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降低5G能耗，中国移动的这三大体系你了解吗？
“设备级、站点级、网络级”三技术体系降低5G基站能耗。
文 | 通信产业报(网) 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。
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Massive MIMO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，5G massive MIMO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4G 3D-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。
在设备级节能方面，GaN（氮化镓）还存在衬底工艺不成熟、散热与封装挑战大等问题，芯片处理能力和设备集成度还有待进一步提升，新材料、新技术、新工艺尚未普遍应用。
在站点级节能方面，4G/5G共站场景下节能效率下降明显，各主设备厂家深度休眠节电比例差异较大，设备唤醒时间有待进一步降低。
在网络级节能方面，目前业界还不具备大容量基站资源池设备，iGreen平台尚处于启动阶段，如何结合AI等先进技术在保证用户感知的基础上节能降耗，并尽快实现大规模成熟商用，尚存在较大挑战。
此外，中国移动也在对5G的uRLLC及mMTC场景下对网络能耗的不同影响进行深入研发，后续将会提出相关解决方案。