5G的能耗能否在不損害性能的前提下降至最低？
當我在MWC大會上目睹到琳瑯滿目的5G設備時，讓我感觸最深的是新型網(wǎng)絡對環(huán)境的影響。當年，當LTE最初發(fā)布時，我們所面臨的是完全不同的局面，可持續(xù)性和能效是錦上添花的優(yōu)勢。今天，無論是從全球協(xié)議還是各地政策的角度來看，能效正日益成為一種強制性的必然要求。
有一位分析師曾預測，到2026年，5G將使網(wǎng)絡能耗增加150-170%，超過90%的運營商都相信5G將導致更高的能耗成本，其它行業(yè)也預測其能耗將比今天的網(wǎng)絡高2至3倍。
最近，一篇涉及該主題的IEEE Spectrum文章指出，我們可以假設，如果5G能夠提供1000倍于現(xiàn)有網(wǎng)絡的容量，那么它的能耗也將是現(xiàn)有的1000倍。當然，事情并非如此簡單。隨著支持5G的技術不斷成熟，以及越來越多的運營商將重點放在應對不斷增長的能源成本上，我們預計5G的能效必然會有所改進。
但是在目前，我們?nèi)绾卧诖_保性能的情況下實現(xiàn)更高的能效呢？首先，我們應考慮到底是什么因素在推動能耗的上升。
5G網(wǎng)絡使用的能源會增加多少？
正如前面的5G連載文章中討論的，5G的承諾基于富于創(chuàng)新但又非常復雜的新技術。在相關的速度和容量方面，我們已經(jīng)知之甚多，但所預測的能耗又如何呢？事實上，這個問題回答起來要困難得多。
小蜂窩：小蜂窩論壇預計，5G小蜂窩部署將在2024年超過4G，到2025年，已安裝的5G或多模式小蜂窩數(shù)量將達到1310萬個
大規(guī)模MIMO天線陣列：大規(guī)模MIMO天線陣列的每個基站都擁有更多的天線，這無疑將會增大5G基站的能耗
數(shù)量龐大的物聯(lián)網(wǎng)設備：盡管物聯(lián)網(wǎng)設備的預計功耗較低，但Cisco預計，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量將達到500億個，比今天的智能手機和平板電腦數(shù)量高出一個數(shù)量級。有些分析師還預計，到2022年M2M通信的巨大流量可能占到Internet流量的約45%
邊緣數(shù)據(jù)中心：用戶需要的是低時延服務、本地化數(shù)據(jù)隱私和在網(wǎng)絡中以更低的成本移動大量的數(shù)據(jù)，而這種需求對本地化程度更高的數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求，因此也就會導致更高的功耗和散熱能耗
盡管每個5G小蜂窩、MIMO陣列和物聯(lián)網(wǎng)設備所消耗的能源都較低，但在龐大的部署規(guī)模下的數(shù)量激增，便會得出分析師們所預測的更高能源消耗量。
移動行業(yè)如何解決5G的能耗問題？
移動行業(yè)已經(jīng)找到了一些很酷的技術來應對預期的高能耗問題，但其結(jié)果尚未經(jīng)過驗證，尤其是目前尚不清楚對性能的影響。以下便是我們所了解到的情況：
- 在無用戶訪問時可進入休眠模式的智能基站（超簡潔設計）；
- 靈活切換站點的能力，實現(xiàn)服務永遠可用而非永遠開機；
- 天線陣列中的空間復用，可在眾多用戶之間更好地共享可用功率資源；
- 在不要求覆蓋密度的情況下可將基站的發(fā)射功率水平調(diào)低的選項；
- 站點/基礎設施共享；
- 能源效率更高的全新5G芯片組和天線，例如高通最新版的Snapdragon X55和QAT3555自適應天線調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
三星5G基站（更小、更輕，且能耗更�。�
此外，5G也推動了一些新興行業(yè)，這些行業(yè)與生俱來便可實現(xiàn)更好的環(huán)境成果。例如，自主駕駛車輛將減少擁堵，減少停止/啟動，提供更高效的駕駛和更少的二氧化碳排放量，同時還可通過移除車輛上的傳統(tǒng)安全固件減輕車輛自身的重量。
高通實現(xiàn)的C-V2X
5G能效和成本縮減問題是GSMA未來網(wǎng)絡計劃正在解決的關鍵領域之一，其中包括Turkcell的遠程基礎設施監(jiān)控和供電系統(tǒng)管理、空調(diào)解決方案和發(fā)電機。此外墨西哥電話公司（Telefónica México）也開始在基站中使用太陽能技術，并承諾到2030年公司全球范圍內(nèi)能耗將是100%綠色的。在約旦，至少已經(jīng)有一家移動運營商已經(jīng)與一家大型太陽能發(fā)電場簽約，使該公司的能源賬單大幅減少。
無論是采用哪種方式，業(yè)界將會持續(xù)關注5G的能耗，并努力通過創(chuàng)新降低5G的能耗和相關成本，這一領域的創(chuàng)新也將會層出不窮。
5G技術能否既“綠色”又不失性能優(yōu)勢？
那么，這些“綠色”創(chuàng)新是否仍然能夠?qū)崿F(xiàn)5G所承諾的性能、能力和客戶體驗呢？
在此類測試和監(jiān)控系統(tǒng)中，測試和保障將發(fā)揮關鍵的作用，能夠確保達到預期的性能。相關測試戰(zhàn)術包括：
仿真：在動態(tài)網(wǎng)絡和資源的世界中，要對最佳網(wǎng)絡設施和配置進行評價，平衡性能和能效兩方面的要求是極其困難的。利用軟件仿真并行測試網(wǎng)絡可以充當“數(shù)字雙胞胎”，在簡化此類復雜問題的過程中發(fā)揮著十分關鍵的作用，實現(xiàn)簡潔、高成本效益且連續(xù)可重復的測試評估
自動化：通過實現(xiàn)連續(xù)進程的自動化，通信服務商可以加快實驗室和運營網(wǎng)絡方面的工作效率，在資源占用率和能耗上實現(xiàn)更高的效率
主動監(jiān)測：在動態(tài)分布式網(wǎng)絡中，利用混合流量生成的前瞻性測試為性能和最佳網(wǎng)絡效率監(jiān)測提供至關重要的能力
持續(xù)的網(wǎng)絡安全審查：大規(guī)模DDoS攻擊之類的網(wǎng)絡安全攻擊可能導致能耗的巨大波動，系統(tǒng)資源竭力應對攻擊活動會產(chǎn)生系統(tǒng)負載。通過對安全態(tài)勢執(zhí)行連續(xù)審查/測試，并且實施可高效、迅速處理網(wǎng)絡攻擊的機制，可以有效地降低能耗所遭受的相關影響。
如果無法與全球持續(xù)性趨勢和行動保持一致，5G將面臨難以承受的風險。今天的保障規(guī)模將確保下一代網(wǎng)絡技術實現(xiàn)雙方面的統(tǒng)一，以堅定的步伐滿足未來的高性能目標。
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