5G的规模应用越来越好，网络流量的持续增长意味着网络能耗大大增加。解决5G能耗问题，不仅仅是节能，还有业务量和业务体验。衡量这一“绿色”网络的新标尺从“能耗”变成了“能效”的综合测试，要求全产业链以“能效”为出发点，围绕5G站点、设备、网络进行设计、材料、架构创新，打造低碳节能体系下的5G能效新范式。
极简改造让5G基站告别能耗痛点
5G的单位比特能耗是4G的五分之一，但5G的峰值速率比4G高20倍，配套设备、天线、站点数量比4G多一倍。网络能耗问题一直伴随着5G的发展。
数据显示，5G基站的电力支出占网络总能耗的80%以上。按照传统的基站建设模式，每个基站需要设置一个机房，为了保证设备的稳定运行，机房需要配备空调。这样不仅站点占地面积大，而且空调能耗高，导致站点的能效通常只有50%-60%。
5G站点“极度简化”，成为建筑性能和节能的良方。
“站点极度简化，需要配置新的无线接入网络架构，降低配套设施的能耗。”中国信息通信研究院通信专家告诉《中国电子报》记者，比如C-RAN的集中部署网络架构，通过减少基站和配套设备的数量，可以减少对空调和备用电源的需求，从而降低30%以上的网络能耗。
广东移动通过集中式C-RAN架构部署5G网络。一方面，它简化了远程站点。基站的射频单元、动力电池、发射模块都放在室外，这样就把机房拆了，空调也关了。一个典型的单站每年可以节省大约14，500千瓦时的电力。
华为站点能源领域总裁彭建华表示，将机房站点替换为室外站点，可以将站点的能效提升到80%。如果进一步采用自然冷却结构的“叶片”式电站，电站能效可提高到97%。这种“以柜代屋，以杆代站”的模式，可以最大限度地提高场地的能效，把每一度电都用在“刀刃”上，同时降低建设成本，缩短建设周期。
在河北张家口，基于全场景高度集成的极简站点解决方案，以前单个站点安装需要2-3天，现在缩短到2小时;在河北廊坊，通过刀片电源的最小化部署，站点能效提升至96%，温控损耗降低700度/年，线损降低50%;贵州铁塔将三个传统机房换成了新机柜，节省了4400元/月的房租和电费，运维节省了75%。
充分利用绿色清洁能源，使全站走向联动，实现供能、储能、用能的高效协调，真正实现“电随业动”、“能随业动”，从而大幅降低全站能耗。
中国有丰富的光能和风能。近日，中国移动建设的首批“零碳”5G基站在浙江舟山群岛开始试运行。这个5G零碳排放基站的日常主要能源来自光伏发电。风力大的时候用风力补充，还有备用锂电池储能。阴雨天气，光伏输出不理想。还可以远程启动油机，20天都不成问题。据了解，这些基站在运行过程中能够真正实现“零碳”排放，单个基站每年可减少碳排放14.5吨。
“高度集成”成为设备节能的重要趋势。
无线设备从支持“单频单标”发展到支持“多频多标”。针对多标准、多网络的融合部署和高效运行，5G设备将继续向高集成度演进，以减少多网络场景部署所需的设备数量和网络能耗。
5G基站的主要设备主要由AAU(有源天线单元)和BBU(基带处理单元)组成。BBU电源稳定，主要负责基带数字信号处理;AAU集成了射频和大型天线的功能，但随着发射功率的增加，功耗也大大增加。在场地资源有限、天空资源紧张的情况下，本来就不算苗条的AAU不仅经常面临无处安放的尴尬，还对其安装部署、运维、节能减碳等提出了新的挑战。小尺寸、高集成度成为运营商对AAU产品的刚需。
近日，华为联合三大运营商，在武汉、湖北、兰州、甘肃、成都、四川、运城、山西、临沂、山东等城市开展了Meta AAU(Massive MIMO大规模天线阵列产品)试点站测试。测试结果表明，与传统方案相比，Meta AAU可以将小区的上行覆盖和下行覆盖提高30%，边缘用户的平均体验提高25%。在小区边缘覆盖指标不变的情况下，基站可以配置更低的发射功率，从而降低基站的能耗，比传统AAU低30%左右。
站内的BBU设备在工作过程中会散发大量的热量，所以需要制冷设备来降温。不同的BBU安装方式会在很大程度上带来不同的节能效果。中兴通讯在测试中发现，BBU设备垂直安装不仅降低了外界冷空气进入设备的阻力值，而且转速更低，节能性能更好。
内蒙古联通联合中信移动在鄂尔多斯、包头、赤峰、通辽和呼伦贝尔的16个县安装了5G BBU设备。在相同的外部环境条件下，垂直安装后的BBU平均温度降低6℃，最高温度降低12.9℃。同时垂直安装工艺更美观，实现了电力电缆向上走线，光纤等信号电缆向下走线，分类走线避免干扰。
智能运维使网络能耗和性能优异。
在一天24小时中，业务可分为闲暇时间和忙碌时间，能效也有所不同。使用软件节能可以提高闲暇时间的能源效率，睡眠相应的资源。目前，ICT企业不断推出“网络优化+能耗管理”的方案。在保证网络质量的前提下，将智能协作深度休眠、智能符号关、智能载波关等技术应用于5G网络。
对于所有站点，需要根据实际情况调整运行状态，从子帧、通道关闭、深度睡眠等方面研究软件节能方案，达到节能目标。
洛阳联通根据当地5G用户分布和终端使用情况，对已入网的三个不同基站射频单元设备，分时段开启空载状态下的深度睡眠功能，实现智能基站设备能耗控制的目的;爱立信开发了潮汐功放技术，可以动态调整PA电压，根据业务量通过算法实时自动优化功耗。根据实验结果，在典型业务负载下，该技术可使基站射频单元整体功耗降低20%，基站整体功耗降低15%左右。
结合日益成熟的AI、大数据、机器学习技术，可以实现多制式网络整体节能效果最佳的配置方案。
天津移动采用了中兴通讯全新的数字节能技术，基于中兴通讯的AI引擎、季节自回归差分移动平均算法、长短期记忆网络算法、前馈神经网络模型等AI算法进行调整和适配，实现了天津多个小区5G基站信道关闭功能的24小时自动调度。实施后，每个小区通道关闭有效时间从0.68小时提高到5.16小时，预计全年可节能74万千瓦时，相当于减少碳排放616吨。
面对庞大的5G业务类型，不同的业务在覆盖、容量、时延等方面都有不同的要求。覆盖区域内的用户相互干扰，也会造成用户体验不一致。运营商需要一个智能的无线网络，以最佳的频段组合保证最佳的多维度服务体验，走向以用户为中心的网络资源分配。华为推出无线智能架构Intelligent-RAN，构建智能引擎和智能节能算法，基于意图进行多路径决策，调整全网节能策略，可在保证用户体验的前提下，降低多频多系统复杂网络能耗27%以上，实现能效最大化。