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5G能耗真相，1度電可下載5000部電影

發布時間：

2023-04-11 10:01

編者按：本文來自網優雇傭軍。

中國5G牌照發放，翹首以盼的5G時代正式到來。隨之而來的4K/8K視頻、AR/VR應用、自動駕駛等業務蓬勃發展，將掀起萬物互聯的數字洪流。

與此同時不乏有人擔心，海量聯接的5G，能耗如何？

移動網絡的能耗直接關系到運營商的運維成本，在4G時代，網絡的總體能耗（電費）已經達到運營商運維成本的16%，5G擁有更大容量、更快速度、更多聯接，不免讓人對它所帶來的能耗感到擔憂，甚至有人危言聳聽：“5G將提供1000倍于當前的網絡容量，也將消耗多達1000倍當前網絡的電量”。

在移動通信網絡中，能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機房空調等部分。其中，基站是整個移動通信網絡能耗的主要來源，占整個網絡能耗的80%以上。在基站中，負責處理計算的基帶單元（BBU）的功耗相對較小，射頻單元（RRU/AAU）、散熱系統等能耗較大。

隨著韓國、英國、中國等越來越多的5G網絡正式商用， 5G能耗的面紗已被揭開。

4G/5G 能耗PK，“電飯煲”和“砂鍋煲”哪個更耗電？

根據中國5G商用信息，運營商主要使用了64TRx Massive MIMO設備，該設備是5G射頻單元（AAU）的“高配”版本，采用64發64收的大規模陣列天線，200W的天線發射功率，支持100MHz帶寬，可以提供業界最領先的5G容量和體驗。

5G的“高配”AAU的能耗是多少呢？

答案是：810W，運行一小時耗電0.8度。

對比4G時代的“高配”產品，支持4發4收、20MHz帶寬、發射功率240W，典型場景的能耗是685W，運行一小時耗電0.69度。

可以發現，5G能耗并不像很多人擔心的那樣聳人聽聞，在提供更快更多聯接地同時，5G的能耗與4G相當。

再來看5G對機房電力改造的需求。根據公開信息，國內站點存在兩種典型的電力空開，可以分別支持小于30KW和50KW的電力設備。考慮存量通信設備、空調照明設施，新增5G設備后的站點總能耗在14KW左右，遠遠小于電力空氣開關的限制。

在韓國、英國、西班牙等5G先行者的網絡建設中，新增5G不需要進行電力改造也已經成為經驗共識。

數據表明，5G能耗的擔憂實際是杞人憂天，新增5G設備對比4G，相當于你家已經有了砂鍋煲（400W），又購置了一臺嶄新的多功能電飯煲（500W），它們功耗相當，也不需要改造家里的電力設備，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值

能效，指的是為用戶提供服務與所消耗的能源之比。

能效已經普遍應用到家電設備中，比如大家熟知的空調能效（ERR），耗能最低的一級能效指的是1度電可以產生3600W的制冷量，而老式的四級能效空調，1度電僅能產生2000W的制冷量。如果你家空調的能效標級別4~5級，可以考慮今年夏天換一個新空調了。

對于移動通信來說，比特能效是全球運營商、設備商、研究組織、標準組織共同關注的熱點。3GPP在面向5G的需求報告中明確指出，能效需要作為5G NR設計的一個重要指導原則。

那么5G設備的能效如何呢？

同樣根據典型4G和5G設備的數據對比，如下圖呈現，5G在設備能耗與4G相當的情況下，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時代，同樣的電量僅能下載200部不到。

相比空調“一晚一度電”的美好想象，5G基站設備相比4G基站設備的能效切實提升了20~30倍，可以毫不夸張的說，5G走在了節能減排的最前線。

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時代相當的功耗呢？

從5G基站設備廠商的資料來看，為了實現3GPP百倍能效提升的目標，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；

更先進的半導體功率材料，提升了功放效率，降低功耗；

更科學的仿生散熱技術，散熱效率大幅提升，降低功耗；

等等等等……

可以說，通信人為了踐行節能減排的諾言，不斷研究新技術提升能效，一不小心，居然就讓5G設備的功耗和4G相當了。

這還沒完。

在可以預見的未來，新的芯片工藝和架構、基于AI的節能調度、多制式多場景的協同節能等技術還將帶來超過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，我們很快會看到聯接著百行千業、萬事萬物的綠色5G，改變我們每個人的生活。