能让三大运营商5G基站每年省下25亿元电费!爱立信用的啥技术?

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2020年,全球5G基站突破100万个,而中国5G基站占71.8余万个,按规划,2021年将新建5G基站60万个以上。

随着5G基站数量的不断刷新,各大运营商承受的成本压力也越来越大,如何有效降低基站能耗成为了业内急需解决的一大难题。

吃电猛虎,遇降魔符

一个5G基站的能耗是4G基站能耗的3倍左右,而考虑到覆盖同样的范围,5G基站建设密度要比4G基站更高,当前的基站能耗中,射频单元(RRU/AAU)的功耗占了很大部分,而负责处理信号编解码的基带单元(BBU)的功耗相对较小。

然而,在国内运营商的典型无线网络中,无线主设备能耗(射频单元+基带单元)仍然占无线网络总能耗的约50%(另外50%由空调、电源等消耗)。

射频单元能耗占无线主设备能耗的约80%,射频模块占射频单元能耗的约70%,其中功率放大器(PA)是能耗大户,占射频模块能耗约90%。

因此,通过技术创新,提升PA的效率是无线网络节能的关键一环。

基站机房主要依靠空调降温,为了保障设备不会因为温度过高宕机,空调需要24小时不间断工作。相关数据显示,平均每个基站空调的电费支出约占总电费支出的54%。

中国铁塔数据显示,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。

能让三大运营商每年省下25亿元电费!爱立信用的啥技术?


(图片来源:爱立信)

如果任由5G基站能耗上升,除了对运营商的业务运营非常不利之外,也会对我国2030年实现碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和带来很大的阻力。

爱立信研发了潮汐功放技术能动态调整PA电压,提升PA的效率。爱立信的潮汐功放技术,在有业务的情况下,根据业务量的高低,自动通过硬件算法实时优化功耗,不影响性能的同时实现功耗的动态优化。根据实验室测算结果,在典型业务负荷时,爱立信研发的潮汐功放技术可以让基站射频单元整机功耗降低20%,基站整体功耗降低约15%。

以70万个5G基站来算,如果一个基站能节约15%的电,那么相当于一年可以节约大约25亿元的电费,这是一笔非常惊人的巨款。

为节省用电,各出奇招

人类有“朝而醒暮而息”的习惯,在通信网络世界中同样如此,部署在写字楼附近的基站白天的“工作量”达到爆满,PA需要输出较高的功率,需要给PA提供非常高的电压来维持,到晚上,这些基站就“无所事事”。

为了节能,目前业内基站采用分级可变电压(即不同的功率等级)来对应不同的业务负荷,运营商也在无业务的时刻和区域里关断一部分器件达到节能目的。

目前射频单元的节能技术有符号关断、通道关断、深度休眠等。

如先前,北京移动自主研发了一套“多维智能节电策略”,通过小区-载波-通道-亚帧关断等多种手段,在确保网络质量和用户体验的前提下做到“智能关断、远程关断、能关尽关”,日均节电达1424度,预计年度节电量可超过520万度,最大化实现节电效果。

同时,北京移动还对部分基站空调设备启动智能控制系统改造工程,有效降低空调运行时长,减少压缩器关启次数,每月节省电费近100万元。

然而,节能在软件上的应用,也被发挥到了极致——通过人工智能的算法调度,在低速率、低业务量的情况下进行一些关断,从而达到节能的效果。

据先前媒体报道,洛阳联通结合基站设备载荷与耗电量对比数据,充分挖潜中兴5G基站设备功能,并根据洛阳当前的5G用户分布和终端使用状况,对已经入网的3种不同基站射频单元设备(AAU),分不同时段定时开启空载状态下的深度休眠功能(即AAU以极低的基本能耗运行,进入休眠状态后用户无法正常接入使用网络),从而实现智能化基站设备能耗管控的目的。

即便如此,但因为无法做到精细地实时调整,在节能的效果上,还待提升,更加令人捉急的是,很可能因为轻微的调整偏差而带来小区间干扰。

潮汐功放技术,动态调整电压

作为全球5G技术的领导者,爱立信长期以来,通过精准构建5G网络、激活休眠软件等方式、打破了每新一代移动通信网络建设都必然带来能源消耗上升的趋势,爱立信提出的潮汐功放技术实现了基站的能耗随业务变化而实时动态调整。

基于其先进硅芯(Ericsson Silicon)的算法和强大的处理能力 ,爱立信的硬件可以实现潮汐功放技术,具有显著的节能功效。

爱立信推出的多款全自研先进制程芯片,具有灵活的体系结构,可进行诸多创新。

在爱立信为全球运营商提供的E2E产品如无线产品、传输产品和RAN计算产品中,潮汐功放技术即是硅芯提供的最佳节能方案之一,这些节能方案可软件升级,从无线设备级到爱立信E2E全产品系列再到网络级节能均可持续改善Gb/W的能效。

通过机器学习对现网业务负荷进行跟踪和预测,在不同的业务量下,爱立信数字中频芯片(基于爱立信先进的硅芯设计理念推出的全自研先进制程芯片之一)里集成的算法可自动调整PA的电压,让PA时刻工作在效率的最优点,达到整机效率最大化。

这种新算法还可以可以消除因降低PA 的电压通常会引入额外的PA非线性带来系统性能体验差的问题,它保障了在降低机器功耗的同时并保持最优性能。

爱立信的潮汐功放技术将与现有的节能技术相辅相成,从“提供气候行动解决方案”方面在中国市场积极行动,帮助运营商节约更多的电费,提升网络商业价值。

爱立信将在基站的节能技术领域不断进行创新,做好移动通信无线网络节能降耗的基石,助力可持续发展。

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