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5G網(wǎng)路持續(xù)發(fā)展，帶動大量基礎(chǔ)建設(shè)，為消費(fèi)者和企業(yè)用戶提供更佳的用戶體驗(yàn)和更高的傳輸速率。事實(shí)證明，在每單位流量的能耗方面，5G的能效比4G高90%。然而，由于大規(guī)模多輸入多輸出(mMIMO)的實(shí)施和網(wǎng)路密集化水準(zhǔn)的提高，預(yù)計(jì)仍會導(dǎo)致能耗急劇增加。根據(jù)產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)ABI Research的數(shù)據(jù)，由于使用頻率更高，5G基地臺需要三倍以上的能源才能提供與4G網(wǎng)路相同的覆蓋范圍，這給電信營運(yùn)商帶來了高昂的能源成本和資本支出(Capex)。然而，硬體優(yōu)化將導(dǎo)致功耗的顯著改善，即新一代晶片組將提供30% ~70%的節(jié)能效果。
5G能源消耗取決于無線電配置、硬體和流量負(fù)載，超過70%的消耗能源在無線電接取網(wǎng)路(RAN)中。在典型條件下，採用64T64R mMIMO配置的5G RAN消耗高達(dá)2.7千瓦(kW)的功率，相較之下4G LTE基地臺消耗大約0.8千瓦，ABI認(rèn)為，網(wǎng)路營運(yùn)商應(yīng)該只在流量需求高的城市地區(qū)部署64T64R mMIMO基礎(chǔ)建設(shè)。在mMIMO系統(tǒng)中，功率放大器(PA)、基頻處理器、數(shù)位中頻(DIF)和收發(fā)器是功耗的主要來源。
隨著應(yīng)對氣候變化的壓力和減少碳足跡的法規(guī)越來越大，網(wǎng)路營運(yùn)商需要更節(jié)能的設(shè)備。這迫使華為、中興、諾基亞、愛立信、三星等供應(yīng)商投資于提高能源效率的創(chuàng)新硬體技術(shù)。包括氮化鎵(GaN)功率放大器、更強(qiáng)大的晶片組、液體冷卻以及新材料和設(shè)計(jì)。
GaN是mMIMO的理想選擇，Doherty PA配置中的GaN可以將功率效率提高50%以上，顯著降低mMIMO系統(tǒng)功耗，并降低網(wǎng)路營運(yùn)商的運(yùn)營成本。與標(biāo)準(zhǔn)的主動式空調(diào)機(jī)組相比，液冷式空調(diào)裝置的體積小50%，重量輕30%，并且無需維護(hù)，有效降低成本。新一代晶片組可節(jié)省30%~70%的能源，同時(shí)提升mMIMO性能。新架構(gòu)還可以降低能耗，提高覆蓋范圍，增強(qiáng)性能。例如，華為的MetaAAU可以讓基地臺以更少的發(fā)射功率和降低30%的能耗達(dá)到相同的范圍。與此同時(shí)，諾基亞的液體冷卻技術(shù)已被證明可以降低70%的功耗和30%的營運(yùn)費(fèi)用。
