5G創新助力綠色低碳發展(青蛙工業云助力黑龍江工業企業數字化轉型)

2022年6月13—19日是全國節能宣傳周，6月15日為全國低碳日。這是我國連續舉辦的第32個全國節能宣傳周，今年全國節能宣傳周的主題是“綠色低碳，節能先行”，全國低碳日活動主題為“落實‘雙碳’行動，共建美麗家園”。

5G等新一代信息技術的加速發展，為經濟社會綠色發展提供了網絡化、數字化、智能化的技術手段，已成為推動社會節能減排的重要引擎。5G加速了各行各業的數字化進程,促進了全社會的節能減排,其自身也亟需走向綠色低碳。

如何集約化、綠色地建設5G，探索可持續發展的5G，開始引起關注，并且業界通過多個技術創新，使得5G可以提供更多數據處理，實現更優的能源消耗。

為此，《通信世界》特策劃“打造綠色低碳的5G網絡，共建美麗家園”專題，了解5G網絡能耗情況，探究降低5G功耗的解決方案，為業界帶來參考建議和成功實踐。

我國力爭2030年前實現“碳達峰”、2060年前實現“碳中和”，這是以習近平同志為核心的黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。

節能是實現“碳達峰、碳中和”目標的關鍵支撐。5G等新一代信息技術的加速發展，為經濟社會綠色發展提供了網絡化、數字化、智能化的技術手段，已成為推動社會節能減排的重要引擎。

我國5G牌照發放至今3年來，5G商用發展迅猛，5G與其他ICT技術的融合對千行百業數字化轉型賦能成效初顯，新業態、新模式不斷得到探索，助力數字經濟呈現蓬勃發展勢頭。5G加速了各行各業的數字化進程,促進了全社會的節能減排,其自身也亟需走向綠色低碳——5G單比特能耗是4G的1/5,峰值速率卻增長了20倍,5G網絡整體能耗高于4G，5G基站的耗電和成本高廣受關注。根據GSMA的數據，通信網絡的能耗成本（電費）占運營商運營支出（OPEX）高達20%~40%。在我國“雙碳”目標下，5G節能減排迫在眉睫，亟需加快研究5G網絡節能技術，探索5G網絡綠色發展之路。

“軟硬兼施”構建綠色5G

5G并非“天生的電老虎”，其單位比特功耗比4G低80％，但隨著通信運營商加大5G基站建設，5G基站數量大幅增加，數據流量爆發式增長，整體功耗是4G基站的2.5~3.5倍?！耙苿舆\營商的主要能耗在于無線接入網，也就是無線基站。產業界的研究顯示，由于基站數量巨大，無線接入網的能耗可能會達到全網能耗的70%左右?！盨A無線通信領域高級分析師楊光在接受記者采訪時表示。

而在中國社科院數量經濟與技術經濟研究所能源教研室主任劉強看來，5G目前處于規模建設期，5G網絡不僅是人與人的連接，更是延展至人與物、物與物的連接，如此一來5G的能耗增加自然非常顯著。劉強表示：“除了無線網、核心網、傳輸網、數據中心及其他管理運營方面的能耗，基礎設施建設本身也有間接的能耗，比如鋼鐵、水泥等，基站、機房等基礎設施的搭建也會產生間接的能耗。此外還要應對6G、馬斯克提出的‘星鏈計劃’等或與5G形成競爭局面，也可能帶來能耗的劇增。”

隨著移動通信技術的不斷進步，多頻多制式網絡將長期共存。那么如何幫助運營商在滿足性能的基礎上降低網絡能耗？相關專家指出，首先，需要把多頻技術引入無線網絡。一個設備支持多個頻段，并實現頻段間動態功率共享，可大大提升能效。其次，需要引入多天線技術。通過多天線技術，可大幅提升基站覆蓋能力，減少基站數量，實現無縫全面覆蓋。通過這些方式，運營商網絡能耗得以降低。

針對5G網絡能耗大的問題，需要業界加強節能技術的研究以不斷降低設備及網絡的能耗。對此，信通院專家指出，目前根據產業界的共識，業內普遍采用設備級、站點級和網絡級三級架構開展節能關鍵技術及相關評價體系研究。

設備級節能關鍵技術包括硬件節能和軟件節能兩部分。如中國電信在5G硬件上，引導產業鏈采用新材料、新架構和提高集成度等方法，進一步降低基站基礎功耗；在5G軟件功能上，采用符號關斷、載波關斷、通道關斷以及深度休眠等方法，不斷提升軟件節能的精細化、智能化水平，持續降低基站運行功耗。

站點級節能關鍵技術主要針對與主設備一起構成站點的空調、電源等配套設施的節能。目前主要通過探索新型無線接入網網絡架構，實現配套設施能耗的降低。例如，中國移動通過聯合產業界合作伙伴研發基站高能效材料、新器件、新結構，實現5G單站功耗相比商用初期下降約35%，接近4G的2.5倍；開展節能動態調壓、BBU休眠和池化的探索與驗證，實現亞幀靜默、通道靜默、淺層休眠、深度休眠等節能功能的規模部署和性能優化，基于業務負荷進行5G基站器件休眠，實現低負荷場景節電10%~30%，極低負荷場景節電超過50%。

“基站的配套設備，比如空調，也往往是能耗大戶，通過采用新的系統設計、新的散熱設計等，也可以降低基站運行對環境溫度的要求，從而降低空調能耗?！睏罟獗硎?。

網絡級節能關鍵技術則是通過結合人工智能算法開展多網協作。網絡級節能技術與網絡運營緊密相關，通過在網管端進行數據采集和大數據處理，自動識別多頻多模網絡狀態下覆蓋小區及容量小區，進行適時小區靜默和喚醒，可以有效達到節能的效果。

“需要從網絡角度考慮整體的網絡能耗，比如可以利用網絡業務流量的波動性，在業務低谷時期，在保證網絡覆蓋的前提下，適當關斷一部分載波甚至關斷一部分基站，可以顯著降低網絡能耗。另外，盡早實現新舊設備的更新換代，也有利于提升網絡能效。新型4G、5G基站的能效遠高于老舊的2G、3G基站，盡快實現2G、3G的退網也有助于提升全網的能效?！睏罟庹劦?。比如為了降低5G基站能耗，實現大規模商用，中國聯通提出了“深度休眠”節能算法和系統級智能化節能技術。經過3年的努力，與5G建設初期相比，中國聯通實現了5G閑時能耗降低60%、綜合能耗降低30%，使得5G基站初步具備大規模商用能力。

節能減排是一項系統性工程

GSMA近日發布的《2022年移動凈零排放報告》顯示，去年移動網絡數據流量雖然增加了31%，但是相關的碳排放量僅增加了2%。這意味著行業在移動通信網絡綠色低碳方面已取得階段性成果。

節能減排是一項系統性工程,涉及方方面面的舉措,有賴于整個行業乃至全社會的共同努力。包括華為、中興、中信科移動、愛立信、諾基亞等在內的眾多企業，在組件級、設備級、網絡級等多個層面全方位助力運營商網絡節能降耗，不斷取得新的進展。

“降低能耗是一個全產業鏈的問題，需要運營商、系統設備廠商、元器件廠商，乃至電源、空調等配套廠商的共同努力。在降低能耗的同時，還可以擴大新能源的應用范圍，更多地采用太陽能、風能等可再生能源為網絡設備供電，也有助于實現降低碳排放的目標。”楊光建議。

目前“碳達峰、碳中和”已成全社會的共識，提升網絡能效、降低碳排放是電信運營商必須承擔的社會責任。另一方面，能耗成本也是網絡運營成本的重要組成部分，在網絡承載的數據流量持續增長的情況下，提升能效將有利于運營商控制成本，提升盈利能力。因此，無論是從商業經營還是社會責任的角度，節能降耗都對運營商的可持續發展具有重要意義。

（備注：青蛙工業云平臺目標是幫助黑龍江工業企業、哈爾濱工業企業的數字化轉型貢獻出自己的一份力量，嚴把數字轉型方案的質量關，結合 哈爾濱數字化車間政策 數字孿生技術 哈爾濱軟件定制  哈爾濱星級上云  哈爾濱標識解析方案 以及哈爾濱智能制造等相關的產業政策，為龍江工業企業數字化轉型開辟一條新出路，提供一個快速有效的提產增量的解決方案，助力黑龍江老工業振興，哈爾濱工廠轉型。）