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5G能耗真相,1度电可下载5000部电影

5G能耗并不像很多人担心的那样耸人听闻,在提供更快更多联接地同时,5G的能耗与4G相当。

中国5G牌照发放,翘首以盼的5G时代正式到来。随之而来的4K/8K视频、AR/VR应用、自动驾驶等业务蓬勃发展,将掀起万物互联的数字洪流。

与此同时不乏有人担心,海量联接的5G,能耗如何?

移动网络的能耗直接关系到运营商的运维成本,在4G时代,网络的总体能耗(电费)已经达到运营商运维成本的16%,5G拥有更大容量、更快速度、更多联接,不免让人对它所带来的能耗感到担忧,甚至有人危言耸听:“5G将提供1000倍于当前的网络容量,也将消耗多达1000倍当前网络的电量”。

在移动通信网络中,能耗主要集中在基站、传输、电源和机房空调等部分。其中,基站是整个移动通信网络能耗的主要来源,占整个网络能耗的80%以上。在基站中,负责处理计算的基带单元(BBU)的功耗相对较小,射频单元(RRU/AAU)、散热系统等能耗较大。

随着韩国英国、中国等越来越多的5G网络正式商用, 5G能耗的面纱已被揭开。

4G/5G 能耗PK,“电饭煲”和“砂锅煲”哪个更耗电?

根据中国5G商用信息,运营商主要使用了64TRx Massive MIMO设备,该设备是5G射频单元(AAU)的“高配”版本,采用64发64收的大规模阵列天线,200W的天线发射功率,支持100MHz带宽,可以提供业界最领先的5G容量和体验。

5G的“高配”AAU的能耗是多少呢?

答案是:810W,运行一小时耗电0.8度。

对比4G时代的“高配”产品,支持4发4收、20MHz带宽、发射功率240W,典型场景的能耗是685W,运行一小时耗电0.69度。

可以发现,5G能耗并不像很多人担心的那样耸人听闻,在提供更快更多联接地同时,5G的能耗与4G相当。

再来看5G对机房电力改造的需求。根据公开信息,国内站点存在两种典型的电力空开,可以分别支持小于30KW和50KW的电力设备。考虑存量通信设备、空调照明设施,新增5G设备后的站点总能耗在14KW左右,远远小于电力空气开关的限制。

在韩国、英国、西班牙等5G先行者的网络建设中,新增5G不需要进行电力改造也已经成为经验共识。

数据表明,5G能耗的担忧实际是杞人忧天,新增5G设备对比4G,相当于你家已经有了砂锅煲(400W),又购置了一台崭新的多功能电饭煲(500W),它们功耗相当,也不需要改造家里的电力设备,只需放心大胆的插上电,煮一锅香喷喷的5G米饭了。

4G/5G 能效PK,榨干每一度电的剩余价值

能效,指的是为用户提供服务与所消耗的能源之比。

能效已经普遍应用到家电设备中,比如大家熟知的空调能效(ERR),耗能最低的一级能效指的是1度电可以产生3600W的制冷量,而老式的四级能效空调,1度电仅能产生2000W的制冷量。如果你家空调的能效标级别4~5级,可以考虑今年夏天换一个新空调了。

对于移动通信来说,比特能效是全球运营商、设备商、研究组织、标准组织共同关注的热点。3GPP在面向5G的需求报告中明确指出,能效需要作为5G NR设计的一个重要指导原则。

那么5G设备的能效如何呢?

同样根据典型4G和5G设备的数据对比,如下图呈现,5G在设备能耗与4G相当的情况下,容量提升了30~40倍,这使得每比特的能耗大幅降低。

从能效来讲,5G设备1kWh能量消耗可以支持5425GB流量的传输,也就是说,5G基站每1度电可以供你下载5000多部超清电影,而在4G时代,同样的电量仅能下载200部不到。

相比空调“一晚一度电”的美好想象,5G基站设备相比4G基站设备的能效切实提升了20~30倍,可以毫不夸张的说,5G走在了节能减排的最前线。

回到未来,我们可以看见的绿色5G

5G基站相比4G拥有更大容量、更快速率、更多连接,为什么还能保持和4G时代相当的功耗呢?

从5G基站设备厂商的资料来看,为了实现3GPP百倍能效提升的目标,在基站最耗电的射频(RF)、功放(PA)、散热等部分均做出了大量的技术革新。

更高集成度的芯片工艺,不断提升单板集成度,降低功耗;

更先进的半导体功率材料,提升了功放效率,降低功耗;

更科学的仿生散热技术,散热效率大幅提升,降低功耗;

等等等等……

可以说,通信人为了践行节能减排的诺言,不断研究新技术提升能效,一不小心,居然就让5G设备的功耗和4G相当了。

这还没完。

在可以预见的未来,新的芯片工艺和架构、基于AI的节能调度、多制式多场景的协同节能等技术还将带来超过30倍的能效比提升。

揭开5G的“能耗真相”,我们更加有理由期待,随着5G商用深入,我们很快会看到联接着百行千业、万事万物的绿色5G,改变我们每个人的生活。

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