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为了让5G更省电,这家设备商秀出黑科技

2023-01-06 18:59 来源:鲜枣课堂小枣君 作者:

近日,工信部发布了我国最新的《通信业经济运行情况》数据。根据数据显示,截止到11月末,我国5G基站总数已经达到228.7万个,比2021年底增加了86.2万个。

这些数量庞大的基站,共同构建了一张规模庞大的5G网络。而这张网络,不仅为我们提供了前所未有的移动互联网体验,更是推动了整个社会的数字经济发展,为各行各业的数字化转型提供了澎湃的动力。

我们见证了5G的诞生,也见证了5G的崛起。我们在惊叹5G带来惊人改变的同时,也不能忽视,5G长期发展所面对的考验。

能耗问题,就是5G面对的重要考验之一。

自从5G商用以来,围绕5G能耗问题的质疑和担忧就没有停止过。

众所周知,5G在速率、时延和容量等方面,相比4G有巨大的性能提升。性能提升的背后,难免带来设备绝对功耗值的增加。例如,5G基站为了实现Massive MIMO(大规模天线阵列)和3D Beamforming(波束赋形),引入AAU(有源天线)。AAU的功耗,肯定要大于4G基站的无源天线。

在科研人员的努力下,尽管5G设备的工作功率大于4G设备,但5G设备的单位bit能耗,却远远低于4G,大约是4G的十分之一。

这还不够。包括设备商和运营商在内的整个通信行业,仍然在不断加大研发投入,研究如何为了进一步降低5G设备的功耗,实现5G的绿色低碳化发展。

近日,行业巨头爱立信,将自己的能源技术与基站技术进行深度融合,发布了全球首个5G赋智型绿色基站解决方案,为绿色5G网络建设树立了新的标杆。


为了让5G更省电,这家设备商秀出黑科技

在江苏,爱立信与江苏移动合作,开通了业界首创的5G赋智型绿色基站,并实现了700MHz单站的零碳运营。在广东,爱立信与广东移动合作,开通了2.6GHz频段的5G赋智型绿色基站。

接下来,我们不妨仔细解读一下,爱立信的这个新方案,到底有什么特别之处。

5G赋智型绿色基站的黑科技

作为行业领先的设备商,爱立信在移动通信网络建设方面,拥有丰富的经验和雄厚的技术积累。爱立信的5G技术,服务于全球61个国家,共137张5G网络。

正是因为爱立信服务了如此之多的用户,所以,他们对用户需求的理解会更加深刻。

相比于部分厂商将基站系统与能源系统进行简单嫁接的做法,爱立信东北亚区高级网络演进专家王林颖认为,完美解决基站系统和能源系统的融合,才是建设绿色基站的关键。换言之,对于绿色能源站点而言,最大的应用难题并不在于新能源的获取,而是在于如何实现能源的统一调度与综合管理。

爱立信的“赋智型绿色”基站方案,由爱立信5G基站系统和爱立信能源系统共同构成。


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作为绿色基站,它可以支持太阳能、风能、市电、柴油发电机和电池等多种能源类型,并可以支持未来的新型能源,比如氢能。

与行业传统绿色基站方案不同,爱立信的“赋智型绿色”基站方案,重点加强了对多种能源系统的混合管理支持,具有极强的调度灵活性。

爱立信中国移动无线产品方案总经理王晟泳表示:“方案的技术核心,是爱立信最新推出的站点智能管理器。它可以实现质量保障、多种能源的智能调度、全栈实时监控、能源与业务智能协同。”


为了让5G更省电,这家设备商秀出黑科技

特点1:多能源统一管理和智能调度

爱立信的方案,将光伏板、风力发电机所产生的绿色能源,经由爱立信新能源电源板,与蓄电池统一接入至爱立信站点智能管理器,可实现对多路能源的统一管理和智能优化调度。

也就是说,多种能源可以依据站点情况,自动灵活使用,无需人工干预。

例如,有太阳的时候,优先使用太阳能。如果站点瞬时功耗过大,电池可以参与补充供电。分时电价的情况下,可以在电费贵的时候使用太阳能和电池,电费低的时候使用市电。

下面这张图,就是爱立信在江苏部署的首个5G赋智型绿色基站的运行情况。


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图中的红色部分,为切入该方案之前的市电产生的电能。绿色为太阳能产生的电能,蓝色为基站功耗,灰色为电池提供的电能。

大家可以看到,晴朗天气下,太阳能功率可以满足基站的正常需求。而阴雨天气(10月26日)下,太阳能功率不足,电池及时补充了基站的需求。

赋智型绿站可以实现百分之百的绿色能源供电。值得一提的是,针对传输、市电均不可达的电信普遍服务和山区景点等场景,赋智型绿站可配合爱立信的微波产品共同使用,实现完全“无线”的零碳基站部署。该方案也可应用于市郊供电紧张的站点,通过新能源的引入,

缓解供电压力、节省用电成本。

特点2:基站和新能源的一体化监管

在管理和运维方面,爱立信的“赋智型绿色”基站方案也有独到之处。

它通过将站点智能管理器远程接入到和基站相同的网管系统,可实现基站和新能源的一体化监管。


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这意味着,对基站来说,电源系统的工作状态是完全透明的。

通过基站网管系统,工作人员可以实现全栈远程维护及软件升级,可以实时查看性能数据、配置数据、告警数据、电池健康状态等信息。这不仅降低了运营难度和成本,也减少了站点供电失效的风险。

能源系统与基站系统的深度整合,也给基站系统的节能策略优化提供了可能。

例如,某些小区用户数较少且能源短缺时,可将用户迁移至相邻小区,并自动关闭用户数较少的小区,以延长绿能的使用时间。

特点3:极强的智能化水平

智能化是爱立信“赋智型绿色”基站方案的突出特点。

方案可以进一步根据基站业务状态及新能源供能水平,智能调整基站节能策略,从而实现基站业务状态与能源供应水平的动态优化协同。

例如,多种能源智能调度功能,可以在绿能充裕时,同时进行供能和储能。在夜间或特殊天气下,绿能匮乏时,保证基站绿能供电。同时,结合周期性的用电量波动,智能管控蓄电池的充放电策略,进一步降低能耗,提升全站寿命。

特点4:安全等级高

爱立信站点智能管理器与爱立信基站系统共产品平台,具备和基站相同的安全等级,可有效防范网络安全攻击。

总而言之,爱立信的“赋智型绿色”基站方案,实现了多种能源的统一管理、智能调度,提供了能源系统与基站业务系统的真正智能协同,使整个系统更加融为一体。

整套方案,解决了运营商在“绿色”基站建设过程中的痛点,满足了运营商对于质量、安全、管理及优化等多方面的需求。它的应用前景是极为广阔的,代表了绿色网络的发展方向。

先进、极致、智能:爱立信的节能三板斧

在通信领域,爱立信是业界第一家明确提出双碳目标的设备厂商。他们发布的《打破能耗曲线报告》,为运营商建设5G网络提供了中肯且实用的建议,对整个行业的发展具有深远意义。

爱立信5G赋智型绿色基站方案,是爱立信整个绿色5G网络战略的一个缩影。为了打造极致绿色低碳的5G网络,爱立信构建了一个非常庞大的路线蓝图。

他们计划在2030年实现自身运营碳中和,并致力于在2040年实现全价值链的碳中和。


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爱立信的双碳阶段性目标

为了实现这些目标,爱立信推出了先进、极致、智能的三级节能策略:

先进的设备级节能

在进行系统设计时,爱立信加强了新工艺、新器件、新材料等的应用,大胆创新,持续降低无线主设备的功耗。

在新工艺方面,爱立信独创的硅芯科技,在工艺制程上持续演进,可以有效降低同等电路规模下的芯片功耗。

在新器件方面,爱立信与供应商合作,深度定制化功放,结合DPD算法进行器件设计,确保效率能够达到最优。

在新材料方面,爱立信采用高导热率的新材料,结合薄翅散热齿工艺,提高散热效率,优化设备的功耗。他们还引入了低损陶瓷滤波器方案,降低级间插损的同时,实现设备重量、体积的大幅改善。

爱立信在2022年正式发布的业内最轻最小的第二代有源无源天线一体化(A+P)无线设备AIR3218,还有业界最轻小中频段Massive MIMO产品mini-AAU AIR3268,给整个行业留下了深刻印象。这些轻量级小型化的设备,可以显著降低安装、运输过程中的碳排放。

极致的站点级节能

爱立信现有的无线网节能软件功能,包括射频单元的符号关断、通道关断、浅层休眠、深度休眠、潮汐功放、下行功率控制等,均已在客户现网中规模部署。运营商可根据业务量的有无、高低开启相应的节能功能,在不影响5G用户体验的同时,实现节能降耗。

在关断深度化和精细化,爱立信走得更远。爱立信基于硅芯科技灵活的模块化架构设计,优化基带单元的资源管理,可以精细化控制电源域颗粒度,可以实现根据业务所需实时调度基带资源,实现基带单元降耗约30%。在精细化方面,爱立信根据现网各层网络频域、空域资源的调度方式,精细化关断时间的颗粒度,可以进行小时级、分钟级、秒级、毫秒级、微秒级的“因层制宜”。

智能的网络级节能

积极引入人工智能和机器学习(AI-ML),是目前行业推动5G网络节能减排的一种趋势。爱立信认为,未来的“绿色”网络建设,将朝着智能多维化、智能全面化的方向发展。

爱立信的智能小区网络级节能,可以利用移动网络流量明显的潮汐现象,进行网络智能关断。例如,在夜间,根据流量需求关闭办公园区的容量层,保留覆盖层,节能降耗的同时不影响用户体验。

在基础设施节能方面,爱立信的智能全面化系统可测量和收集基础设施(如空调、电池、风能、太阳能、市电等)的数据,通过AI预测来精准控制空调温度、用电类型、电池充放电等,以此降低能源成本。

结语

5G网络的节能减排,是一项长期任务。而整个通信网络的绿色低碳化,更是行业共同的使命。

爱立信在双碳目标制定、节能技术研发以及产品方案创新上,给整个行业树立了表率作用,也彰显了一个通信巨头企业的责任和态度。

对此,爱立信中国区技术部总经理王浩博表示:“随着数字化浪潮的不断推进,像5G这样的通信基础设施还将继续扩大自身的规模,发挥更大的价值。彻底解决5G功耗问题,建设真正的‘零碳’网络,将有助于建设可持续发展的数字社会,为子孙后代创造更好的生存环境。”

也正如爱立信总裁兼首席执行官鲍毅康(Börje Ekholm)所说:“我们必须用可持续的方式创造价值,我们坚信无限连接将是解决气候危机的关键所在。”

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