90%的运营商担忧5G基站能耗

网络 通信技术
基站能耗,过去是行业的小秘密,如今随着5G进入部署初期,也被摆上台面了。5G能耗面临怎样的挑战?如何应对?

来自Lightreading报道称,不久前一位运营商高管表示,5G基站能耗是4G基站的3倍,这将带来成倍上升的运营支出。

也许这位高管意在催促设备商进一步降低基站能耗吧。

据调研机构EJL Wireless Research透露,5G基站能耗上升,部分原因是引入了Massive MIMO技术,4G基站主要采用4T4R MIMO技术,而5G基站将采用64T64R MIMO,这将增加基站总功耗。

为此,有些运营商不得不在新技术与能耗之间做权衡,甚至降阶引入Massive MIMO技术,比如,韩国运营商采用了32T32R MIMO来部署5G。

最近,来自451 research的一份调查结果显示,超过90%的运营商认为5G时代将带来更高的能耗成本,并对节能技术超感兴趣。

451 research预测,到2026年,5G可能会使网络能耗增加150%至170%,增幅最大的是宏基站和数据中心。

基站能耗,过去是行业的小秘密,如今随着5G进入部署初期,也被摆上台面了。

5G能耗面临怎样的挑战?如何应对?

一、挑战

1. 能效跑不赢bit增长

什么是能效?

就是设备功耗与产出的数量流量之间的比值。

随着技术进步,网络能效在不断提升,据《爱立信2015年移动报告》显示,4G时代网络数据流量增长了13倍,但网络整体能耗仅增长了40%。

但遗憾的是,bit的增长速度比能效提升速度更快,导致总功耗在不断上升。

据统计到2018年底,全球60亿移动宽带用户每月消费27EB数据流量,预计到2024年每月将消费130EB数据流量。

为了应对数据流量如海啸般涌来,网络必须引入更多频谱资源、更多的基站、更先进的Massive MIMO技术来提升网络容量,但这必然会消耗更多的电力,增加OPEX支出。

2. 电费支出昂贵

据统计,电费支出占据运营商运营开支的15%-30%,在移动通信网络中,80%的电费支出来源于广泛分布的基站。

如今,流量资费越来越便宜,但电费等能源成本越来越高,同时,过去几十年受益于摩尔定律,能效每十年提升100倍,但这一速度正在放缓,面向未来不断狂增的流量需求,运营商必将越来越关注电费开支。

3. 能源浪费大

我们的移动网络, 30%的基站承载了80%的网络流量,其余70%的基站仅承载了20%的网络流量,但这些70%的“闲基站”依然要消耗大量的电力,比如即使是空闲状态也要不停的发射系统广播信号。

除了在地理位置上流量分布不均,在一天中的不同时段也是如此,繁忙时段网络非常拥挤,而空闲时段(比如深夜)网络流量极低,从而拉低了网络整体能效。

此外,2/3/4/5G系统共存,老设备、老技术能耗较高,也会拉低网络整体能效。

二、应对

1. Small cells

由于无线信号在传播时射束发散,信号能量会快速衰减,该衰减与传播距离相关,传播距离越远,衰减越大,因此,对于传统宏基站,动辄覆盖1公里,其总功耗主要来源于功放等传输功耗。

而对于小基站(Small cells),发射功率低(比宏基站约低10倍),覆盖范围小,传输功耗大幅降低,且多分布于数据流量集中区域,因此,小基站具有更低的每bit能耗。

未来5G时代,小基站将大量引入,有助于提升5G网络总体能效。不过,如前所述,由于5G时代流量暴增,小基站越来越密集,网络整体能耗上升不可避免。

2. Massive MIMO

Massive MIMO通过波束赋形技术使信号能量更集中,提升了覆盖范围和容量,这将大幅提升能量辐射效率,降低基站传输功耗。

尽管目前Massive MIMO天线的总功耗比4G更高,但若跑满容量,其每bit平均能耗远远低于4G时代。

3. 智能能耗管理

为了解决流量分布不均而导致网络总体能效低,过去我们在小区负荷较低时,通过关断部分功放、MIMO通道、载波等来节省能耗。

但若依靠人工判断、操作,不但工作量大,而且担心对业务产生影响。

5G+AI时代,网络需要智能化、系统级的能耗管理技术,利用机器学习算法对历史数据进行训练,找出规律和模型,对小区进行实时业务预测,再根据小区的负荷状态自动关闭或开启载波、Massive MIMO功放、射频通道等,并同时对网络性能指标进行实时监控,以保证在不影响网络性能的前提下实现自动化能耗管理。

此外,芯片性能提升、更先进的散热技术、基于软件化/虚拟化的网络升级等也将助力网络提升能效。

总之,面向未来万物智联时代海量流量需求,5G需进一步大幅降低每bit的平均能耗。

过去,有设备商因为基站太耗电而被搬迁,相信在5G时代,各大设备商提供的节能技术也必将成为关键竞争力。

 

责任编辑:赵宁宁 来源: 网优雇佣军
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