5G的能耗能否在不損害性能的前提下降至最低?
當(dāng)我在MWC大會(huì)上目睹到琳瑯滿目的5G設(shè)備時(shí),讓我感觸最深的是新型網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的影響。當(dāng)年,當(dāng)LTE最初發(fā)布時(shí),我們所面臨的是完全不同的局面,可持續(xù)性和能效是錦上添花的優(yōu)勢(shì)。今天,無(wú)論是從全球協(xié)議還是各地政策的角度來(lái)看,能效正日益成為一種強(qiáng)制性的必然要求。
有一位分析師曾預(yù)測(cè),到2026年,5G將使網(wǎng)絡(luò)能耗增加150-170%,超過(guò)90%的運(yùn)營(yíng)商都相信5G將導(dǎo)致更高的能耗成本,其它行業(yè)也預(yù)測(cè)其能耗將比今天的網(wǎng)絡(luò)高2至3倍。
最近,一篇涉及該主題的IEEE Spectrum文章指出,我們可以假設(shè),如果5G能夠提供1000倍于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的容量,那么它的能耗也將是現(xiàn)有的1000倍。當(dāng)然,事情并非如此簡(jiǎn)單。隨著支持5G的技術(shù)不斷成熟,以及越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商將重點(diǎn)放在應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的能源成本上,我們預(yù)計(jì)5G的能效必然會(huì)有所改進(jìn)。
但是在目前,我們?nèi)绾卧诖_保性能的情況下實(shí)現(xiàn)更高的能效呢?首先,我們應(yīng)考慮到底是什么因素在推動(dòng)能耗的上升。
5G網(wǎng)絡(luò)使用的能源會(huì)增加多少?
正如前面的5G連載文章中討論的,5G的承諾基于富于創(chuàng)新但又非常復(fù)雜的新技術(shù)。在相關(guān)的速度和容量方面,我們已經(jīng)知之甚多,但所預(yù)測(cè)的能耗又如何呢?事實(shí)上,這個(gè)問(wèn)題回答起來(lái)要困難得多。
小蜂窩:小蜂窩論壇預(yù)計(jì),5G小蜂窩部署將在2024年超過(guò)4G,到2025年,已安裝的5G或多模式小蜂窩數(shù)量將達(dá)到1310萬(wàn)個(gè)
大規(guī)模MIMO天線陣列:大規(guī)模MIMO天線陣列的每個(gè)基站都擁有更多的天線,這無(wú)疑將會(huì)增大5G基站的能耗
數(shù)量龐大的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備:盡管物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的預(yù)計(jì)功耗較低,但Cisco預(yù)計(jì),到2020年,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達(dá)到500億個(gè),比今天的智能手機(jī)和平板電腦數(shù)量高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。有些分析師還預(yù)計(jì),到2022年M2M通信的巨大流量可能占到Internet流量的約45%
邊緣數(shù)據(jù)中心:用戶需要的是低時(shí)延服務(wù)、本地化數(shù)據(jù)隱私和在網(wǎng)絡(luò)中以更低的成本移動(dòng)大量的數(shù)據(jù),而這種需求對(duì)本地化程度更高的數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求,因此也就會(huì)導(dǎo)致更高的功耗和散熱能耗
盡管每個(gè)5G小蜂窩、MIMO陣列和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所消耗的能源都較低,但在龐大的部署規(guī)模下的數(shù)量激增,便會(huì)得出分析師們所預(yù)測(cè)的更高能源消耗量。
移動(dòng)行業(yè)如何解決5G的能耗問(wèn)題?
移動(dòng)行業(yè)已經(jīng)找到了一些很酷的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)預(yù)期的高能耗問(wèn)題,但其結(jié)果尚未經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,尤其是目前尚不清楚對(duì)性能的影響。以下便是我們所了解到的情況:
- 在無(wú)用戶訪問(wèn)時(shí)可進(jìn)入休眠模式的智能基站(超簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì));
- 靈活切換站點(diǎn)的能力,實(shí)現(xiàn)服務(wù)永遠(yuǎn)可用而非永遠(yuǎn)開機(jī);
- 天線陣列中的空間復(fù)用,可在眾多用戶之間更好地共享可用功率資源;
- 在不要求覆蓋密度的情況下可將基站的發(fā)射功率水平調(diào)低的選項(xiàng);
- 站點(diǎn)/基礎(chǔ)設(shè)施共享;
- 能源效率更高的全新5G芯片組和天線,例如高通最新版的Snapdragon X55和QAT3555自適應(yīng)天線調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

三星5G基站(更小、更輕,且能耗更小)
此外,5G也推動(dòng)了一些新興行業(yè),這些行業(yè)與生俱來(lái)便可實(shí)現(xiàn)更好的環(huán)境成果。例如,自主駕駛車輛將減少擁堵,減少停止/啟動(dòng),提供更高效的駕駛和更少的二氧化碳排放量,同時(shí)還可通過(guò)移除車輛上的傳統(tǒng)安全固件減輕車輛自身的重量。

高通實(shí)現(xiàn)的C-V2X
5G能效和成本縮減問(wèn)題是GSMA未來(lái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃正在解決的關(guān)鍵領(lǐng)域之一,其中包括Turkcell的遠(yuǎn)程基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控和供電系統(tǒng)管理、空調(diào)解決方案和發(fā)電機(jī)。此外墨西哥電話公司(Telefónica México)也開始在基站中使用太陽(yáng)能技術(shù),并承諾到2030年公司全球范圍內(nèi)能耗將是100%綠色的。在約旦,至少已經(jīng)有一家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)與一家大型太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)簽約,使該公司的能源賬單大幅減少。
無(wú)論是采用哪種方式,業(yè)界將會(huì)持續(xù)關(guān)注5G的能耗,并努力通過(guò)創(chuàng)新降低5G的能耗和相關(guān)成本,這一領(lǐng)域的創(chuàng)新也將會(huì)層出不窮。
5G技術(shù)能否既“綠色”又不失性能優(yōu)勢(shì)?
那么,這些“綠色”創(chuàng)新是否仍然能夠?qū)崿F(xiàn)5G所承諾的性能、能力和客戶體驗(yàn)?zāi)兀?/div>
在此類測(cè)試和監(jiān)控系統(tǒng)中,測(cè)試和保障將發(fā)揮關(guān)鍵的作用,能夠確保達(dá)到預(yù)期的性能。相關(guān)測(cè)試戰(zhàn)術(shù)包括:
仿真:在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)和資源的世界中,要對(duì)最佳網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和配置進(jìn)行評(píng)價(jià),平衡性能和能效兩方面的要求是極其困難的。利用軟件仿真并行測(cè)試網(wǎng)絡(luò)可以充當(dāng)“數(shù)字雙胞胎”,在簡(jiǎn)化此類復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔、高成本效益且連續(xù)可重復(fù)的測(cè)試評(píng)估
自動(dòng)化:通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)程的自動(dòng)化,通信服務(wù)商可以加快實(shí)驗(yàn)室和運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)方面的工作效率,在資源占用率和能耗上實(shí)現(xiàn)更高的效率
主動(dòng)監(jiān)測(cè):在動(dòng)態(tài)分布式網(wǎng)絡(luò)中,利用混合流量生成的前瞻性測(cè)試為性能和最佳網(wǎng)絡(luò)效率監(jiān)測(cè)提供至關(guān)重要的能力
持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)安全審查:大規(guī)模DDoS攻擊之類的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊可能導(dǎo)致能耗的巨大波動(dòng),系統(tǒng)資源竭力應(yīng)對(duì)攻擊活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載。通過(guò)對(duì)安全態(tài)勢(shì)執(zhí)行連續(xù)審查/測(cè)試,并且實(shí)施可高效、迅速處理網(wǎng)絡(luò)攻擊的機(jī)制,可以有效地降低能耗所遭受的相關(guān)影響。
如果無(wú)法與全球持續(xù)性趨勢(shì)和行動(dòng)保持一致,5G將面臨難以承受的風(fēng)險(xiǎn)。今天的保障規(guī)模將確保下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙方面的統(tǒng)一,以堅(jiān)定的步伐滿足未來(lái)的高性能目標(biāo)。
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