5G能耗真相,1度電可下載5000部電影
編者按:本文來自網優雇傭軍。

中國5G牌照發放,翹首以盼的5G時代正式到來。隨之而來的4K/8K視頻、AR/VR應用、自動駕駛等業務蓬勃發展,將掀起萬物互聯的數字洪流。

與此同時不乏有人擔心,海量聯接的5G,能耗如何?

移動網絡的能耗直接關系到運營商的運維成本,在4G時代,網絡的總體能耗(電費)已經達到運營商運維成本的16%,5G擁有更大容量、更快速度、更多聯接,不免讓人對它所帶來的能耗感到擔憂,甚至有人危言聳聽:“5G將提供1000倍于當前的網絡容量,也將消耗多達1000倍當前網絡的電量”。

在移動通信網絡中,能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機房空調等部分。其中,基站是整個移動通信網絡能耗的主要來源,占整個網絡能耗的80%以上。在基站中,負責處理計算的基帶單元(BBU)的功耗相對較小,射頻單元(RRU/AAU)、散熱系統等能耗較大。

隨著韓國、英國、中國等越來越多的5G網絡正式商用, 5G能耗的面紗已被揭開。

4G/5G 能耗PK,“電飯煲”和“砂鍋煲”哪個更耗電?

根據中國5G商用信息,運營商主要使用了64TRx Massive MIMO設備,該設備是5G射頻單元(AAU)的“高配”版本,采用64發64收的大規模陣列天線,200W的天線發射功率,支持100MHz帶寬,可以提供業界最領先的5G容量和體驗。

5G的“高配”AAU的能耗是多少呢?

答案是:810W,運行一小時耗電0.8度。

對比4G時代的“高配”產品,支持4發4收、20MHz帶寬、發射功率240W,典型場景的能耗是685W,運行一小時耗電0.69度。

可以發現,5G能耗并不像很多人擔心的那樣聳人聽聞,在提供更快更多聯接地同時,5G的能耗與4G相當。

再來看5G對機房電力改造的需求。根據公開信息,國內站點存在兩種典型的電力空開,可以分別支持小于30KW和50KW的電力設備??紤]存量通信設備、空調照明設施,新增5G設備后的站點總能耗在14KW左右,遠遠小于電力空氣開關的限制。

在韓國、英國、西班牙等5G先行者的網絡建設中,新增5G不需要進行電力改造也已經成為經驗共識。

數據表明,5G能耗的擔憂實際是杞人憂天,新增5G設備對比4G,相當于你家已經有了砂鍋煲(400W),又購置了一臺嶄新的多功能電飯煲(500W),它們功耗相當,也不需要改造家里的電力設備,只需放心大膽的插上電,煮一鍋香噴噴的5G米飯了。

4G/5G 能效PK,榨干每一度電的剩余價值

能效,指的是為用戶提供服務與所消耗的能源之比。

能效已經普遍應用到家電設備中,比如大家熟知的空調能效(ERR),耗能最低的一級能效指的是1度電可以產生3600W的制冷量,而老式的四級能效空調,1度電僅能產生2000W的制冷量。如果你家空調的能效標級別4~5級,可以考慮今年夏天換一個新空調了。

對于移動通信來說,比特能效是全球運營商、設備商、研究組織、標準組織共同關注的熱點。3GPP在面向5G的需求報告中明確指出,能效需要作為5G NR設計的一個重要指導原則。

那么5G設備的能效如何呢?

同樣根據典型4G和5G設備的數據對比,如下圖呈現,5G在設備能耗與4G相當的情況下,容量提升了30~40倍,這使得每比特的能耗大幅降低。

從能效來講,5G設備1kWh能量消耗可以支持5425GB流量的傳輸,也就是說,5G基站每1度電可以供你下載5000多部超清電影,而在4G時代,同樣的電量僅能下載200部不到。

相比空調“一晚一度電”的美好想象,5G基站設備相比4G基站設備的能效切實提升了20~30倍,可以毫不夸張的說,5G走在了節能減排的最前線。

回到未來,我們可以看見的綠色5G

5G基站相比4G擁有更大容量、更快速率、更多連接,為什么還能保持和4G時代相當的功耗呢?

從5G基站設備廠商的資料來看,為了實現3GPP百倍能效提升的目標,在基站最耗電的射頻(RF)、功放(PA)、散熱等部分均做出了大量的技術革新。

更高集成度的芯片工藝,不斷提升單板集成度,降低功耗;

更先進的半導體功率材料,提升了功放效率,降低功耗;

更科學的仿生散熱技術,散熱效率大幅提升,降低功耗;

等等等等……

可以說,通信人為了踐行節能減排的諾言,不斷研究新技術提升能效,一不小心,居然就讓5G設備的功耗和4G相當了。

這還沒完。

在可以預見的未來,新的芯片工藝和架構、基于AI的節能調度、多制式多場景的協同節能等技術還將帶來超過30倍的能效比提升。

揭開5G的“能耗真相”,我們更加有理由期待,隨著5G商用深入,我們很快會看到聯接著百行千業、萬事萬物的綠色5G,改變我們每個人的生活。
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