绿色节能成为网络发展主旋律支持全球可持续发展
思瀚产业研究院    2025-01-08

5G 网络的绿色节能不仅是运营商降低运营成本、提升经济效益的重要手段，也是国家可持续发展的必然要求。运营商在 5G 网络运营中面临高昂的电费和运维成本，其运营支出有 10%-25% 用于能源，其中大约 80% 被无线接入网消耗，因此需要通过不断采用节能新技术来持续降低成本。

通信运营商和设备商都致力于通过技术创新和智能化管理，在保障 5G 业务量和业务体验的同时，实现网络高效节能。同时移动通信通过赋能其他领域，双重助力绿色低碳社会的可持续发展。在移动通信网络方面，运营商和主流设备厂商在设备节能、散热及特殊场景节能方面开展了广泛的研究和部署工作。

从打造 5G 绿色节能示范站到现网大范围应用推广，推动5G 网络向绿色、高效、智能方向可持续发展。在产业界的共同发展促进下，绿色节能成为5G 网络和未来 6G 的必然需求和重要评测维度。

一、设备级节能新技术，多管齐下促节能

5G 基站通过一系列新技术促进设备节能，包括多天线技术的增强、极致节能和新型硬件等技术手段，对比 4G 能够大幅提升传输的能效比。大规模天线系统 (Massive MIMO) 具有高能效和低辐射的特性，5G 通过更大规模天线的精准波束赋形技术，能够将无线信号能量集中在更窄波束，提升无线传输能效。数模混合形态的大规模天线技术通过升无源、降有源的方式，进一步提升空口能效。通过波束的设计与控制降低系统能耗是系统节能的重要方式，未来也会有更多的创新性的节能方案出现。极致节能技术通过亚帧静默、通道静默、浅层休眠和深度休眠等实现不同级别的节能措施也是典型的节能方式。

在亚帧或通道级别进行静默处理，或者在深度休眠模式下完全关闭基站，达到极致休眠，控制基站在极低负载时的功耗，实现能耗与业务负载的最佳匹配。同时通过公共信号轻量化设计，保障基本业务体验不受影响。宽频 / 多频多模合一技术也在持续发展。提升设备集成度，大幅减少设备部署数量，简化部署方式，在降低系统成本的同时可以有效降低能耗。

其他例如高效功放技术结合数字预失真（DPD）技术提高线性度，可以显著提升功放的输出功率和效率 ;恒效功放技术大幅降低中低负载能耗，解决功耗与业务流量的非线性问题，显著降低在无用户或者少量用户时基站的静态功耗问题。这些技术都是进一步提升设备效率降低能耗的有效方式。

新材料、新工艺和新能源的应用对于无线设备节能发挥基础作用。先进制程的芯片技术可以提升设备的运行效率，降低设备运行时的能耗。新型散热材料提高设备在高温环境下的稳定性，延长设备寿命，在设备全生命周期降低能源成本。新能源的利用也是绿色通信的一种有效方式，风能、叠光等清洁能源作为补充能源，可以降低对传统能源的依赖程度；基站储能技术可以利用电网峰谷用电差异，平衡不稳定时段，从而降低系统的电力运营成本。

二、网络级多维协同，配合极简部署促节能

5G 网络支持更加灵活的配置和部署，在频率、组网和业务应用等方面，可以采取多种协同技术手段，提升网络效率，降低网络能耗。高低频协同方面，运营商拥有中、低、高不同的频率资源，可以通过频段之间的协同组网提升频率的利用效率。

低频段可以用于覆盖和基本通信，而高频段则在用户密集区域或需要高带宽服务时使用，从而减少不必要的能量消耗。宏微协同方面，宏基站覆盖范围广，但功耗较高；微基站则覆盖范围小，功耗相对较低。通过宏微协同，可以在保证网络覆盖和质量的前提下，根据用户分布和业务需求灵活调整宏基站和微基站的工作状态。

在用户密集区域，可以增加微基站的使用，减少宏基站的负载，从而降低网络整体能耗。4/5G 协同方面，随着 5G 网络的逐步部署，4G和 5G 网络将长期共存。通过 4/5G 协同，可以实现资源的最优分配和利用。对于低速率或覆盖需求，可以优先使用4G网络；而对于高速率和低时延需求，则使用 5G 网络。此外，通过共建共享基站资源，可以减少重复建设，降低能耗和成本。

在设备部署方面，极简部署方式逐渐成为趋势。通过机房集中化、基带池共享技术、站点室外化部署、一体化基站（BBU+RRU）等一系列措施，大幅提升站点能效。减少空调使用并替换为液冷等高效散热技术的策略，可以进一步降低站点部署的运行和维护成本。

三、AI 技术赋能网络，节能与用户感知完美平衡

智能化节能技术是未来的主要发展趋势，通过AI 技术赋能网络，进行精准的网络流量预测和业务识别，通过时间、频率、空间和功率域多维的节能措施，可以做到在保证网络服务质量的同时最大限度降低能耗，达到 “功随业动”的极致目标。

时域节能，智能化技术可以更精准的预测网络业务量的潮汐效应，在网络负载量低的情况下，让小区和通道休眠更加及时准确；频域节能，智能化技术可以基于业务流量更加精准的动态自适应关停部分载波或调整收发带宽；空域节能，通过智能化技术，基站可以根据负载与干扰情况自适应调整发送单元和天线波束，以实现网络节能；在功率域，通过智能化技术优化基站的资源配置，动态调整发送信道的发射功率，同时保证覆盖范围和业务感知等不受影响。通过智能化技术，对用户业务的快速识别和业务质量评价，可以进一步实现在发射带宽和发射通道在符号级时间粒度的节能控制，达到极致节能。

从网络层面，结合 AI 和大数据技术，通过分析用户行为和业务流量，预测不同时间段和区域的业务需求，在单站节能基础上，通过多站协作，根据流量负载和业务质量要求，智能化实现高低频协同、宏微协同、4/5G 协同，同时保证节能和网络性能的平衡。智能化无线基站节能系统，利用 AI 和大数据技术自动制定最优机房供电策略，并结合远程智能控制技术，实现站点能耗的精细化管理。

5G 移动通信网络在绿色节能方面的新趋势涵盖了新架构的研发与部署、新功能的研究和开发，以及新材料、新工艺、新能源的引入等多个层次和方向的创新。未来，随着这些技术趋势的深入实现和广泛应用，网络能耗将大幅降低，通信网络整体的能效将得到进一步提高。

在总体的经济社会发展层面，5G 作为新基建的重要组成部分，不仅自身具备节能减排的能力，正在通过 ICT 技术助力各行业的节能减排，以最终推动整个社会的绿色发展。5G 移动通信系统通过与行业应用信息化、数字化结合，显著促进各行业提质增效，在多个行业的应用中已经展现了其强大的节能潜力。

在社会生活方面，5G 技术不仅有助于提高民众生活质量、实现数字社会的平等和包容性，还能通过减少碳排放，实现能源、水、土地和其他资源的可持续利用。这种综合性的社会效益将推动社会整体向更加绿色和可持续的方向发展。未来，随着 5G/5G-A/6G 技术的不断成熟和普及，其在节能减排和社会可持续发展方面的贡献将会更加显著。