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绿色 5G 绘就可持续发展技术底色
2021-08-27 人民邮电报

今年以来,习近平总书记每次国内考察,必看环保、必谈生态。坚持绿色发展,已成为推动高质量发展的鲜明底色。中国是世界上最大的能源生产国和能源消费国。根据“十四五”规划和2035年远景目标纲要,中国将推动能源清洁低碳安全高效利用,加快新能源、绿色环保等产业发展,促进经济社会发展全面绿色转型。

习近平总书记指出,要坚持不懈推动绿色低碳发展,建立健全绿色低碳循环发展经济体系,促进经济社会发展全面绿色转型。正值2021年全国公共机构节能宣传周期间,本期“5G﹢”将探讨5G时代背景下,节能减排、实现“双碳”目标给信息通信行业带来的机遇与挑战,并展现行业的绿色发展新成果和商业模式新契机。

聚焦5G节能创新

赋能绿色经济发展

现如今,极端天气在全球各地频发,许多政府和国际组织发起了可持续发展和气候保护计划,各行各业都在制定清晰的路线图以实现这些目标,其中信息通信行业通过提高自身的能源效率而处于领先地位。

5G技术的部署将在其中发挥重要作用,成为提高能源效率的重要推动力。能源效率首次成为规划和优化新移动网络时的主要考虑因素之一,从基站的智能电源到支持人工智能(AI)的预防性维护等多种技术,将使5G网络成为有史以来最可持续的技术。在与能源深度融合方面,5G技术传输的速率和内容从一维到多维,相比4G有了质的飞跃,这将引领今后的生产生活产生革命性的变化。与此同时,5G与虚拟化、边缘计算、支持AI的分析和云一起,可通过支持最高效、最灵活的资源分配,帮助行业实施新流程,并将其作为能源效率计划的组成部分。

英国电信运营商O2的一份报告显示,5G技术在构建绿色经济中发挥着巨大作用。该报告认为,到2035年,在交通、公用事业和家庭能源、制造业和医疗保健四个行业中应用5G网络可以帮助英国节省多达269兆吨的二氧化碳(CO2)排放,相当于英国2018年的碳排放总量。此外,市场研究咨询公司IC&Co和清洁技术咨询公司Cenex共同进行的研究还预测,随着自动化程度的提高、效率的提高和生产率的提高,5G可能促使制造业再减少4000兆吨碳排放量。

在交通运输领域,部署5G无人机进行燃气管道检查,不仅提高运营和业务效率,还对环境带来了积极的影响,而且意义重大,用5G无人机代替人工检查可以将与燃气管道检查相关的总温室气体排放量减少39%,从5.3兆吨(Mt)降至3.2Mt。在制造业领域,广东省一家领先的智能手机制造商已使用连接到边缘服务器的5G连接AI摄像头系统取代了其装配线上的人工质量保证(QA)检查。检查速度提高了近18倍,每部智能手机的能耗已降低到以前的6%。在医疗保健领域,5G咨询的采用使4名医学专家无须定期飞往目标地区医院,而咨询和诊断的数量与质量却保持不变。消除公路和航空旅行(主要的温室气体排放源)使与这些专家咨询会议相关的温室气体排放量大量减少了99%。

而面对全球疫情,网络技术的连接性帮助人类远程工作和社交,也提醒着各国未来更应注重可持续发展,政府、企业与个人要携手推进。中国已宣布于2060年实现碳中和,减少碳排放无疑会影响经济活动,就更需要借助科技改变商业运作模式,配合相关法规来推进。5G、物联网、AR、VR等,将以更高速有效的方式推动社会运作。5G技术赋能产业,不仅有助于我国经济社会的绿色发展,而且“双碳”目标对世界的贡献将有助于推动人类命运共同体的构建。

“双碳”目标下

如何破局5G高能耗?

随着5G时代的到来,通信网络建设规模逐年提升,各类通信设备对能源的需求与日俱增。工信部数据显示,目前我国已累计开通5G基站96.1万个,全面覆盖所有地级以上城市。5G产业正进入高速蓬勃发展期,但随之而来的高能耗、高排放问题始终没能彻底解决,被社会广泛关注。

导致5G能耗高的原因主要有三方面:配套设备增多、设备天线数多、站点密集。5G总体能耗集中在基站、传输、电源和机房空调四部分,其中基站的电费支出占整体网络能耗的80%以上。全球移动通信系统协会曾发布报告称,目前全球主要依靠火力发电,若按现有能源设备效率,5G的到来,预计中国网络年耗电总量超过1000亿千瓦时,年碳排放量达272亿千克。

为做好技术节能减排工作,助力国家尽早实现“双碳”目标,通信运营商迅速展开行动,推动5G网络不断向绿色低碳方向演进。中国电信建成全国最大基站节能系统,其智能节电技术应用场景已覆盖超过50万个小区,单小区平均节电效果超过10%,节能时长较传统提升89%以上,截至4月,节电累计超过2000万千瓦时。中国移动则聚焦技术需求和应用场景,大幅提高5G芯片降耗效果,发布“i无线”技术概念,打造绿色支撑万物互联的5G新网络。在5G数据中心节能创新方面,中国联通以提升能源效率为牵引,因地制宜,引入燃气冷热电三联供、新风自由冷却系统、石墨烯精准供暖等节能技术;在平台降耗方面,打造了“4G/5G协同智能节能管理平台”;同时主导研发5G户外一体化智能机柜,使整机PUE低至1.04……这些新技术、新器件的使用都取得了不错的节能效果。

经过多方努力,目前5G基站能耗已降至4G的3倍左右,功耗约为1900W,在新技术、新器件的加持下,5G基站能耗有望进一步降低。作为网络强国、数字中国和智慧社会建设的主力军,运营商在严格管控自身减排降碳的同时,还将凭借技术优势,帮助千行百业实现“双碳”目标,践行社会责任。如中国移动将围绕“节能、洁能、赋能”三条行动主线,实现“绿色网络、绿色用能、绿色供应链、绿色办公、绿色赋能、绿色文化”,将信息技术深度融入经济社会民生,加快生产生活方式绿色变革,走好产业融合绿色发展之路。

实现绿色5G所带来的机遇与挑战并存,也是催生全新行业和商业模式的重要契机。未来,5G节能必将与千行百业深度融合,在技术创新、产品迭代、应用发展等方面相互作用,共同推动5G向智能化方向发展,助力行业向数字化方向转型,加快提质增效、节能减排,从而构建起绿色低碳循环发展经济体系。

助力实现低碳生活

看通信行业的绿色行动

信息通信与我们每个人的日常生活密切相关。要在2030年前实现二氧化碳排放达到峰值,2060年前实现碳中和的目标,信息通信行业都采取了哪些举措,未来会产生怎样的影响?

在信息通信行业,打造一张“绿色网络”是通信运营商一致的目标。当前,我国5G建设正在如火如荼地进行,5G基站建设量居全球第一。从能效层面看,5G相对4G有20倍以上的提升,是移动通信升级换代的必然。因此,运营商持续推进网络架构绿色转型,首要的便是推动5G网络架构绿色转型,实现绿色5G,单位“瓦特”传输更多的“比特”。

随着电信运营商纷纷发布各自“双碳”绿色行动计划,信息通信行业全面启动“双碳”绿色行动。记者梳理资料发现,中国电信从2019年4G基站节能的算法探索到2020年5G基站算法方案试点,完成了AI基站节能算法的试点应用和Massive MIMO提升用户体验的方案设计。在“十三五”期间,率先开展并全面完成FTTH光接入网改造升级,部署全球最大的ROADM网络,推动网络能耗持续下降,单位信息流量综合能耗比“十三五”初期下降60%。

看到绿色5G重要性的,除了运营商,还有与他们紧密合作的设备商,通信行业产业链上下游也在积极推动节能减排工作。在此前举办的绿色5G峰会上,产、学、研、用各界共同发布了《绿色5G倡议书》,将构建研究、标准、产品、应用一体化合作平台,合力推动绿色5G建设,赋能社会各行业低碳发展。在移动网络建设中通过设备高密化、站点极简化和网络智能化,加速移动网络碳达峰;在移动行业层面充分发挥5G高能效优势,促进业务向5G迁移,加快5G使能千行百业数字化转型步伐,助力全社会节能减排和环境保护。

从绿色5G到绿色通信

今年全国两会过后,绿色发展成为高频词汇,政府工作报告提出的“碳达峰、碳中和”目标,给国内千行百业发展带来不小的挑战,信息通信业自然也不例外。

随着5G网络覆盖率的快速提升,基站能耗高成为困扰全行业的难题。据专业人士计算,5G全网耗能将是4G全网耗能的2.4~2.8倍。而江西移动公布的数据显示,基站耗电量约占整个江西移动网络总耗电量的70%,5G基站加快建设入网无疑带来了较大用电压力。

为解决这一问题,基础电信运营企业进行了积极探索。中国电信与中国联通5G共建共享计划有效避免了基站重复建设产生的能源浪费,截至2021年6月,中国电信与中国联通共建共享5G基站46万站,累计共享4G基站46万站,每年可节约用电117亿千瓦时以上,节能减排效果可观。中国铁塔为助力节能降碳,专门成立能源团队,把服役期满的电动车所换电池回收,作为通信基站备用电源梯次利用。

实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰  值,努力争取2060年前实现碳中和”,5G基站降能耗、减排放只是多项举措中的一环,信息通信业的绿色转型需要打出“组合拳”。面对“双碳”目标,三家基础电信运营商分别于近期发布行动计划。

中国电信发布“节能降碳绿色发展——中国电信碳达峰、碳中和行动计划”,以经济社会发展全面绿色转型为引领,坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路,探索形成“1236”绿色低碳发展模式,助力“双碳”目标的实现。“十四五”期间,实现4G/5G网络共建共享节电量超过450亿千瓦时;到“十四五”期末,实现单位电信业务总量综合能耗和单位电信业务总量碳排放下降23%以上。

多年来,信息通信业一直积极践行绿色发展理念,努力降低网络运维、企业运行中的碳排放。工信部统计显示,“十三五”期间尽管电信业务总量和数据流量呈爆发式增长,但行业每年用电规模基本维持在全社会用电总量的1%左右,单位电信业务量和单位信息流量的能耗年均降幅保持在20%以上。

站在新时代、新起点,绿色发展已经成为全行业的共识。“双碳”目标是一项难度颇高的挑战,考验着信息通信业创新发展能力和节能减排智慧,同时它也是一次不可多得的机遇,“绿色转型”催生的应用需求将创造又一片市场蓝海,为行业发展带来新的增长点。

作者:本报记者 郭佳 李玥 方正梁 张鸣