隨著我國5G商用牌照的發(fā)放，公眾熱議許久的5G時代終于正式到來。擁有大帶寬、低時延、廣聯(lián)接三大特性的5G將全面賦能智能制造、自動駕駛、AR/VR應(yīng)用、4K/8K視頻等行業(yè)，掀起萬物互聯(lián)的數(shù)字化、智能化浪潮。

與此同時，關(guān)于5G基站功耗的擔(dān)憂和噪聲也開始彌散開來。海量聯(lián)接的5G，能耗究竟如何？運(yùn)營商建設(shè)5G，又要如何度過“節(jié)能降耗”大關(guān)？

華為董事長梁華：5G基站比4G能效更高，更符合環(huán)保理念

移動網(wǎng)絡(luò)的能耗直接關(guān)系到運(yùn)營商的運(yùn)維成本。在4G時代，網(wǎng)絡(luò)總體能耗已經(jīng)占據(jù)了運(yùn)營商運(yùn)維成本的16%，而擁有更大容量、更快速度和更多聯(lián)接的5G，不免引發(fā)了人們對其能耗的擔(dān)憂。

在華為于19年7月12日舉辦的《2018可持續(xù)發(fā)展報告》發(fā)布會上，華為董事長梁華發(fā)表公開演講：“未來通信網(wǎng)絡(luò)的重要關(guān)注點(diǎn)之一就是能量效率，核心是用更少的能量傳遞更多的信息，以及在能量系統(tǒng)中通過信息技術(shù)來降低能耗?！?/p>

梁華表示，不必對5G的能耗感到擔(dān)憂，其實(shí)在同樣覆蓋能力下，與4G的典型能耗基本上在同一個量級上。更重要的是，5G設(shè)備1度電的能耗可支持超過5000GB流量的傳輸，相當(dāng)于下載5000部高清電影；而在4G時代，同樣電量僅能下載200部左右。也就是說，5G的能效相比4G提高了10-20倍。

華為5G：端到端全面創(chuàng)新，助力運(yùn)營商節(jié)能降耗

據(jù)統(tǒng)計，三大運(yùn)營商每年網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營電費(fèi)支出共計過千億元人民幣，能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機(jī)房空調(diào)四部分，而其中基站的電費(fèi)支出占整體網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。在基站中，負(fù)責(zé)處理信號編解碼的基帶單元（BBU）的功耗相對較小，而射頻單元（RRU/AAU）是功耗的主要來源。華為通過一系列獨(dú)有的“黑科技”，使整體基站功耗低于業(yè)界10%-20%。

首先，華為5G AAU采用了完全自研的基站ASIC芯片——天罡。相對于傳統(tǒng)FPGA芯片，天罡擁有極高集成度、極強(qiáng)算力和極寬頻譜，提升單板集成度的同時實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算能力的2.5倍提升。

其二，基站功耗的最主要來源是射頻單元（RF）的功放器件（PA）。華為針對5G的應(yīng)用頻段和應(yīng)用帶寬，采用黑科技材料——氮化鎵（GaN）來制作功放器件。氮化鎵在高頻信號的放大效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以LDMOS為代表的傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，這一特質(zhì)使得功放器件擁有更高的能量轉(zhuǎn)換效率和功率輸出密度，從而最大限度提高功放效率、降低功耗。

講到功放，不得不提到一個“線性放大區(qū)間”的概念，即功放在一定的輸入范圍之內(nèi)能夠?qū)斎胄盘栠M(jìn)行線性放大，超過這個區(qū)間功放的非線性放大會導(dǎo)致信號的失真，從而降低功放效率。為了提升功放效率，華為采用專門優(yōu)化的數(shù)字預(yù)糾偏算法（DPD），對功放的非線性放大區(qū)進(jìn)行預(yù)糾偏，使得功放的線性放大區(qū)間得到極限延伸。華為通過氮化鎵材料和數(shù)字預(yù)糾偏算法兩者的結(jié)合，使功放效率提升10%。

此外，正如家用電器過熱會導(dǎo)致效率的降低和能耗的升高，基站也需要強(qiáng)散熱以保證高能效。華為采用了獨(dú)創(chuàng)的仿生散熱技術(shù)——輥壓接合散熱齒，這是一個AAU內(nèi)部的循環(huán)散熱系統(tǒng)，通過“工質(zhì)”液體在AAU內(nèi)部汽化-液化-汽化的循環(huán)，使基站的整體散熱能力提升20%，從而達(dá)到降耗的目的。

比特驅(qū)動瓦特：由單制式節(jié)能走向系統(tǒng)級調(diào)度

除了產(chǎn)品級降低功耗的能力之外，華為的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)——PowerStar，秉承“比特驅(qū)動瓦特”的理念，實(shí)現(xiàn)多個頻段、多個制式間的網(wǎng)絡(luò)級節(jié)能。

在通常情況下，運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)以優(yōu)先滿足業(yè)務(wù)的覆蓋和容量的要求而設(shè)計，無線網(wǎng)絡(luò)中存在業(yè)務(wù)量分布不均的現(xiàn)象。因此，運(yùn)營商需要從無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的角度定制客戶化的節(jié)能策略；同時需要考慮實(shí)際場景信息及運(yùn)營商節(jié)能策略，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果和網(wǎng)絡(luò)性能的平衡。簡言之，節(jié)能不僅僅是單個設(shè)備、站點(diǎn)層面的方案，更需要按照網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的實(shí)際需求和現(xiàn)網(wǎng)的實(shí)際配置，從網(wǎng)絡(luò)層面設(shè)計和調(diào)整。華為融合AI技術(shù)和專家經(jīng)驗(yàn)的PowerStar節(jié)能解決方案，使基站根據(jù)實(shí)際手機(jī)或終端用戶的使用情況，始終保持在效率最優(yōu)的狀態(tài)下運(yùn)行：在夜間或者用戶少的時候，根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)使用情況調(diào)整基站的工作模式，在保證用戶體驗(yàn)的情況下，動態(tài)關(guān)閉或開啟一定的天線通道、載頻、時隙，以達(dá)到功耗最優(yōu)的目的。對于典型的多頻多制式網(wǎng)絡(luò)，PowerStar能夠幫助運(yùn)營商無線網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備省電10%以上。?

華為助力運(yùn)營商：節(jié)能可預(yù)測、降耗可管理、發(fā)展可持續(xù)

5G時代，華為踐行節(jié)能減排、助力全球運(yùn)營商建設(shè)新一代移動網(wǎng)絡(luò)，不斷創(chuàng)新進(jìn)取、厚積薄發(fā)。通過“軟硬結(jié)合”的解決方案，華為取得了單站能耗低于業(yè)界平均水平20%的成績。

揭開5G功耗的面紗，我們更有理由期待，5G將以更高能效使能千行百業(yè)、助力萬物互聯(lián)的智能世界加速到來！