  根据工信部的数据,我国已累积开通96.1万5G基站,而《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》提出了每万人拥有的5G基站数量超过18个的目标,预计在未来的2-3年,我国还需要再建设170万个5G基站,新增耗电超过400亿度。因此,降功耗降成本,节能提效,打造极致绿色的5G基础网络,是整个5G产业链的共同诉求。

  “中国联通一年耗电不到200亿度,大致分布在三个方面:无线网络、基础网络、数据中心,目前这三者之间的耗电比例是7:2:1。”中国联通研究院副院长魏进武说,“5G单基站的功耗是4G基站的3-4倍,这是因为5G采用了中高频段,基站的密度比4G大。”

  “目前5G基站的功耗比较高,相当于4G基站的3倍左右,但是从每比特耗能这个指标看,5G比4G其实已经下降了很多。”中国移动研究院副院长黄宇红说,“2019年5G商用之前,5G基站的功耗是4G现网的4-5倍,通过新的基站设计、高集成度的基站、新材料的应用、新器件和新功能的改进,已经使5G基站功耗降低了1/4,现在5G是4G功耗的3倍左右,后续还会积极采用各种新的技术。”

  中国三大运营商在绿色减碳方面已有了自己的明确规划。

  比如中国移动提出了“三能六绿”,其中“三能”是指节能、洁能、赋能,即减少能耗、引入清洁能源、赋予各行各业减碳的能力,“六绿”则是指具体实现的路径。中国移动计划到“十四五”期末,在电信业务总量增加1.6倍的情况下,碳排放总量控制在5600万吨以内。

  而中国电信近日也公布了自己的减碳目标。“十四五”期间,实现4/5G网络共建共享节电量超过450亿度,新建5G基站节电比例不低于20%。持续开展绿色数据中心先进节能技术应用,“十四五”期间,大型、超大型绿色数据中心占比超过80%,新建数据中心PUE低于1.3。有效提升企业运营数字化、智能化、绿色化水平,持续推进网络、平台及IT系统云化进程,加快推进数字化转型,积极倡导绿色办公、绿色出行,多措并举减少碳排放。

  新网云成为重点

  5G是未来产业发展的重要使能技术,从两方面推动5G发展实现双碳目标已成为行业共识:一是5G自身的节能降碳,二是通过5G数字化技术赋能双碳行业推进数字化转型实现增效减排。

  而云和网都是新型数字化信息基础设施的重要组成部分,两者的融合已从趋势走向现实。

  中国电信总经理李正茂日前表示,将建设绿色新云网,打造绿色新运营,打造云网融合的安全、绿色新型信息基础设施。据悉,目前,中国电信通过建设智能风道、冷热通道密封等节能手段,已经实现了198个IDC机房年节电量超过1100万度,贵州信息园PUE值最优达到1.18,远低于国家数据中心建设标准要求的1.5。此外,中国电信内蒙古数据中心的新能源能耗占比已达37.42%,从完成建设至今已累计节省电量3327万度,每节约1度电都相当于减少了1千克左右二氧化碳的排放,真正让数据中心有效实现“碳减排”。

  据了解,建设绿色新云网,打造绿色新运营是中国电信推进“双碳”工作的重点之一。打造云网融合的安全、绿色新型信息基础设施,到“十四五”期末,实现单位电信业务总量综合能耗和单位电信业务总量碳排放下降23%以上。全面深化5G共建共享,加快推动4G网络存量资源深度共享,深入开展基站节能技术研究推广及应用。

  而中国联通在云网方面也有侧重点,其发布的《“碳达峰、碳中和”十四五行动规划》显示,中国联通力争到2023年能源消费总量增幅达到峰值,2028年碳排放总量提前达峰。同时,中国联通还推动云网及数据中心等基础设施共建共享,提升资源共享比例。

  绿色5G技术是未来方向

  随着数字经济的发展,以5G为代表的信息通信业,不但自身有很大的减排降碳空间,同时也可以通过技术赋能,助推全行业完成双碳目标。而绿色5G技术的实践探索已经广泛开展。

  据了解,中国电信与中国联通5G共建共享计划有效避免了基站重复建设产生的能源浪费,截至2021年6月,中国电信与中国联通共建共享5G基站46万站,累计共享4G基站46万站,每年可节约用电117亿千瓦时以上。中国移动则聚焦技术需求和应用场景,大幅提高5G芯片降耗效果,发布“i无线”技术概念,打造绿色支撑万物互联的5G新网络。中国铁塔为助力节能降碳,专门成立能源团队,把服役期满的电动车所换电池回收,作为通信基站备用电源梯次利用……

  近日,在安徽六安,中国移动安徽公司创新采用太阳能光伏电源+一体化能源柜混合供电系统,打造了全省首个绿色节能5G基站。据了解,该系统高效使用太阳能光伏绿色能源,实现太阳能、交流电源、蓄电池三路供电保障,精准匹配不同用电场景,为基站提供安全稳定的供电资源,大大降低基站运营成本。中国移动表示,在满足设备日益增长的用电需求基础上,单站址能耗预计降低20%以上,在节能的同时实现绿色发展目标。

  看到绿色5G重要性的,除了运营商,还有与他们紧密合作的设备商,通信行业产业链上下游也在积极推动节能减排工作。

  在此前举办的绿色5G峰会上,产、学、研、用各界共同发布了《绿色5G倡议书》,将构建研究、标准、产品、应用一体化合作平台,合力推动绿色5G建设,赋能社会各行业低碳发展。在移动网络建设中通过设备高密化、站点极简化和网络智能化,加速移动网络碳达峰;在移动行业层面充分发挥5G高能效优势,促进业务向5G迁移,加快5G使能千行百业数字化转型步伐,助力全社会节能减排和环境保护。

  华为无线网络SRAN产品线总裁马洪波表示,绿色5G网络,将具备设备高集成化、站点极简化、网络智能化和全生命周期环保化四个特征,由此产生出的绿色5G网络技术,将在减碳“红线”压力下获得更好的发展机会。

  这些绿色技术可以分为单基站的降耗、网络结构性降耗以及配套设备的降耗。在单基站中,射频中将含有更多天线、一台设备要支持从2G到5G的超宽频,业内称之为“高密度”设备,其中的主要技术是5GMassiveMIMO。实验已经表明,射频单元(RRU)从单频向三频演进可获得30%以上的节能收益。

  《绿色5G白皮书》还指出了八大绿色5G网络技术方向。其中包括,射频走向多天线,大幅提升设备比特能效和能量传输效率;设备走向超宽频,多频合一降能耗;硬件休眠机制走向精细化,持续降低中低负载能耗;站点走向简约,去机房去空调;整站走向联动,综合能源高效利用;网络走向智能,节能和网络性能双优;业务承载走向高制式,充分发挥5G高能效优势;全生命周期走向循环经济,减少自然资源依赖。

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  来源:本刊原创文章

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