你知道嗎？

到2025年，通信行業將消耗全球20%的電力。

隨著4K/8K、VR/AR、自動駕駛、機器人、視頻監控等應用蓬勃生長，一場伴隨著5G萬物智聯而來的數據海嘯正滾滾襲來，而海量數據引發的電力消耗也必將成倍增長。

這種情況令人擔憂！

全球多家領先運營商已公開表態：要以最低的成本建設最好的5G網絡。可電費已被一些運營商確定為最高的OPEX支出，至少占運營商總運營成本的15%，可如何降低電費開支以減少OPEX支出？

有統計指出，每GB流量約消耗2千瓦時的電量，也就是說下載一部1GB的電影相當于你家里的2000瓦吹風機連續工作1小時。若按每度電1元計算，你下載一部1GB的電影，運營商需支付2元電費，如今無限流量套餐流量上限動輒40GB，而可預見的5G資費只會降不會升，可想而知，隨著5G流量需求暴增，運營商的電費成本壓力越來越大。

而在移動通信網絡中，基站是耗電大戶，大約80%的能耗來自廣泛分布的基站。越加密集的基站意味著更高的能耗，這是5G網絡面臨的一大成本挑戰。

可是，5G基站是省油的燈嗎？相對于2G3G4G，5G基站會更耗電嗎？

答案是yes，至少現階段的情況如此。

我們從基站原理說起。通常，基站的供電系統由市電引入，通過交流配電箱、開關電源轉換為-48V直流后連接到基站設備，基站設備再通過饋線/光纖連接到鐵塔上的天線。

基站設備的內部結構主要包含：BBU、射頻（RF）單元、功率放大器（PA）、主電源、天線接口、扇熱系統等，其中BBU包含控制單元、傳輸單元和基帶處理單元等，主要負責信號濾波、OFDM、調制解調、頻域處理（符號映射/解映射和MIMO均衡等）、CPRI、DPD（數字預失真處理）等功能。

根據以上結構，我們將基站功耗分為三大類型：傳輸功耗、計算功耗和額外功耗。

傳輸功耗：指功率放大器（PA）和射頻（RF）部分所消耗的電量，其主要執行基帶信號與無線信號之間的信號轉換，饋電線的功耗包括在傳輸功耗之內。

計算功耗：指BBU消耗的電量，包括數字部分處理、管理和控制、與核心網和其他基站間通信等相關功耗。

額外功耗：指從市電引入到基站直流供電的整個轉換過程中的額外損失的電量，也包括機房空調、制冷設備所消耗的電量。

對于傳統2G3G4G基站，由于基站的計算能力較小，通常傳輸功耗大于計算功耗，也就是說BBU功耗小于PA和RF部分功耗，因此傳統基站提升能效的辦法主要集中在減少傳輸功耗，比如我們在閑時關閉部分載頻和射頻部分來實現節能減排。

但5G時代情況不一樣了。

密集分布的小/微基站和Massive MIMO天線，是5G基站的兩大主要特征。

一方面，Massive MIMO本身是以更高的計算成本為代價降低傳輸功耗；而小基站覆蓋范圍小，PA更低，也意味著傳輸功耗更低。

另一方面，由于5G傳輸速率將成倍提升，5G基站將處理海量數據，且隨著5G業務的不斷發展，5G BBU的計算功耗將逐漸上升。

因此，在5G時代，基站的計算功耗將大幅提升超過傳輸功耗。

可以預計，5G基站的計算功耗將隨著帶寬（或者說傳輸速率）的增加而不斷上升，還將隨著Massive MIMO天線數量增加而不斷上升。

5G基站計算功耗上升，帶來的不僅是耗電問題，還有扇熱問題；同時，隨著5G邊緣計算和高速本地緩存的發展，未來那些掛在城市燈桿上的小基站將執行越來越多的數據存儲和計算，這為5G部署提出了新的挑戰。

據預計，即使是在5G部署早期，并不考慮毫米波頻段，采用小于6GHz頻段與234G基站共站部署，5G單站功耗也將倍增，全年電費將增長2倍。

前幾天，IEEE Spectrum發表了一篇名為《The 5G Dilemma: More Base Stations, More Antennas—Less Energy?》的文章，引起了業界廣泛討論。

文中指出，5G的潛在威脅是：提供高達1000倍于現網的數據，也意味著高達1000倍的能耗。Massive MIMO將增加5G基站總能耗，盡管5G小/微基站的能耗遠低于傳統宏站，但分布更加密集，會導致網絡的總能耗上升。

不過，該文認為，盡管5G能耗面臨挑戰，但對未來依然保持樂觀，隨著5G基站硬件的不斷改進，以及通過軟件化和智能優化，隨著時間推移，5G能效將逐漸提升。

面向未來，相信一些新的節能技術將廣泛應用于5G基站，比如數據中心式的散熱/冷卻技術引入基站，智能化能耗調節，動態休眠、載頻/時隙關斷技術等。

5G已在路上，5G基站耗電問題應及早重視，這需包括設備商、運營商和鐵塔公司等在內的全行業共同探索推進創新。