現(xiàn)場實(shí)探：華為如何讓5G網(wǎng)絡(luò)極致節(jié)能？

要節(jié)約用電，一是要多用節(jié)能燈，二是要避免“長明燈”，做到人來燈亮，人走燈滅。

網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的方法也大致如此：要提升網(wǎng)絡(luò)能效，一是要引入更節(jié)能、更高效的硬件設(shè)備，二是要讓網(wǎng)絡(luò)能耗隨業(yè)務(wù)量線性變化，做到“能隨業(yè)動(dòng)”。

但網(wǎng)絡(luò)比燈泡要復(fù)雜得多，要將這看似簡單的兩點(diǎn)做到極致，對(duì)軟硬件技術(shù)的創(chuàng)新和積累要求極高。幾天前，小編有幸現(xiàn)場觀摩了華為超級(jí)節(jié)能站點(diǎn)，訪談了華為專家，零距離感受到極致的節(jié)能效果以及背后的技術(shù)魅力。

耗電實(shí)測(cè)：“超級(jí)節(jié)能站點(diǎn)”有多超級(jí)？

走上天臺(tái)，熟悉的5G基站映入眼簾，左邊是華為新產(chǎn)品MetaAAU，右邊是傳統(tǒng)AAU，它們的供電線路上各自掛了一個(gè)電表和一盞感應(yīng)燈泡。

當(dāng)兩個(gè)AAU的負(fù)載都為30%時(shí)，兩盞燈泡均處于點(diǎn)亮狀態(tài)，但兩個(gè)電表測(cè)得的數(shù)值相差很大，分別顯示53.0V、12.1A和53.0V、7.8A，這意味著MetaAAU的能耗相比傳統(tǒng)AAU降低了30%。

當(dāng)停止手機(jī)用戶業(yè)務(wù)后，小區(qū)負(fù)載降低，兩個(gè)AAU均進(jìn)入休眠狀態(tài)。此時(shí)電表上的數(shù)值顯示，在電壓不變的情況下，傳統(tǒng)AAU電流降低為7.2A，MetaAAU降低至僅0.1A；同時(shí)，對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)AAU的燈泡依然亮著，而由于MetaAAU的電路電流過低，感應(yīng)相應(yīng)電流的燈泡直接熄滅。該實(shí)測(cè)表明，MetaAAU在低負(fù)載時(shí)能立即進(jìn)入極致的休眠狀態(tài)，功耗低至幾W，并能基于業(yè)務(wù)負(fù)載實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)按需喚醒。

那對(duì)于自身無法實(shí)現(xiàn)可按需喚醒的極致休眠的傳統(tǒng)設(shè)備怎么辦？拯救它的神器在旁邊的機(jī)柜里。華為iSDU（intelligent Site Digitalized Unit，智能站點(diǎn)數(shù)字化單元）可感知和聯(lián)動(dòng)電源與基站業(yè)務(wù)——當(dāng)業(yè)務(wù)負(fù)載低時(shí)能深度關(guān)斷射頻模塊，讓傳統(tǒng)設(shè)備也能進(jìn)入極致的休眠狀態(tài)，并能在業(yè)務(wù)到來時(shí)自動(dòng)喚醒，確保節(jié)能和性能雙優(yōu)。

以上實(shí)測(cè)無疑充分展現(xiàn)了華為超級(jí)節(jié)能站點(diǎn)的兩大“超級(jí)”實(shí)力：一是支持極致休眠和基于業(yè)務(wù)負(fù)載的按需喚醒，基本實(shí)現(xiàn)了“0 Bit 0 Watt”的理念，這與我們生活中的“人來燈亮，人走燈滅”的節(jié)能模式相似；二是通過硬件創(chuàng)新大幅降低了AAU功耗，將AAU設(shè)備從“白熾燈”變?yōu)椤肮?jié)能燈”，實(shí)現(xiàn)了“More Bits Less Watts”。

這些超級(jí)能力的背后有哪些超級(jí)技術(shù)在支撐？下面我們就來一探究竟。

0 Bit 0 Watt：三大“極致”讓網(wǎng)絡(luò)“能隨業(yè)動(dòng)”

導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能耗居高不下的一個(gè)重要原因是網(wǎng)絡(luò)在沒有業(yè)務(wù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生能源浪費(fèi)。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)全天業(yè)務(wù)量隨著時(shí)間變化而波動(dòng)，通常少數(shù)時(shí)間處于高負(fù)荷狀態(tài)，大多數(shù)時(shí)間處于中低負(fù)荷狀態(tài)，而基站能耗并不隨著業(yè)務(wù)負(fù)載線性變化，一直在高位浮動(dòng)，這就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)在大部分時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量無效功耗。比如，即使在深夜，小區(qū)業(yè)務(wù)量很低時(shí)，基站為了維持運(yùn)行，仍會(huì)產(chǎn)生不少能耗，業(yè)界戲稱這是基站交了“流量稅”。

為此，業(yè)界通常的做法是，采用符號(hào)關(guān)斷、通道關(guān)斷、載波關(guān)斷和深度休眠技術(shù)，根據(jù)基站負(fù)荷高低不同程度地關(guān)斷相應(yīng)的功耗組件。不難理解，關(guān)斷組件越多、關(guān)斷深度越深、節(jié)能時(shí)間越長，網(wǎng)絡(luò)就越節(jié)省能耗。但要做到關(guān)斷深度更深、節(jié)能時(shí)長更長，卻是一項(xiàng)非常考驗(yàn)技術(shù)實(shí)力的細(xì)致活。

首先，網(wǎng)絡(luò)節(jié)能需以不影響網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)為前提，設(shè)備在深度關(guān)斷后，需能及時(shí)響應(yīng)業(yè)務(wù)需求而自動(dòng)喚醒，才能確保業(yè)務(wù)無損。而關(guān)斷深度越深，往往意味著關(guān)斷的器件越多，也意味著喚醒所需的時(shí)間越長，更難做到快速按需喚醒。其次，關(guān)斷組件帶來的溫度變化會(huì)在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生凝露，引起器件腐蝕、燒毀，實(shí)施關(guān)斷還需確保設(shè)備的健康度和使用壽命不受影響。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，華為是如何在保證業(yè)務(wù)和設(shè)備無損的前提下實(shí)現(xiàn)“0 Bit 0 Watt”的呢？答案是極致做深、極致最快和極致智能三大“極致”節(jié)能能力。

極致做深，指針對(duì)長閑時(shí)段，華為基于原子級(jí)電路設(shè)計(jì)、可逆吸濕材料等創(chuàng)新，在業(yè)界唯一實(shí)現(xiàn)了可喚醒的極致休眠，休眠態(tài)設(shè)備僅維持小于10W的功耗，同時(shí)具備業(yè)界唯一的基于負(fù)載的按需喚醒能力。

極致做快，指針對(duì)短閑時(shí)段，基于細(xì)粒度的原子能力，支持毫秒級(jí)的關(guān)斷和喚醒，可在保證業(yè)務(wù)無損、覆蓋無損的前提下，實(shí)現(xiàn)全天候、全時(shí)段節(jié)能。

極致智能，指在網(wǎng)絡(luò)層面可基于客戶意圖，向每個(gè)站點(diǎn)、每個(gè)時(shí)間段下發(fā)最優(yōu)的節(jié)能策略，確保不影響用戶體驗(yàn)的前提下，最大化提升網(wǎng)絡(luò)能效。

More Bits Less Watts：設(shè)備從“白熾燈”變?yōu)椤肮?jié)能燈”

基站信號(hào)在全鏈路傳輸過程中也會(huì)產(chǎn)生能量損耗。無線信號(hào)要從基站發(fā)送到手機(jī)，要經(jīng)歷數(shù)字信號(hào)處理、射頻信號(hào)處理、功放（PA）、電磁波空間傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)。在這些環(huán)節(jié)中，基站功率很大一部分損耗在功放和傳輸路徑中，只有一小部分用于傳輸實(shí)際的無線信號(hào)。

其中，功放是最耗電的器件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高負(fù)荷狀態(tài)下，功放的能耗占AAU能耗的一半以上。而功放效率越低，意味著在同等輸出功率條件下，輸入功率越高，功耗就越高。另一方面，射頻電纜也是能量損耗大戶，頻率越高，線型越小，損耗越大。此外，電磁波在空間中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的能量損耗，正是出于這個(gè)原因，5G AAU天線改變了過去向各個(gè)方向輻射能量的方式，通過波束賦形技術(shù)將輻射能量集中于更窄、更細(xì)的波束上，實(shí)現(xiàn)了能效大幅提升。

因此，要進(jìn)一步提升5G設(shè)備能效，需在這些關(guān)鍵領(lǐng)域持續(xù)深耕技術(shù)創(chuàng)新。華為新設(shè)備正是這樣的產(chǎn)品。

華為新設(shè)備之所以能以更少的能量傳遞更多的數(shù)據(jù)，關(guān)鍵在于在硬件創(chuàng)新上實(shí)現(xiàn)了三大突破：一是采用獨(dú)有的功放算法和自適應(yīng)功放架構(gòu)，能夠基于業(yè)務(wù)負(fù)載選擇DPD模型，根據(jù)輸入功率自動(dòng)選擇適配功放，使功放效率得以大大提升；二是采用獨(dú)有的Meta Lens技術(shù)實(shí)現(xiàn)了波束能量最大化聚合，減少了空間輻射耗散；三是引入獨(dú)有的SDIF技術(shù)，降低了天線內(nèi)部的射頻電纜損耗。

隨著網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)增長，低碳目標(biāo)不斷逼近，打造綠色節(jié)能網(wǎng)絡(luò)已成為電信業(yè)的一道必選題。如今，面向5G-A商用步伐加快，成倍提升的網(wǎng)絡(luò)能力和數(shù)據(jù)流量必將帶來更高的網(wǎng)絡(luò)能耗，使得這項(xiàng)工作變得尤為迫切和重要。而通過本次現(xiàn)場探訪，立竿見影的實(shí)測(cè)效果告訴我們，華為已基于軟硬件技術(shù)全方位創(chuàng)新，構(gòu)建起從設(shè)備到站點(diǎn)再到網(wǎng)絡(luò)的端到端綠色底座，為行業(yè)邁入5G-A時(shí)代做好了充分準(zhǔn)備。