本文编译自ABI Research分析师Jake Saunders
受全球能源危机影响，能耗正成为电信运营商面临的一个紧迫问题。俄乌冲突引发全球能源价格持续高涨，进一步推高电信网络运营支出成本（OPEX），加剧电信运营商现金流消耗，从而限制其基础设施投资。GSMA估计，电信行业能源消耗占全球总体消耗的2%至3%——这一数字本身就已具相当体量；同时，数据流量当前同比增长幅度超过20%，这种杠杆效应将进一步抬高电信网络能源消耗总量。能源供应同样也面临着巨大挑战。在全球许多国家，比如南非和越南等，当前能源供应还必须全方位照顾经济发展的大局。
但是，这也不意味着电信行业前景就暗淡无光。技术创新将助推网络持续低能耗运行。第三代合作伙伴计划（3GPP）已提出将全球5G网络能耗降低90%这一宏伟目标。通信服务提供商也已认识到必须走可持续经营之路。参与调查的全球99家通信服务提供商中，其中有43家已承诺到2050年实现净零排放（减排目录1、2和3），如图1所示。要实现这些目标，需要全面减少网络能源消耗。
图1：全球99家通信服务提供商2050净零排放目标承诺调查结果（减排目录1、2和3【1】）
蜂窝基站是节能减排的首要对象
ABI Research研究表明，能源消耗占电信运营商总运营支出的20%至40%，而其中50%以上源自于无线接入网（RAN）。视国土面积和人口规模，通信服务提供商可能需部署数万个（对于一个欧洲小国）到100万个甚至更多的基站（比如中国）。因此，只要每个基站节约一点能源，就能切实降低电信网络总体运营支出，减少温室气体排放。RAN领域有助于实现这些目标的方案可包括：
使用宽带功放器件：在2023年第三季度，华为发布了新一代GigaGreen Radio系列产品与解决方案。该产品的主要特点之一是“超宽频”，“三个”独立频段可共享一个宽带功放单元。华为指出，相比之前每个频段均需独立功放单元，一个超宽带（UWB）RRU模块相当于三个单频射频模块，实现增频段不增盒子，同时能耗降低30%。
射频自动启动：在过去两年左右，闲时关断基站部分射频单元已成为通信服务提供商常用的节能方案。然而，这通常难以兼顾节能与性能。对于有源天线单元（AAU）来说，这一方案能将功耗从160W降至100W左右。但是，要实现节能目标，电信运营商还需要更大程度地改进。值得注意的是，在2023年世界移动通信大会上，华为发布了“0 Bit 0 Watt”解决方案，可使几乎所有耗能元件进入休眠，达到基本“断电”的状态，同时又可根据流量状态快速恢复到满功率运行的状态。除了电子系统能够默认进入休眠之外，电信运营商还可利用被动冷却技术，比如可逆、吸湿材料，来进一步降低功耗。在中国某蜂窝网络进行的RRU/AAU功耗试验表明，能将功耗进一步降至10W，仅相当于一颗发光二极管（LED）灯泡的能耗水平。
规模使用sub-3G 8T8R射频单元和天线模块：通信服务提供商一直都致力于升级基站天线单元，将sub-3G频段天线从2T2R演进到4T4R，从而最大限度地发挥LTE-A和5G技术的优势。同时，ABI Research认为，除了在城区以及人口稠密的商业区和居民区部署32T32R和/或64T64R大规模多输入输出（Massive MIMO）蜂窝站点等技术外，通信服务提供商还应积极考虑升级至8T8R配置。随着所有最终用户的流量激增，部署在郊区的无源蜂窝基站也不断面临着压力。在城区地部署8T8R宏基站，既可以充分保障移动覆盖，也可为高速移动的车内用户和出入于Massive MIMO覆盖区域的终端用户提供强大的容量。这种策略通过提供有效容量实现网络流量分流，避免网络出现资源拥塞和低能效运行（见表1）。
表1：网络覆盖与容量重要性等级和不同天线配置（2T2R、4T4R、8T8R和mMIMO）
以下两个电信运营商实践案例可更加清楚地说明节能减排的巨大潜力。
印尼运营商节省5G RAN支出：尽管印尼运营商虽然十分清楚5G的巨大价值，但分配给5G的预算却十分有限。Telkomsel对于5G部署十分谨慎，自2021年5月首次推出5G服务至今，一共才部署了284个5G站点，并且还表示仅仅会在平均每用户收入（ARPU）超过20万印尼卢比（13美元）的地区部署5G网络。所以，Telkomsel已部署1.8GHz+2.1GHz 8T8R基站来削减不必要的站点支出，包括铁塔成本和能源费用。基于这一策略，单站所需RRU数量从21削减至12，同时仍能支持所有频段，单站平均每年可节约铁塔管理成本达1600美元。通过将6扇区2T2R天线配置升级到8T8R，能源消耗减少18%，单站每年平均可节约400美元。
中国移动推进基于意图的节能方案：从2019年10月推出5G服务至2023年8月，中国移动已部署5G站点160万个，5G用户数突破7.3亿。这一过程中，中国移动始终积极推进降低无线接入网相关的运营支出成本。当前，中国移动已携手华为在中国宁波初步验证了节能方案的技术能力和潜力。结果表明，闲时能耗能降低至近5W，而且覆盖功率可在数据流量使用增加时迅速抬升。接下来，中国移动工程技术团队将基于站点优先级和流量需求大规模复制推广这一方案。激进的节能方案可能并不适用于所有站点。而基于意图的节能策略则会兼顾多种因素，包括场景、业务类型以及目标速率，灵活配置节能方案。例如，部署在医院或政府大楼的基站就需充分考虑更高水平的联接准备度。该方案部署后，可以大幅降低平均能耗。
关键要点
电信运营商都在积极地制定和实施节能减排目标。值得称赞的是，行业组织GSMA已推出相应目标计划，旨在助力运营商：
●最大程度地同比减少网络运营所产生的碳排放（减排目录1、2和3）。
●减排目标（以2019年为基线）：减排目录1和2需支持将全球气温升高控制在1.5摄氏度内，减排目录3需支持将全球气温升高控制在2摄氏度以下。
●到2050年实现净零排放。
实现这些目标并非易事，每个电信运营商都需要制定相应路线，并向净零排放转型。一些电信运营商受限于费用预算，面临着更大压力，需要更长时间才能实现这一目标。但是，更为重要的是，许多绿色方案不仅有助于减少温室气体排放，同时也能在短期内帮助电信运营商降低网络能源消耗。虽然提升效率事关全网，但应该考虑无线接入网在整体网络支出中占据的很大比例。本文虽未能深入探讨所有节能方案，但是却已表明市场上已有切实有效的解决方案并实现部分能耗指标量化。
【1】减排目录1：工业直接排放；减排目录2：间接能源消耗；减排目录3：生产采购材料。
