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5G能耗真相，1度電可下載5000部電影
中國(guó)5G牌照發(fā)放，翹首以盼的5G時(shí)代正式到來。隨之而來的4K/8K視頻、AR/VR應(yīng)用、自動(dòng)駕駛等業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，將掀起萬物互聯(lián)的數(shù)字洪流。
與此同時(shí)不乏有人擔(dān)心，海量聯(lián)接的5G，能耗如何？
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能耗直接關(guān)系到運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)維成本，在4G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)的總體能耗（電費(fèi)）已經(jīng)達(dá)到運(yùn)營(yíng)商運(yùn)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(duì)它所帶來的能耗感到擔(dān)憂，甚至有人危言聳聽：“5G將提供1000倍于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)容量，也將消耗多達(dá)1000倍當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的電量”。
在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機(jī)房空調(diào)等部分。其中，基站是整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能耗的主要來源，占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。在基站中，負(fù)責(zé)處理計(jì)算的基帶單元（BBU）的功耗相對(duì)較小，射頻單元（RRU/AAU）、散熱系統(tǒng)等能耗較大。
隨著韓國(guó)、英國(guó)、中國(guó)等越來越多的5G網(wǎng)絡(luò)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(gè)更耗電？
根據(jù)中國(guó)5G商用信息，運(yùn)營(yíng)商主要使用了64TRx Massive MIMO設(shè)備，該設(shè)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(lǐng)先的5G容量和體驗(yàn)。
5G的“高配”AAU的能耗是多少呢？
答案是：810W，運(yùn)行一小時(shí)耗電0.8度。
對(duì)比4G時(shí)代的“高配”產(chǎn)品，支持4發(fā)4收、20MHz帶寬、發(fā)射功率240W，典型場(chǎng)景的能耗是685W，運(yùn)行一小時(shí)耗電0.69度。
可以發(fā)現(xiàn)，5G能耗并不像很多人擔(dān)心的那樣聳人聽聞，在提供更快更多聯(lián)接地同時(shí)，5G的能耗與4G相當(dāng)。
再來看5G對(duì)機(jī)房電力改造的需求。根據(jù)公開信息，國(guó)內(nèi)站點(diǎn)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(shè)備?？紤]存量通信設(shè)備、空調(diào)照明設(shè)施，新增5G設(shè)備后的站點(diǎn)總能耗在14KW左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電力空氣開關(guān)的限制。
在韓國(guó)、英國(guó)、西班牙等5G先行者的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，新增5G不需要進(jìn)行電力改造也已經(jīng)成為經(jīng)驗(yàn)共識(shí)。
數(shù)據(jù)表明，5G能耗的擔(dān)憂實(shí)際是杞人憂天，新增5G設(shè)備對(duì)比4G，相當(dāng)于你家已經(jīng)有了砂鍋煲（400W），又購置了一臺(tái)嶄新的多功能電飯煲（500W），它們功耗相當(dāng)，也不需要改造家里的電力設(shè)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(jià)值
能效，指的是為用戶提供服務(wù)與所消耗的能源之比。
能效已經(jīng)普遍應(yīng)用到家電設(shè)備中，比如大家熟知的空調(diào)能效（ERR），耗能最低的一級(jí)能效指的是1度電可以產(chǎn)生3600W的制冷量，而老式的四級(jí)能效空調(diào)，1度電僅能產(chǎn)生2000W的制冷量。如果你家空調(diào)的能效標(biāo)級(jí)別4~5級(jí)，可以考慮今年夏天換一個(gè)新空調(diào)了。
在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機(jī)房空調(diào)等部分。其中，基站是整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能耗的主要來源，占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗的80%以上。在基站中，負(fù)責(zé)處理計(jì)算的基帶單元（BBU）的功耗相對(duì)較小，射頻單元（RRU/AAU）、散熱系統(tǒng)等能耗較大。
隨著韓國(guó)、英國(guó)、中國(guó)等越來越多的5G網(wǎng)絡(luò)正式商用， 5G能耗的面紗已被揭開。
對(duì)于移動(dòng)通信來說，比特能效是全球運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、研究組織、標(biāo)準(zhǔn)組織共同關(guān)注的熱點(diǎn)。3GPP在面向5G的需求報(bào)告中明確指出，能效需要作為5G NR設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指導(dǎo)原則。
那么5G設(shè)備的能效如何呢？
同樣根據(jù)典型4G和5G設(shè)備的數(shù)據(jù)對(duì)比，如下圖呈現(xiàn)，5G在設(shè)備能耗與4G相當(dāng)?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(shè)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(shí)代，同樣的電量?jī)H能下載200部不到。
相比空調(diào)“一晚一度電”的美好想象，5G基站設(shè)備相比4G基站設(shè)備的能效切實(shí)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(shí)代相當(dāng)?shù)墓哪兀?/span>
從5G基站設(shè)備廠商的資料來看，為了實(shí)現(xiàn)3GPP百倍能效提升的目標(biāo)，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(shù)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(jìn)的半導(dǎo)體功率材料，提升了功放效率，降低功耗；
更科學(xué)的仿生散熱技術(shù)，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(shù)提升能效，一不小心，居然就讓5G設(shè)備的功耗和4G相當(dāng)了。
這還沒完。
在可以預(yù)見的未來，新的芯片工藝和架構(gòu)、基于AI的節(jié)能調(diào)度、多制式多場(chǎng)景的協(xié)同節(jié)能等技術(shù)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(huì)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(gè)人的生活。
