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5G能耗真相，1度電可下載5000部電影
發(fā)布時間：
2023-04-11 10:01
編者按：本文來自網(wǎng)優(yōu)雇傭軍。
中國5G牌照發(fā)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(yè)務蓬勃發(fā)展，將掀起萬物互聯(lián)的數(shù)字洪流。
與此同時不乏有人擔心，海量聯(lián)接的5G，能耗如何？
移動網(wǎng)絡的能耗直接關系到運營商的運維成本，在4G時代，網(wǎng)絡的總體能耗（電費）已經(jīng)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(lián)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(wǎng)絡容量，也將消耗多達1000倍當前網(wǎng)絡的電量”。
在移動通信網(wǎng)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(wǎng)絡能耗的主要來源，占整個網(wǎng)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(tǒng)等能耗較大。
隨著韓國、英國、中國等越來越多的5G網(wǎng)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(jù)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(fā)64收的大規(guī)模陣列天線，200W的天線發(fā)射功率，支持100MHz帶寬，可以提供業(yè)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(fā)4收、20MHz帶寬、發(fā)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(fā)現(xiàn)，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(lián)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(jù)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。考慮存量通信設備、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(wǎng)絡建設中，新增5G不需要進行電力改造也已經(jīng)成為經(jīng)驗共識。
數(shù)據(jù)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(jīng)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(jīng)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(jù)典型4G和5G設備的數(shù)據(jù)對比，如下圖呈現(xiàn)，5G在設備能耗與4G相當?shù)那闆r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(jié)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?shù)墓哪兀?br />
從5G基站設備廠商的資料來看，為了實現(xiàn)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(jié)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(jié)能調度、多制式多場景的協(xié)同節(jié)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(lián)接著百行千業(yè)、萬事萬物的綠色5G，改變我們每個人的生活。
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