“收入?支出”：5G顯著提高能效

2020年雖然受新冠肺炎疫情影響，但我國5G速度并未放慢，工業(yè)和信息化部信息通信發(fā)展司司長聞庫表示，近期，我國平均每一周新開通的5G基站超過了1.5萬個，截至6月底，三家電信運營商在全國已建設(shè)開通5G基站超過40萬個。

5G部署提速，商用進程加快，將進一步推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，賦能千行百業(yè)智能升級，并有望給整個社會帶來深刻變革。與此同時，5G也是提高能源效率的重要推動力，將在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用——5G使能垂直行業(yè)提升能效、減少碳排放，助力構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字世界。

眾所周知，“綠色”“節(jié)能”“環(huán)?！薄翱沙掷m(xù)”“能效”等關(guān)鍵詞是過去以及未來，業(yè)界持續(xù)關(guān)注的焦點，也是業(yè)界持續(xù)奮進的方向。群策群力，作為全球領(lǐng)先的ICT基礎(chǔ)設(shè)施和智能終端提供商，華為同業(yè)界伙伴致力于提升能效，使能可持續(xù)發(fā)展。就在近日，華為聯(lián)合研究機構(gòu)Analysys Mason發(fā)布了《Green 5G：BUILDING A SUSTAINABLE WORLD》白皮書，對綠色5G如何構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展世界做了更為全面的詮釋，以期助力5G走得更快更好，賦能社會可持續(xù)發(fā)展。

“收入?支出”：5G顯著提高能效

眾所周知，聯(lián)接和數(shù)據(jù)需求的不斷增長正在提升寬帶網(wǎng)絡(luò)的使用量，因此網(wǎng)絡(luò)所承載的流量也在不斷增加。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的部署，這一趨勢將變得更加明顯。同時，5G時代，5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量是4G的1000倍，加之VR/AR、云游戲等眾多創(chuàng)新業(yè)務(wù)需要進行更多的數(shù)據(jù)處理，而更多的數(shù)據(jù)處理理論上也會引發(fā)電耗增長。這就意味著運營商在規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)時，也需考慮能源效率。單純從功耗看，基站是功耗的“大戶”，基站能耗占網(wǎng)絡(luò)總耗電量的57%左右，但這不意味著5G是一種高能耗技術(shù)。相反，5G作為最新一代無線技術(shù)，在節(jié)能環(huán)保上已有突出表現(xiàn)。

追本溯源，按每比特計算，5G標準比前幾代技術(shù)標準更節(jié)能。其實，5G在標準設(shè)計、參考信號設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)上都最大化地考慮了節(jié)能。3GPP的5G規(guī)范要求5G能耗比4G減少90%，ITU要求ICT企業(yè)在2030年前將溫室氣體排放量減少45%。降功耗、降成本也是整個5G產(chǎn)業(yè)鏈的共同訴求。

如何集約化、綠色地建設(shè)5G，探索可持續(xù)發(fā)展的5G，也開始引起關(guān)注，并且業(yè)界通過多個技術(shù)創(chuàng)新，使得5G可以提供更多數(shù)據(jù)處理，卻實現(xiàn)更優(yōu)的能源消耗。

白皮書顯示，與前幾代移動技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)可以采用多層部署方式，從而從本質(zhì)上提高能源效率，實現(xiàn)能源效率最大化。這種多層部署方式包括加強設(shè)備層面的電源管理，采用新的站點解決方案，如使用液冷散熱，以減少對空調(diào)系統(tǒng)的需求，以及對頻譜等資源的靈活使用等。這為移動網(wǎng)絡(luò)的部署和運行提供了一種全新的方式，可使每比特能源效率相比4G提高50倍。

具體來看，運營商可以在基站設(shè)備層、站點層和網(wǎng)絡(luò)層3個層面進一步整合5G的能源效率，比如采用更加節(jié)能的5G功率放大器，通過AI預(yù)測提前喚醒基站，5G與LTE的頻譜和無線技術(shù)靈活配合以最低的功耗為特定任務(wù)提供適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)容量等多種技術(shù)相結(jié)合，從而極大地提升網(wǎng)絡(luò)能源效率，同時減少溫室氣體的排放。白皮書中強調(diào)：“如果運營商在部署5G時采用全套功率和站點優(yōu)化技術(shù)，那么即使在密度更大的網(wǎng)絡(luò)中，也可以讓功耗保持穩(wěn)定。同時，若以同樣的方式部署4G，則更能顯著降低其運營成本。”

而在網(wǎng)絡(luò)層減少能耗主要有兩大途徑：一是充分利用現(xiàn)有頻段的最高效組合，二是盡量減少無線技術(shù)的使用數(shù)量，即通過有選擇性地淘汰或使用動態(tài)頻譜。目前許多運營商同時運行2G、3G、4G和5G網(wǎng)絡(luò)。淘汰傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)意味著淘汰能效較低的傳統(tǒng)技術(shù)，減少天線和基站的數(shù)量以及對空間和功率的要求，從而顯著降低網(wǎng)絡(luò)總能耗。

白皮書中特別指出，目前，已經(jīng)出現(xiàn)許多能夠提高能源效率和改善能源管理的新技術(shù)，比如，人工智能將進一步提高基站、站點和網(wǎng)絡(luò)3個層面的能源效率。并且這些技術(shù)并不只適用于5G，甚至未來可以采用這些技術(shù)優(yōu)化新能源管理系統(tǒng)，使網(wǎng)絡(luò)更加節(jié)能、高效。

ICT促進可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)

盡管5G網(wǎng)絡(luò)本身的節(jié)能很重要，但是如果單從5G自身基站輻射、電力的消耗來衡量5G是否環(huán)保，是否能成為綠色5G并不全面。5G畢竟需要應(yīng)用到社會的方方面面，促進整個行業(yè)的信息化、數(shù)字化，只有當5G使能許多其他行業(yè)以更節(jié)能的方式運行時，5G對行業(yè)轉(zhuǎn)型的影響才會真正實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)顯示，ICT行業(yè)的溫室氣體排放量占全球的比重不足2%，但其附加值占經(jīng)濟合作與發(fā)展組織國家的6%，占中國GDP的7%以上。這也意味著，只有在對其他行業(yè)的能源效率產(chǎn)生顯著影響的情況下，5G才會對全球能源使用產(chǎn)生有意義的影響。

Analysys Mason研究表明，5G與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和云等ICT技術(shù)結(jié)合可以提高其他行業(yè)的能源效率，在幫助行業(yè)和民眾實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標方面發(fā)揮著重要作用——先進的聯(lián)接、云計算、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)提供了一個潛力空前的平臺，能提升所有行業(yè)、城市和社區(qū)的能源效率。

尤其，ICT技術(shù)有望對醫(yī)療、制造、交通和能源行業(yè)的能源效率產(chǎn)生巨大影響。比如在能源領(lǐng)域，5G無人機能以更高的效率和更低的成本進行天然氣管道檢測；基于LCA方法分析顯示，使用5G無人機使上海一次檢測的溫室氣體排放量減少了60%。如果全球都采用這種方法，減少的溫室氣體排放量將足以給全球每個人的智能手機充電100天。在醫(yī)療領(lǐng)域，5G使能的遠程CT問診可以完全消除某些相關(guān)活動產(chǎn)生的溫室氣體排放。在智慧城市和智能交通系統(tǒng)，5G有望提升生活方方面面的能源效率。

ITU發(fā)布的《SMART 2020》報告更是佐證了ICT技術(shù)對各行業(yè)節(jié)能減排都有非常顯著的使能效應(yīng)：ITU預(yù)計2020年，各行業(yè)利用ICT技術(shù)提高能源效率的規(guī)模相當于全球總排放量的15%。甚至，業(yè)內(nèi)專家認為，ICT技術(shù)在行業(yè)的應(yīng)用將對聯(lián)合國2030可持續(xù)發(fā)展目標形成關(guān)鍵的支撐，特別是應(yīng)對氣候變化的影響。

但也要意識到，隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展以及數(shù)據(jù)使用率的飆升，網(wǎng)絡(luò)能源消耗或?qū)⒌窒渌I(lǐng)域能源效率的提升。因此，智能部署5G非常重要，要盡可能地減少其消耗的能源。這也需要政府和監(jiān)管機構(gòu)及產(chǎn)業(yè)鏈共同推進。比如，建議政府監(jiān)管部門可以降低5G和其他關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化部署的門檻，同時推動不同行業(yè)利益相關(guān)人之間的合作，并鼓勵開發(fā)通用平臺和采用統(tǒng)一的方法管理電力使用。

總而言之，5G的到來不僅不會給社會帶來環(huán)境的污染、能源的浪費，反而通過高帶寬、低時延的特性，讓社會變得更為智能，也能為社會發(fā)展帶來更高的效率、更低的能耗。同時，也需產(chǎn)業(yè)鏈攜手共進，以期使用更少的能量，傳送更多的信息，在不斷豐富人們數(shù)字生活的同時，反哺更美麗的物理世界。