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为确保一个可持续发展且宜居的未来，“碳达峰”、“碳中和”已成为全球各国共同的目标。要实现双碳目标，当然离不开新兴ICT技术的支撑，那作为前沿通信技术的5G网络与双碳目标有什么关系？
一方面，进入5G时代，伴随着AR/VR、智能工厂、智慧城市等应用兴起，数据流量将呈指数级增长，必然会产生更多电能消耗和碳排放，运营商亟需通过绿色5G技术来降低网络能耗和运营成本，并履行减少碳排放的社会责任。
另一方面，5G网络作为使能全社会数字化转型的基础设施，绿色5G技术还能帮助电力、石油、制造等各行各业提效降本，节能减排，从而可助力全社会实现可持续且更加绿色的经济转型。据沙利文咨询研究，尽管ICT行业本身只占全球碳排放的2%，但以绿色5G网络为主体的ICT行业能帮助全球总排放量减少20%。
显而易见，在双碳目标下，打造绿色5G网络已成为必然趋势。那到底如何打造绿色5G网络？需要哪些关键技术？日前，在华为首届无线媒体沙龙上，华为无线网络SRAN产品线总裁马洪波发表了“绿色5G，E2四化八大方向，共赢双碳未来”主题演讲，并发布了《绿色5G白皮书》，对此给出了清晰的答案。
业界首个绿色5G网络的能效评估体系发布
无标准不成方圆。我们看到，汽车行业有百公里油耗标准，家电行业有能耗等级标准，那通信行业能否参考汽车行业的百公里油耗标准，简单的用数据流量与网络能耗之比来定义能效标准呢？答案是否定的。汽车的社会价值就是从A处到B处，所以可以用百公里油耗来衡量。但与汽车不同，通信网络是一个极其复杂的系统，需要从多个维度来衡量。
通信网络的服务对象和服务场景多样化，在不同的服务对象和场景下，产生的社会价值相差较大。比如，前段时间，中国移动的翼龙无人机飞抵郑州灾区抢险，尽管这个无人机基站产生的流量并不多，但打通了应急通信保障生命线，带来社会价值不是用流量能衡量的；再比如，在一些物联网场景下，网络产生的流量并不高，但它保障了经济社会稳定运行，同样是不能单单用流量来衡量社会价值的。
正是基于这些考虑，华为在《绿色5G白皮书》里首次定义了能效评估体系E2（Energy Efficiency），即根据实际网络建设目标差异和场景化差异，将目前单一的流量能效拓展成为容量、覆盖、体验等多维因素能效评估体系，从而准确反映网络能效变化，牵引5G网络向绿色节能方向演进。
八大技术方向，共建绿色5G网络
有了科学的能效评估标准，还要找到正确的技术方向，这样绿色5G网络才不会迷路。对此，白皮书从“四化”——设备高集成化、站点极简化、网络智能化和全生命周期环保化四个方面阐述了绿色5G目标网的关键特征，并首次给出了“四化”特征下的八大绿色5G网络技术方向。
方向一：射频走向多天线，大幅提升设备比特能效和能量传输效率
众所周知，5G AAU基于多天线、多通道设计，不仅能通过空间复用大幅提升系统容量，还可通过调整多天线的幅度和相位，使无线信号能量集中于更窄的波束上，并精准指向用户的位置，从而提升能量传输效率，大幅提升比特能效。
华为测试结果表明，5G 64T64R AAU的比特能效比4G 4T4R提升了20倍。马洪波表示，下一步天线阵列规模将继续增加，向128TR、192TR持续演进，并在工程化、散热、能耗、算法等方面进一步提升能力，从而实现更高的比特能效。
方向二：设备走向超宽频，多频合一降能耗
在前几天举行的2021年世界5G大会上，中国联通董事长刘烈宏发表演讲表示，中国联通携手中国电信通过共建共享，建成了全球首张、全球领先的5G SA共建共享网络，预计每年可节约用电120亿度、二氧化碳减排377万吨。
设备走向超宽频和多频合一，与中国联通和中国电信通过共建共享无线主设备实现大幅节省能耗有异曲同工之妙。不难理解，要是无线设备支持超宽频，比如一个RRU可支持从700MHz到2.6GHz的超宽频带，一个5G AAU可支持200MHz甚至400MHz超宽频，就可以将原来一个频段对应一个RRU或AAU设备的部署形式，转变为多频合一、多个模块合一的部署方式，从而可大幅减少设备部署数量和成本、降低设备能耗。
方向三：硬件休眠机制走向精细化，持续降低中低负载能耗
硬件休眠机制，指基站小区处于低负载状态时，通过关闭部分有源硬件的供电，使之处于休眠状态，来减少无效功耗，降低能源浪费。过去，运营商在休眠机制上主要采用载波级和通道级关断技术，即在业务低负载时关闭部分载波或者射频通道，来节省设备功耗。尽管载波关断和通道关断可大幅降低设备功耗，但这种方式比较粗放，且稍有不慎会影响影响用户体验，从而导致网络节能效果有限。
因此，为持续降低设备在中低负载状态时的能耗，硬件休眠机制需走向精细化，比如休眠颗粒度从载波级、通道级关断演进到器件级、核级甚至进程级关断，关断响应时间从分钟级、秒级演进到毫秒级，从而实现在不影响网络性能和用户感知的前提下，进一步提升节能效果。
方向四：站点走向极简，去机房去空调
为保障设备稳定运行，每个站点或机房都配备了空调。据统计，空调的能耗与基站的无线射频部分差不多，约占站点总能耗的30-40%左右。显然，要降低网络能耗，还得重点关注空调这个能耗大户。
对此，白皮书针对“光纤资源充足”和“光纤资源不充足”两种场景，分别提出了两个演进方向。在光纤资源充足的场景下，华为提出通过BBU集中化的方式，将原来“一站一空调”演变为“多站一空调”的部署方式，甚至将BBU集中机房的制冷方式由空调转变为液冷等自然冷却方式，从而实现大幅节省空调能耗，
在光纤资源不充足的场景下，华为则提出通过“站点室外化”，以“一站一柜”、“一站一刀”替代“一站一空调”的部署方式。在传统“一站一空调”的部署模式下，空调对整个机房房间内进行7X24制冷，制冷效率低，资源浪费严重；而采用“一站一柜”的部署方式，可以让冷媒更贴近热源（设备），实现更加精准化、定量化的制冷，从而可大幅降低制冷能耗。至于“一站一刀”部署方式，其将设备直接挂杆，省去了机柜，可通过自然散热的方式来替代空调，从而可进一步降低站点能耗。
方向五：整站走向联动，综合能源高效利用
一个基站站点主要由基站主设备、传输设备、空调和电源系统组成，其中，电源系统是包括了从外电引入到电源一次、二次转换再到电池储能的端到端架构，负责为主设备、传输设备和空调等供电和备电，其整个端到端系统的供电和备电效率也是影响站点能耗的一大因素。但一直以来，由于电源系统的端到端链路都是“哑设备”，既无法相互感知、彼此协同，也不能感知业务负荷和运行状态，造成了大量的能源浪费，供电效率很低。
因此，实现业务与整站的供能-储能-用能等部件高效联动，比如实现太阳能、电源、电池、电网和业务负载之间的高效协同，实现根据业务负载实时调节温控，真正做到电随业动、能随业动、温随业动，就可以高效利用能源，达成整站节能目标。
方向六：网络走向智能，节能和网络性能双优
如上所述，通过设备休眠来降低网络能耗是一项非常谨慎的工作。移动通信网络是一个非常复杂的系统，网络内多制式、多频段并存，多个站点和小区交叉、重叠覆盖，每个小区的覆盖场景、业务特征都不一样，且每个小区在不同时段的业务变化差别很大，运营商在实施设备休眠机制的时候，要判断哪些小区、载波、通道或部件应该关断，什么时候关断，什么时候恢复，都是非常头疼的事，稍有不慎就会影响网络质量和用户体验。
因此，在保障用户体验的基础上，借助智能网络，根据不同的场景和业务变化精准、实时的调整频谱、载波等网络资源的分配已成为业界的共识。对此，华为早在一年多前就发布了PowerStar智能节能方案，可通过多个频段、多个制式间高效协同，并根据网络运行状况实时生成和实施最优节能方案。在本次大会上，华为还发布了最新PowerStar2.0解决方案，将在关断资源类型、关断时长和运维效率上对节能方案进行全方位提升，多维协同实现节能和网络性能双优。
方向七：业务承载走向高制式，充分发挥5G高能效优势
记得德国沃达丰在宣布关闭3G网络时给出了一个让人有些震惊的理由：在传输同等数据量时，3G网络消耗的能量是4G的7倍。没错，老旧制式网络是真正的能耗大户。据统计，4G网络的能效是3G的7-10倍，5G网络是4G的20-30倍，而随着未来新技术不断演进，5G能效还会进一步成倍提升。
因此，面向数据流量不断增长，引领业务向高制式承载，有助于充分利用5G高能效优势，降低网络能源消耗。
方向八：全生命周期走向循环经济，减少自然资源依赖
ICT产业要实现绿色减排，除了大幅降低网络能耗，还需在生产、制造、运输等非网络运行态环节走向循环经济，来进一步减少碳排放。在这方面，华为一直遵循循环经济理念，将“大绿色”融入产品生命周期管理，进而减少对自然资源的依赖，实现全生命周期低碳。
面向未来，“碳达峰、碳中和”不仅是遏制全球继续变暖的重大战略，更是一场经济社会系统性变革。对于电信行业而言，降低网络能耗和碳排放，不仅能降低网络成本，更是一种社会责任与承诺。最后，马洪波指出，“在5G网络迅速发展的当下，华为希冀5G加速行业转型，成为绿色社会的重要支撑；《绿色5G白皮书》提出的E2四化八大方向旨在全力牵引绿色网络演进，助力运营商双碳目标达成。华为将与运营商携手共建绿色5G网络，共赢双碳未来。”
