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思博伦通信:“绿色” 5G?

2019-04-16 10:25:55   作者:Stephen Douglas   来源:CTI论坛   评论:0  点击:


  5G的能耗能否在不损害性能的前提下降至最低?
  当我在MWC大会上目睹到琳琅满目的5G设备时,让我感触最深的是新型网络对环境的影响。当年,当LTE最初发布时,我们所面临的是完全不同的局面,可持续性和能效是锦上添花的优势。今天,无论是从全球协议还是各地政策的角度来看,能效正日益成为一种强制性的必然要求。
  有一位分析师曾预测,到2026年,5G将使网络能耗增加150-170%,超过90%的运营商都相信5G将导致更高的能耗成本,其它行业也预测其能耗将比今天的网络高2至3倍。
  最近,一篇涉及该主题的IEEE Spectrum文章指出,我们可以假设,如果5G能够提供1000倍于现有网络的容量,那么它的能耗也将是现有的1000倍。当然,事情并非如此简单。随着支持5G的技术不断成熟,以及越来越多的运营商将重点放在应对不断增长的能源成本上,我们预计5G的能效必然会有所改进。
  但是在目前,我们如何在确保性能的情况下实现更高的能效呢?首先,我们应考虑到底是什么因素在推动能耗的上升。
  5G网络使用的能源会增加多少?
  正如前面的5G连载文章中讨论的,5G的承诺基于富于创新但又非常复杂的新技术。在相关的速度和容量方面,我们已经知之甚多,但所预测的能耗又如何呢?事实上,这个问题回答起来要困难得多。
  小蜂窝:小蜂窝论坛预计,5G小蜂窝部署将在2024年超过4G,到2025年,已安装的5G或多模式小蜂窝数量将达到1310万个
  大规模MIMO天线阵列:大规模MIMO天线阵列的每个基站都拥有更多的天线,这无疑将会增大5G基站的能耗
  数量庞大的物联网设备:尽管物联网设备的预计功耗较低,但Cisco预计,到2020年,物联网设备的数量将达到500亿个,比今天的智能手机和平板电脑数量高出一个数量级。有些分析师还预计,到2022年M2M通信的巨大流量可能占到Internet流量的约45%
  边缘数据中心:用户需要的是低时延服务、本地化数据隐私和在网络中以更低的成本移动大量的数据,而这种需求对本地化程度更高的数据中心提出了更高的要求,因此也就会导致更高的功耗和散热能耗
  尽管每个5G小蜂窝、MIMO阵列和物联网设备所消耗的能源都较低,但在庞大的部署规模下的数量激增,便会得出分析师们所预测的更高能源消耗量。
  移动行业如何解决5G的能耗问题?
  移动行业已经找到了一些很酷的技术来应对预期的高能耗问题,但其结果尚未经过验证,尤其是目前尚不清楚对性能的影响。以下便是我们所了解到的情况:
  • 在无用户访问时可进入休眠模式的智能基站(超简洁设计);
  • 灵活切换站点的能力,实现服务永远可用而非永远开机;
  • 天线阵列中的空间复用,可在众多用户之间更好地共享可用功率资源;
  • 在不要求覆盖密度的情况下可将基站的发射功率水平调低的选项;
  • 站点/基础设施共享;
  • 能源效率更高的全新5G芯片组和天线,例如高通最新版的Snapdragon X55和QAT3555自适应天线调节系统。

三星5G基站(更小、更轻,且能耗更小)
  此外,5G也推动了一些新兴行业,这些行业与生俱来便可实现更好的环境成果。例如,自主驾驶车辆将减少拥堵,减少停止/启动,提供更高效的驾驶和更少的二氧化碳排放量,同时还可通过移除车辆上的传统安全固件减轻车辆自身的重量。
  
高通实现的C-V2X
  5G能效和成本缩减问题是GSMA未来网络计划正在解决的关键领域之一,其中包括Turkcell的远程基础设施监控和供电系统管理、空调解决方案和发电机。此外墨西哥电话公司(Telefónica México)也开始在基站中使用太阳能技术,并承诺到2030年公司全球范围内能耗将是100%绿色的。在约旦,至少已经有一家移动运营商已经与一家大型太阳能发电场签约,使该公司的能源账单大幅减少。
  无论是采用哪种方式,业界将会持续关注5G的能耗,并努力通过创新降低5G的能耗和相关成本,这一领域的创新也将会层出不穷。
  5G技术能否既“绿色”又不失性能优势?
  那么,这些“绿色”创新是否仍然能够实现5G所承诺的性能、能力和客户体验呢?
  在此类测试和监控系统中,测试和保障将发挥关键的作用,能够确保达到预期的性能。相关测试战术包括:
  仿真:在动态网络和资源的世界中,要对最佳网络设施和配置进行评价,平衡性能和能效两方面的要求是极其困难的。利用软件仿真并行测试网络可以充当“数字双胞胎”,在简化此类复杂问题的过程中发挥着十分关键的作用,实现简洁、高成本效益且连续可重复的测试评估
  自动化:通过实现连续进程的自动化,通信服务商可以加快实验室和运营网络方面的工作效率,在资源占用率和能耗上实现更高的效率
  主动监测:在动态分布式网络中,利用混合流量生成的前瞻性测试为性能和最佳网络效率监测提供至关重要的能力
  持续的网络安全审查:大规模DDoS攻击之类的网络安全攻击可能导致能耗的巨大波动,系统资源竭力应对攻击活动会产生系统负载。通过对安全态势执行连续审查/测试,并且实施可高效、迅速处理网络攻击的机制,可以有效地降低能耗所遭受的相关影响。
  如果无法与全球持续性趋势和行动保持一致,5G将面临难以承受的风险。今天的保障规模将确保下一代网络技术实现双方面的统一,以坚定的步伐满足未来的高性能目标。
  欢迎获取思博伦的系列5G白皮书,并进一步了解更多关于5G技术和测试方法内容。
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