爱立信 5G基站能耗降低15% — 潮汐功放技术是如何做到的?权威发布 |《中国联通6G》白皮书来了

滤波器 2021-06-11 06:37


一、 5G基站能耗降低15%,爱立信潮汐功放技术是如何做到的?


2020年,中国的5G网络建设如火如荼。根据统计,截至2020年底,国内一共开通了71.8余万个5G基站。按规划,2021年将新建5G基站60万个以上。


在5G基站建设的背后,能耗却是困扰通信人的一个大问题。一个5G基站的能耗是4G基站能耗的3倍左右,而考虑到覆盖同样的范围,5G基站建设密度要比4G基站更高,所以坊间一直流传着5G基站是名副其实的“电老虎”这样的说法。


如果任由5G基站能耗上升,不仅不符合运营商的经济利益,也会对我国2030年实现碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和带来不小的压力。


作为全球5G技术的领导者,爱立信在降低5G能耗上向来身手不凡。长期以来,通过精准构建5G网络、激活休眠软件等方式,爱立信打破了每新一代移动通信网络建设都必然带来能源消耗上升的趋势,而潮汐功放技术显著的节能功效,让5G继续在节能的路上狂奔。



无线网络中,功率放大器是耗电大户


“擒贼先擒王”,在降低5G基站能耗方面,最重要的首先是找到能源消耗大户。研究表明,国内运营商的典型无线网络中,无线主设备能耗(射频单元+基带单元)占无线网络总能耗的约50%,另外50%由空调、电源等消耗。射频单元能耗占无线主设备能耗的约80%,射频模块占射频单元能耗的约70%,其中功率放大器(PA)是能耗大户,占射频模块能耗约90%。因此,通过技术创新,提升PA的效率是无线网络节能的关键一环。爱立信研发了潮汐功放技术,即动态调整PA电压以提升PA的效率。



目前射频单元的节能技术有符号关断、通道关断、深度休眠等。通常,运营商根据业务的有无,在无业务的时刻和无业务的区域,关断一部分器件达到节能目的且不影响用户感知。爱立信的潮汐功放技术,在有业务的情况下,根据业务量的高低,自动通过硬件算法实时优化功耗,不影响性能的同时实现功耗的动态优化。根据实验室测算结果,在典型业务负荷时,爱立信研发的潮汐功放技术可以基站射频单元整机功耗降低20%,基站整体功耗降低约15%。


中国铁塔数据显示,平均每个5G基站每天要耗电约65度,电价大约1元/度。如果以70万个5G基站计算,三大运营商一年就需要为此支付166亿元的电费。而如果一个基站能节约15%的电,那么相当于一年可以节约大约25亿元的电费,这是多么惊人的一笔巨款!


更何况,随着5G网络不断向绿色低碳方向演进,潮汐功放技术将与现有的节能技术相辅相成,帮助运营商节约更多的电费,提升网络商业价值。



潮汐功放技术,通过动态调整电压达到最优效率


在全球一些特大城市市区的周边和外围,通常存在“睡城”,人们在市中心工作,但是在外围居住,于是上下班就形成了潮汐一样的交通景象,在通信网络世界中,也存在类似情况。现网业务随时间分布不均衡,如部署在写字楼附近的基站,白天很忙,晚上很闲。业务量高时,PA需要输出较高的功率,也就是需要给PA提供较高的电压。为了节能,目前业内基站采用分级可变电压(即不同的功率等级)来对应不同的业务负荷,但很难精细地实时调整,不仅在一定程度上造成浪费,也会因为一定的调整偏差带来小区间干扰。


爱立信的潮汐功放技术可实现基站的能耗随业务变化实时动态调整。通过机器学习对现网业务负荷进行跟踪和预测,在不同的业务量下,爱立信数字中频芯片(基于爱立信先进的硅芯设计理念推出的全自研先进制程芯片之一)里集成的算法可自动调整PA的电压,让PA时刻工作在效率的最优点,达到整机效率最大化。但降低PA 的电压通常会引入额外的PA非线性,从而影响系统性能, 爱立信研发的新算法可以消除此类额外的非线性,在降低功耗的同时并保持最优性能。


潮汐功放技术背后,爱立信用“芯”驱动


为什么爱立信的硬件可以实现潮汐功放技术?这需要归功于Ericsson Silicon——基于爱立信先进的硅芯设计理念推出的多款全自研先进制程芯片。在爱立信为全球运营商提供的E2E产品如无线产品、传输产品和RAN计算产品中,硅芯均提供了先进的算法和强大的处理能力。基于硅芯灵活的体系结构,可进行诸多创新,潮汐功放技术即是硅芯提供的最佳节能方案之一,这些节能方案可软件升级,从无线设备级到爱立信E2E全产品系列再到网络级节能均可持续改善Gb/W的能效。


爱立信正从“提供气候行动解决方案”方面在中国市场积极行动,在基站的节能技术领域不断进行创新,做好移动通信无线网络节能降耗的基石,助力可持续发展。


一句话,为了降低5G基站的能耗,爱立信可算是操碎了心!




二、 权威发布 |《中国联通6G》白皮书来了


6G研究已启动,本白皮书向业界阐述了中国联通在6G研究起步阶段,对下一代通信网络愿景、网络特征、网络需求和关键使能技术的初步观点,提出了联通的6G初步愿景:“智能、绿色、融合、弹性”,中国联通将围绕上述愿景开展6G技术研究布局、标准化推进和产业推动工作。









































未来中国联通将围绕上述愿景开展 6G 技术研究布局,构建包括愿景与需求,网络架构和使能技术的 6G 全技术体系和研究团队,跟随产业发展动态和形势,持续开展 6G 使能技术重点攻关研究。并从核心技术创新研究、标准化推动和产业合作平台三个方向建设循环促进的闭环研究体系和研究生态。同时我们诚挚的邀请业界所有关注 6G 技术的高校和研究机构共同参与,协作推进 6G 关键技术研究、6G 技术标准化和 6G 技术先行先试等工作,协同推动中国 6G 技术领先优势,为实现未来“智能、融合、绿色、可信”的 6G 愿景携手合作,共创 6G 美好未来。


编辑:王丹瑛    校审:王钐杉


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