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華為董事長梁華:5G與4G能耗相當,能效提高10-20倍

2019-08-09  來源:中國信息產業網  作者:

CNII網訊 隨著我國5G商用牌照的發放,公眾熱議許久的5G時代終于正式到來。擁有大帶寬、低時延、廣聯接三大特性的5G將全面賦能智能制造、自動駕駛、AR/VR應用、4K/8K視頻等行業,掀起萬物互聯的數字化、智能化浪潮。

與此同時,關于5G基站功耗的擔憂和噪聲也開始彌散開來。海量聯接的5G,能耗究竟如何?運營商建設5G,又要如何度過“節能降耗”大關?

華為董事長梁華:5G基站比4G能效更高,更符合環保理念

移動網絡的能耗直接關系到運營商的運維成本。在4G時代,網絡總體能耗已經占據了運營商運維成本的16%,而擁有更大容量、更快速度和更多聯接的5G,不免引發了人們對其能耗的擔憂。

在華為于19年7月12日舉辦的《2018可持續發展報告》發布會上,華為董事長梁華發表公開演講:“未來通信網絡的重要關注點之一就是能量效率,核心是用更少的能量傳遞更多的信息,以及在能量系統中通過信息技術來降低能耗。”

梁華表示,不必對5G的能耗感到擔憂,其實在同樣覆蓋能力下,與4G的典型能耗基本上在同一個量級上。更重要的是,5G設備1度電的能耗可支持超過5000GB流量的傳輸,相當于下載5000部高清電影;而在4G時代,同樣電量僅能下載200部左右。也就是說,5G的能效相比4G提高了10-20倍。

華為5G:端到端全面創新,助力運營商節能降耗

據統計,三大運營商每年網絡運營電費支出共計過千億元人民幣,能耗主要集中在基站、傳輸、電源和機房空調四部分,而其中基站的電費支出占整體網絡能耗的80%以上。在基站中,負責處理信號編解碼的基帶單元(BBU)的功耗相對較小,而射頻單元(RRU/AAU)是功耗的主要來源。華為通過一系列獨有的“黑科技”,使整體基站功耗低于業界10%-20%。

首先,華為5G AAU采用了完全自研的基站ASIC芯片——天罡。相對于傳統FPGA芯片,天罡擁有極高集成度、極強算力和極寬頻譜,提升單板集成度的同時實現了運算能力的2.5倍提升。

其二,基站功耗的最主要來源是射頻單元(RF)的功放器件(PA)。華為針對5G的應用頻段和應用帶寬,采用黑科技材料——氮化鎵(GaN)來制作功放器件。氮化鎵在高頻信號的放大效率遠遠高于以LDMOS為代表的傳統半導體材料,這一特質使得功放器件擁有更高的能量轉換效率和功率輸出密度,從而最大限度提高功放效率、降低功耗。

講到功放,不得不提到一個“線性放大區間”的概念,即功放在一定的輸入范圍之內能夠對輸入信號進行線性放大,超過這個區間功放的非線性放大會導致信號的失真,從而降低功放效率。為了提升功放效率,華為采用專門優化的數字預糾偏算法(DPD),對功放的非線性放大區進行預糾偏,使得功放的線性放大區間得到極限延伸。華為通過氮化鎵材料和數字預糾偏算法兩者的結合,使功放效率提升10%。

此外,正如家用電器過熱會導致效率的降低和能耗的升高,基站也需要強散熱以保證高能效。華為采用了獨創的仿生散熱技術——輥壓接合散熱齒,這是一個AAU內部的循環散熱系統,通過“工質”液體在AAU內部汽化-液化-汽化的循環,使基站的整體散熱能力提升20%,從而達到降耗的目的。

比特驅動瓦特:由單制式節能走向系統級調度

除了產品級降低功耗的能力之外,華為的網絡運營關鍵節能技術——PowerStar,秉承“比特驅動瓦特”的理念,實現多個頻段、多個制式間的網絡級節能。

在通常情況下,運營商的無線網絡以優先滿足業務的覆蓋和容量的要求而設計,無線網絡中存在業務量分布不均的現象。因此,運營商需要從無線網絡協同的角度定制客戶化的節能策略;同時需要考慮實際場景信息及運營商節能策略,以實現節能效果和網絡性能的平衡。簡言之,節能不僅僅是單個設備、站點層面的方案,更需要按照網絡業務量的實際需求和現網的實際配置,從網絡層面設計和調整。華為融合AI技術和專家經驗的PowerStar節能解決方案,使基站根據實際手機或終端用戶的使用情況,始終保持在效率最優的狀態下運行:在夜間或者用戶少的時候,根據實際的網絡使用情況調整基站的工作模式,在保證用戶體驗的情況下,動態關閉或開啟一定的天線通道、載頻、時隙,以達到功耗最優的目的。對于典型的多頻多制式網絡,PowerStar能夠幫助運營商無線網絡主設備省電10%以上。

華為助力運營商:節能可預測、降耗可管理、發展可持續

5G時代,華為踐行節能減排、助力全球運營商建設新一代移動網絡,不斷創新進取、厚積薄發。通過“軟硬結合”的解決方案,華為取得了單站能耗低于業界平均水平20%的成績。

揭開5G功耗的面紗,我們更有理由期待,5G將以更高能效使能千行百業、助力萬物互聯的智能世界加速到來!

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