來自Lightreading報道稱，不久前一位運營商高管表示，5G基站能耗是4G基站的3倍，這將帶來成倍上升的運營支出。

也許這位高管意在催促設備商進一步降低基站能耗吧。

據(jù)調研機構EJL Wireless Research透露，5G基站能耗上升，部分原因是引入了Massive MIMO技術，4G基站主要采用4T4R MIMO技術，而5G基站將采用64T64R MIMO，這將增加基站總功耗。

為此，有些運營商不得不在新技術與能耗之間做權衡，甚至降階引入Massive MIMO技術，比如，韓國運營商采用了32T32R MIMO來部署5G。

最近，來自451 research的一份調查結果顯示，超過90%的運營商認為5G時代將帶來更高的能耗成本，并對節(jié)能技術超感興趣。

451 research預測，到2026年，5G可能會使網(wǎng)絡能耗增加150%至170%，增幅最大的是宏基站和數(shù)據(jù)中心。

基站能耗，過去是行業(yè)的小秘密，如今隨著5G進入部署初期，也被擺上臺面了。

5G能耗面臨怎樣的挑戰(zhàn)?如何應對?

一、挑戰(zhàn)

1. 能效跑不贏bit增長

什么是能效?

就是設備功耗與產(chǎn)出的數(shù)量流量之間的比值。

隨著技術進步，網(wǎng)絡能效在不斷提升，據(jù)《愛立信2015年移動報告》顯示，4G時代網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量增長了13倍，但網(wǎng)絡整體能耗僅增長了40%。

但遺憾的是，bit的增長速度比能效提升速度更快，導致總功耗在不斷上升。

據(jù)統(tǒng)計到2018年底，全球60億移動寬帶用戶每月消費27EB數(shù)據(jù)流量，預計到2024年每月將消費130EB數(shù)據(jù)流量。

為了應對數(shù)據(jù)流量如海嘯般涌來，網(wǎng)絡必須引入更多頻譜資源、更多的基站、更先進的Massive MIMO技術來提升網(wǎng)絡容量，但這必然會消耗更多的電力，增加OPEX支出。

2. 電費支出昂貴

據(jù)統(tǒng)計，電費支出占據(jù)運營商運營開支的15%-30%，在移動通信網(wǎng)絡中，80%的電費支出來源于廣泛分布的基站。

如今，流量資費越來越便宜，但電費等能源成本越來越高，同時，過去幾十年受益于摩爾定律，能效每十年提升100倍，但這一速度正在放緩，面向未來不斷狂增的流量需求，運營商必將越來越關注電費開支。

3. 能源浪費大

我們的移動網(wǎng)絡， 30%的基站承載了80%的網(wǎng)絡流量，其余70%的基站僅承載了20%的網(wǎng)絡流量，但這些70%的“閑基站”依然要消耗大量的電力，比如即使是空閑狀態(tài)也要不停的發(fā)射系統(tǒng)廣播信號。

除了在地理位置上流量分布不均，在一天中的不同時段也是如此，繁忙時段網(wǎng)絡非常擁擠，而空閑時段(比如深夜)網(wǎng)絡流量極低，從而拉低了網(wǎng)絡整體能效。

此外，2/3/4/5G系統(tǒng)共存，老設備、老技術能耗較高，也會拉低網(wǎng)絡整體能效。

二、應對

1. Small cells

由于無線信號在傳播時射束發(fā)散，信號能量會快速衰減，該衰減與傳播距離相關，傳播距離越遠，衰減越大，因此，對于傳統(tǒng)宏基站，動輒覆蓋1公里，其總功耗主要來源于功放等傳輸功耗。

而對于小基站(Small cells)，發(fā)射功率低(比宏基站約低10倍)，覆蓋范圍小，傳輸功耗大幅降低，且多分布于數(shù)據(jù)流量集中區(qū)域，因此，小基站具有更低的每bit能耗。

未來5G時代，小基站將大量引入，有助于提升5G網(wǎng)絡總體能效。不過，如前所述，由于5G時代流量暴增，小基站越來越密集，網(wǎng)絡整體能耗上升不可避免。

2. Massive MIMO

Massive MIMO通過波束賦形技術使信號能量更集中，提升了覆蓋范圍和容量，這將大幅提升能量輻射效率，降低基站傳輸功耗。

盡管目前Massive MIMO天線的總功耗比4G更高，但若跑滿容量，其每bit平均能耗遠遠低于4G時代。

3. 智能能耗管理

為了解決流量分布不均而導致網(wǎng)絡總體能效低，過去我們在小區(qū)負荷較低時，通過關斷部分功放、MIMO通道、載波等來節(jié)省能耗。

但若依靠人工判斷、操作，不但工作量大，而且擔心對業(yè)務產(chǎn)生影響。

5G+AI時代，網(wǎng)絡需要智能化、系統(tǒng)級的能耗管理技術，利用機器學習算法對歷史數(shù)據(jù)進行訓練，找出規(guī)律和模型，對小區(qū)進行實時業(yè)務預測，再根據(jù)小區(qū)的負荷狀態(tài)自動關閉或開啟載波、Massive MIMO功放、射頻通道等，并同時對網(wǎng)絡性能指標進行實時監(jiān)控，以保證在不影響網(wǎng)絡性能的前提下實現(xiàn)自動化能耗管理。

此外，芯片性能提升、更先進的散熱技術、基于軟件化/虛擬化的網(wǎng)絡升級等也將助力網(wǎng)絡提升能效。

總之，面向未來萬物智聯(lián)時代海量流量需求，5G需進一步大幅降低每bit的平均能耗。

過去，有設備商因為基站太耗電而被搬遷，相信在5G時代，各大設備商提供的節(jié)能技術也必將成為關鍵競爭力。