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行业互联网|中国移动刘建华：三技术体系降低5G基站能耗


【通信产业网讯】（采访人员高超）5G基站的高能耗一直都是产业界各方共同关心的问题 。 当前 ， 运营商、设备商都在通过多种形式的解决方案来降低能耗 ， 且取得了一定的成果 。 不过在5G基站能耗问题上仍然存在许多挑战 ， 需要产业链集体寻找解决之道 。

行业互联网|中国移动刘建华：三技术体系降低5G基站能耗
本文插图

“5G基站能耗较高 ， 主要原因是5G小区带宽是4G的5倍以上 ， 且室外主要使用复杂度较高的32/64通道MassiveMIMO设备 。 ”中国移动研究院无线与终端技术研究所高级研究员刘建华在接受《通信产业报》（网）采访时表示 。
以中国移动2.6GHz频段为例 ， 5G基站信号带宽为160MHz ， 可同时提供4G和5G服务 ， 相比4G的60MHz ， 带宽增加为2.67倍 ， 发射功率变为原来的2倍 ， 导致总的功耗增加 。 同时 ， 5GmassiveMIMO典型的32/64TR设备通道数是4G网络8TR设备通道数的数倍 ， 射频单元功耗增加显著 ， 同时 ， 通道数多也带来基带计算量的增加 ， 功耗也会上升 。
刘建华认为 ， 虽然能耗绝对值在增加 ， 但5G单位bit承载效率相比4G大幅提升 。 5G（64通道160Mhz）相比4G（8通道60Mhz）设备吞吐量提升15倍 ， 单位bit流量功耗仅为4G的1/5左右 。
“当然绝对功耗值不容忽视 ， 需要产业不断通过技术进步和综合节能方案应用降低能耗 。 ”刘建华表示 。
面对高能耗 ， 全球各家运营商都设计了一套适合自身发展的解决方案 。 而中国移动则从标准、研发、部署运维等全方位着手降低5G能耗 ， 建立了设备级、站点级和网络级三方面的技术体系 。
首先 ， 设备级节能体系 ， 重点从硬件架构和器件设计方面优化功耗 。 具体包含“新架构、新材料、新指标”三方面 。
在新架构方面 ， 中国移动提出通过架构优化实现节能目标：一是提出天线与射频滤波器一体化设计方案 ， 通过减少内部损耗实现功耗下降；二是基于“升无源、降有源”的思路 ， 从4G3D-MIMO产品128阵子升为192阵子 ， 同时降低功率谱密度 ， 用天线增益弥补发射功率 ， 从而节省功耗 。
在新材料方面 ， 中国移动大力推动具有更高效率的GaN功放的应用 ， 实现功放PA效率提升 ， 进一步降低整机功耗 。
在新指标方面 ， 中国移动创新提出邻频共存干扰评估体系和两段式测试方法 ， 制定出合理有效的新射频指标 ， 降低设备的前级滤波器插损要求 ， 等效降低设备功耗 。
其次 ， 站点级节能体系 ， 主要从亚帧关断、通道关断及深度休眠等方面开展软件节能 。 在延续4G已引入的亚帧关断、通道关断等功能基础上 ， 提出5G深度休眠、智能节能等新理念 。
其中 ， 深度休眠是5G新节能功能 ， 可在夜间等时段无业务时 ， AAU关闭绝大部分射频以及数字通路 ， 仅保留最基本的接口电路工作 ， 平均功耗可大幅下降 。
智慧节能将人工智能与5G节能相结合 ， 通过引入智能业务预测算法 ， 从而精细化制定相应的节能策略 ， 形成“节能智能大脑” ， 做到“一站一策、一时一策” ， 在保证用户体验的前提下充分挖掘节能潜力 。
最后 ， 网络级节能重点网络协同角度打造多系统节能方案和平台 。 一方面可通过C-RAN集中部署和基站资源池共享 ， 通过节省硬件板卡配置从而实现功耗降低；另一方面开发5G多网协作节能系统（i-Green） ， 实现4G/5G小区协作节能 ， 通过分析网络负荷、业务需求和网络质量 ， 实现不同系统小区实时休眠/唤醒的网络级节能 。
刘建华表示 ， 尽管中国移动携手整个产业界在降低5G能耗方面已经开展了大量的工作 ， 但是5G的大规模部署仍然会给中国移动的运营带来不小的挑战 ， 需要在网络规划部署阶段将能耗作为重要指标予以综合考虑 ， 并且就设备级、站点级和网络级节能领域存在的困难和挑战开展技术攻关 。


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