5G将带来一个绿色新世界

  5G带来高带宽、低时延、大连接等多种能力,将改变我们的生活、改变千行百业,但5G发展也伴随着不少的误解。有人说5G部署密度更小,使用毫米波,所以5G辐射大;也有人说5G要处理更多数据,比4G更加耗电——所有矛头都指向5G不是一个绿色的技术。

  5G到底绿色吗?我们先看一个有趣例子,博士出身的搜狐董事局主席张朝阳,曾在演讲中说5G辐射大。没多久,张朝阳却收回此前的话,称自己不懂,需要专家进一步研究。

  这让人惊叹5G谣言的影响力度,连物理系毕业人士都被误导。可见,5G不绿色的说法,实属人云亦云。其实,包括央视等权威媒体,以及全球领先运营商、设备商等真正研究和使用5G的参与者,从多个技术角度论证5G是Green 5G(绿色5G)。

  我们有必要从5G辐射、基站能耗、助社会节能等三个维度,探究Green5G在绿色环保方面表现到底如何。

  维度一:5G辐射很大?谣言!

  记得去年曾经有这样一则新闻,成都某小区业主担心通信基站有辐射,便将线缆剪断,从而导致小区手机信号变弱。可见,不懂科学的一些群众谈基站辐射就“色变”,不知道弱信号会带来更强的辐射,甚至认为5G基站更加密集会导致更强辐射,真的如此吗?

  首先,我们必须明确,辐射并不可怕,我们日常使用的电器在工作时都会产生辐射。比如,电吹风的辐射可以达到100微瓦/平方厘米,就连日常普遍使用的路由器,1米范围内产生的辐射量也有60微瓦/平方厘米以上。甚至是太阳在给地球带来阳光的同时,也会带来辐射。据资料显示,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为200瓦/平方米,也就是20000微瓦/平方厘米(是不是很吃惊)。

  相比以上的辐射强度,对基站辐射强度,我们国家有明确的严格的规定,即基站平均功率密度为40微瓦/平方厘米。所以,5G基站辐射也必须保证在这一数值以下。相比而言,美国对基站辐射的标准更宽松一些,为600微瓦/平方厘米,也未见给美国人民健康带来什么影响。由此可见,无论与日常生活中常见的物体,还是与国外相比,我国的基站都非常安全的。

  近日,中国工程院院士邬贺铨也对辐射这个问题进行了回应:“很多人会误认为基站有电磁辐射危险,4G基站美国的辐射标准是每平方厘米600微瓦,中国基站电磁辐射标准只有每平方厘米40微瓦,比美国严格10倍”。

  其次,网络提速与基站辐射增值无关。5G网速提升,并不是通过大幅度增加基站发射功率,而是通过扩容传输带宽,采用大规模天线等先进技术。打个比方,5G只是通过增加车道,让公路上的汽车变得更多。但是不论变成几车道,国家对通信基站的辐射强度标准没变,依然是前面提到的40微瓦/平方厘米。有运营商对3G、4G、Wi-Fi、5G进行电磁辐射测试后发现,所有移动通信技术的电磁辐射水平基本相近。

  再次,很多市民都认为离通讯基站越近辐射越大,因此反对在自家小区内或楼顶上建通讯基站。其实央视此前报道过,通信基站的电磁波主要向水平方向发射,在垂直方向上衰弱明显。所以,基站的正下方,功率密度往往是最小的。就像是“油灯”一样,越在灯下越黑暗,越向外亮度也就越大。此外,电磁辐射强度与距离的平方成反比。也就是说,发射基站越高,对人体的影响就越小。

  最后,可能很多消费者误认为手机信号好的地方,就是基站辐射严重的地方。事实恰恰相反,当你所处的地方手机信号不好时,手机便会通过增加自身的功率发射信号并接受微弱的信号。这样反而增加了手机的辐射强度。

  所以,在5G时代,因为使用Massive MIMO和超级技术,5G基站增益比4G增大,使得基站数量并不比4G增加。这也保证了用户所处的位置信号更好,因此减少了手机自身产生的辐射。随着通信基站信号更好,辐射也更小。而笔记本电脑、手机等产品往往是跟人体零距离接触,所以辐射值反而更大。

  维度二:5G耗电很高?每比特能效提升25倍

  在移动通信网络中,基站是耗电大户。据统计,大约80%的能耗来自广泛分布的基站,至少占据运营商OPEX支出的15%,在一些国家基站电费甚至占据了基站总成本的50%。到去年年底,中国的移动通信基站有640多万个,其中4G基站372万个。

  5G时代,5G网络数据容量是4G的1000倍,5G VR、云游戏等多个创新业务,需要进行更多的数据处理,更多的数据处理理论上会引发电耗增长。一些运营商表达了对5G耗电多,带来成本增加的担忧,尤其是5G非独立组网NSA。

  从技术角度看,4G基站普遍采用的是4T4R MIMO技术,而5G基站将采用64T64R MIMO,更多的天线理论上预示着更多的电力消耗。这也是很多人认为基站电耗会增加的主要原因。

  但是业界通过多个技术创新,5G基站提供更多数据处理,却使用更好电力消耗。业界正关注能量效率这个概念。该概念核心是,用更少的能量传递更多的信息,以及在能量系统中通过信息技术来降低能耗。

  5G就是能量效率很高的技术,比4G更加绿色。据测算,5G在消耗1000瓦电量时会支持5425GB流量的传输,而4G大约只有200GB。从这点可以看出,虽然5G基站整体消耗电量似乎比4G多,但是在效率上却是4G的25倍左右。换算成单数据耗电量时,5G反而比4G低很多。

  比如华为5G AAU产品每比特能效可以达到0.13瓦特/Mbps,相比4G网络,已经实现25倍能效提升。邬贺铨在此前央视节目中指出,5G的频谱利用率比4G高3倍,华为做的5G基站比4G基站能耗节约20%,重量减少20%。

  与此同时,产业链在积极推动5G设备性能的提升,进一步降低5G基站硬件、软件、配套设备的能耗。有预测表示,未来全球90%的站点升级5G时,市电将不需要进行改造。

  在硬件方面,华为通过采用更高集成度的芯片工艺,不断提升单板集成度,大幅减少在板器件数量,降低模块的功耗。华为还通过先进工艺,提升能源转换效率。在降低配套能耗方面,华为引入极简全室外5G基站解决方案,可以节省基站空调,有效降低基站附属设备电力消耗。要知道,基站空调耗电占基站耗电30%以上。

  在6月25日,在MWC19上海期间的“5G is ON峰会“上,华为常务董事、运营商BG总裁丁耘表示,华为提供的Massive-MIMO、Blade Site、bookRRU等模块化全系列解决方案,秉承绿色、融合、极简,更好助力运营商实现地空立体覆盖、原址连续覆盖、区域热点覆盖,服务千行百业。

  当然基于AI软件等技术,也可以降低5G运营电耗。近日华为董事长梁华在华为《2018年可持续发展报告》中提到,华为推出PowerStar方案,借助AI技术和专家经验,实现多个频段、多个制式(2G/3G/4G/5G)间网络级节能。据透露,对于典型的多频多制式网络,PowerStar能够帮助运营商无线网络主设备省电10%以上。

  根据现网估算,一百万站点每年基于PowerStar节省的电量,可以满足200万人口的大型城市一个月的生活用电需求。GSMA发布的南非PowerStar案例研究报告,PowerStar帮助南非运营商无线网络主设备省电11.6%,单个基站每天节省能耗6.43kWh

  据媒体报道,新当选欧委会主席的冯德莱恩声称,要在2050年让总碳排放量为零。我认为,Green 5G是帮助欧盟减少总碳排放量的方向之一。

  维度三:5G让社会能耗降低?效果显著

  如果单从5G基站辐射、电力的消耗来看5G是否环保,是否能成为绿色5G并不全面。5G毕竟需要应用到社会的方方面面,促进整个行业的信息化、数字化,必然会带来各个行业的实实在在效率提升和能耗降低。

  近期,瑞士Sunrise CEO Olaf在评价Green 5G时表示,5G系统在设计之初即瞄准比前代技术能效更高;5G网络下的智慧交通,可以有效减少人们拥堵和出行时间,有效减少二氧化碳排放;5G可以辅助提高生产效率,5G的网络能力可以帮助瑞士全国一年减少1个点的生产浪费。

  在生产效率提升方面,华为轮值董事长徐直军在今年4月接受媒体采访时表示,对于行业而言,5G将让智慧医疗、智慧工业等行业的生产效率提升10倍。

  据悉,5G可以大量获取工厂生产实时运行数据,并通过人工智能分析,有效提升产品质量和降低成本。5G还将实现现更加灵活、互联、协同的生产,让人与机器的配合更为协调,有效提高生产效率。

  中国移动董事长杨杰在MWC19上海上表示,在工业互联网领域,中国移动将与制造企业合作,开展5G搬运机器人、视频质检、远程现场等智能工厂应用,有效提升工厂自动化水平和生产效率。

  结语:5G将会为人类带来一个更绿色的未来

  绿色环保是社会一直以来的追求,通过以上分析可以看出,5G的到来不仅不会给社会带来环境的污染、能源的浪费,反而通过高带宽、低时延的特性,让社会变得更为智能,也能为社会发展带来更高的效率,更低的能耗。我们有理由相信,5G将会为人类带来一个更绿色的未来!

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