碳中和移动网络

碳中和移动网络应对整体能源挑战 2022年2月© 2022 GSM协会 gsma Intelligence是全球移动运营商数据、分析、预测的权威来源，也是权威行业报告和研究的发布者。我们的数据涵盖了全球每个国家（从阿富汗到津巴布韦）的每个运营商集团、网络和mvno。这是目前最准确、最完整的行业指标集合，包含数千万个独立数据点，每日更新。 gsma是一个全球组织，旨在统一移动生态系统，以发现、开发和交付创新，这些创新是积极商业环境和社会变革的基础。我们的愿景是释放连接的全面力量，使人们、行业和社会蓬勃发展。代表移动生态系统和相邻行业的移动运营商和组织，gsma为其成员在三个广泛的支柱上提供支持：为善而连接，行业服务与解决方案，以及拓展。 包括推进政策、应对当今最大的社会挑战、为移动工作提供技术和 互操作性支撑，以及通过MWC和M360系列活动为全球最大的移动生态系统提供平台。 gsma intelligence被领先的运营商、供应商、监管机构、金融机构和第三方行业参与者信赖，用以支持战略决策和长期投资规划。该数据作为行业参考基准被使用，并经常被媒体和行业本身引用。 我们的分析师和专家团队定期就多个行业主题撰写具有前瞻性的研究报告。 我们邀请您访问 www.gsma.com 了解更多 在推特上关注GSMA：@GSMA www.gsmaintelligence.com 作者 蒂姆·哈特，研究咨询部负责人 埃曼纽尔·科尔塔，高级分析师 本报告由GSMA Intelligence撰写，并由中兴支持。 5g能源故事 2 3 向 5G 世界迁移，存在区域差异 • 2019年初步商业推广后，5G现在约占全球移动用户基础的8%，到2025年将增至25%。 • 早期采用主要集中在一小部分先行国家——主要是美国、韩国和日本。欧洲和其他地区则落后一些。 • 对于印度、非洲和东南亚大部分地区，4g智能手机升级（由移动数据价格下降驱动）仍然是主要趋势，而5g还有一段距离。 • 这些结构差异意味着到2025年电信市场将分为三个主要层级：5G先锋（美国/中日韩*）、5G过渡（欧洲）和4G主力（其他地区）。 • 无论用户画像如何，运营更节能的网络都是普遍的责任。2G/3G客户可能使用的数据较少，但底层网络远不如4G/5G网络高效。 即使有频谱效率的提升，成本也预计会上升 • 5G 新无线电（NR）标准的一项工程壮举是，其频谱效率远高于4G（甚至高于 3G）。虽然估计值各不相同，但一个合理的衡量标准是 1.5× 的改进。 • 在实际操作上，这给操作员提供了传输的能力为了一定量的频谱，需要更多的蜂窝数据功率——在成本上升和削减消费压力的时代，这是一件受欢迎的东西。 • 效率提升必须权衡由于月度使用量增加（视频流媒体、增强现实/虚拟现实等）导致的整体数据流量大幅增长。 • 还存在变量能源价格的问题，由于供应短缺和疫情后经济复苏的过度需求，近几个月价格急剧上涨。 • 近70%的运营商预计未来三年能源成本将上升。 绿色议程现已成为头等优先事项——以及一项竞争优势 以下哪些优先事项作为你网络转型战略的一部分有多重要？操作员调查数据，2021年。采用1-5分制进行评分，其中1分代表“完全不重要”，5分代表“极其重要”。数据显示 • 虽然气候变化一直是一个问题20多年的公共资料，战略在私营部门，“绿色发展”的强制性在短时间内变得突出。 认为“非常重要”或“极其重要”的选项。 • 对于电信运营商而言，这 partly 来自应对气候变化的紧迫感，partly 来自于持续低迷的收入增长环境下网络投资支出的成本压力。 • 在网络层面，这意味着混合重新设计并由设计建造.GSMA智能网络转型调查表明，超过90%的运营商将能源效率和可持续性视为优先事项。这使其与其他必备条件（如安全性）保持一致，并且远高于其他升级。 • 对于电信设备供应商而言，在5G时代，能效将是整个技术栈中关键的竞争优势。 移动网络中能量消耗在哪里？ • 电信网络是一系列相互连接的部分，每个部分承担着不同的功能。了解能量如何在这些网络元素之间分布对于精确地针对补救措施提高效率。 • 无线网络作为提供蜂窝连接的主要方式。这些网络通过核心互联，并通过数据中心连接到互联网。 • 我们对31个国家移动网络的真实世界数据进行的基准测试表明，RAN占据了几乎75%的能源使用，大约核心数据中心和自有数据中心各占10%。 能源工具包：AI驱动的能源管理 人工智能已成为优化移动网络功耗的有效手段。运营商及其供应商正将人工智能融入堆叠的多个层级。这可能导致系统层面的变化，即在需要时更精确、更严谨地使用能源。 RAN •大规模MIMO– 根据客户密度和位置调整信号束。•睡眠模式– 内置于nr标准中，允许网络短暂休息时段，与4g及更早代技术的“始终开启”模式相对。•冷却– 动态调整空调强度。 核心 •工作负载分担——人工智能可以协助调整单个服务器上处理的工作负载数量以提高生产力。•模块化升级— 软件驱动的信令算法更新。 能源工具包：人工智能驱动的能源管理（续） • 人工智能也被应用于其他网络节能场景，包括预测分析以指导基站位置的确定。这尤其适用于农村或偏远地区，由于人口密度低且缺乏电力网接入，在到达/通过最终10%的家庭接入点时，经济性会变得极具挑战性。 • 设备商解决方案正越来越多地整合可再生能源来为这些类型的偏远基站供电。例如，中兴通讯已将其 PowerPilot 无线接入套件部署到 30 个移动网络，覆盖 90 万个站点，声称每年可节省超过 8 亿千瓦时电量，并减少碳排放 40 万吨。诺基亚、爱立信和华为也研发了类似产品，并将它们作为竞争优势大力推广。 能源工具包：锂电池 • 电池创新也在成型。主要转换是从铅酸电池到锂离子电池，这提供了显著的排放节约。 •在网络层面上，这允许能量以交错的方式被保留/存储和分配，而不是通过RAN和核心的线性级联，否则可能导致泄漏。 •其他好处包括： •更长的寿命（最长可达三年）•一个更小、更轻的规格，需要设备机箱中占用更少的空间•升压，这减少了能量泄漏，因此减少了浪费的排放——铅酸电池通常无法做到这一点。 • 证据点尚有些不足但开始显现。例如，中兴声称在巴基斯坦使用CMPak部署的锂电池（SmartLi）导致每个站点每年减少8吨CO（根据2020年基站运行数据）。2 能源消耗情景分析 2 3 理解5G对能源的影响 要了解未来10年移动网络能源消耗的前景，建立向上或向下的各种来源将有助于理解电力使用压力。 向上压力 • 5g 用户结构效应 • 平均数据使用量上升 • 网络密集化（尤其是在城市和郊区） 向下压力 • 2G/3G网络的退网 • 低频段频谱的重新规划利用 • 节能网络设备 • 可再生能源 5g用户增长以及随之而来的数据流量增加是最紧迫的因素。根据目前的预测，到2025年，移动网络上的平均用户每月将消耗20gb的数据。然而，由于这是一个总体平均数，因此它低估了最终实际负载负担，而随着5g成为基础中更大的份额，这一负担将会增加。 5g时代的能源场景 • 考虑上述环形的影响因素以及一组假设，我们可以从0.6–0.8%的起点出发，估算移动网络整体能耗的一系列场景2020年全球电力消耗。 • 场景使用一个假定的数据流量水平，该水平归属于5G与其他所有移动客户，并调整传输该流量的能效，基准值为2020年的每GB 0.24 kWh。 • 预测结果导致整体能源消耗增加，范围从理想（低）情况下增加3倍（效率每年提高5%）到高情况下增加5倍。 • 这些是高级场景，旨在展示行驶方向，而不是提供详细的预测。最终CO排放量的变化2通往碳中和的路径部分取决于这些情景，但也（并且至关重要地）取决于可再生能源的份额。 2 3 降低整体能量是一个整体性挑战 •尽管5G网络不可避免地会比前几代网络承载更多的数据流量，但电信运营商在减少其碳足迹方面的能源挑战是贯穿业务所有方面的整体性挑战。这意味着需要一个跨领域的能源战略。 • “绿色5G”或“可持续5G”的概念，虽然诱人，但并未涵盖正在进行的所有行动。例如，更节能的网络设备同样适用于4G和5G网络。类似地，淘汰效率远低的2G和3G网络也将有所帮助。可再生能源或许是影响最大的潜在驱动因素，具体而言是太阳能和风能，以补充水能。 可再生能源，可再生能源，可再生能源 可再生能源。例如，沃达丰、英国电信和西班牙电信在其欧洲业务中均已达到或接近100%的可再生能源使用率。北欧的几个集团也是如此。 • 这得益于电网容量的扩大和电力购买协议的使用，使公司能够以远期方式锁定供应和价格，以抵消未来的市场波动。 • 指标显示，即将到来的最高涨幅在相对于人口的可再生生产将来自美國和中國。這兩個超級大國佔全球產能的約50%，相對於他們全球20%的人口，提供了一條強大的供應鏈。 • 印度是一座待发的巨人。该国在COP26上承诺到2030年将可再生能源在国内能源供应中占比达到50%，这意味着在现有水平上，新增容量仍将迎来大幅增长。 淘汰耗电大的2G和3G网络… • 2g和3g网络比4g和5g更耗电（即效率更低）。虽然这种情况一直存在，但由于成本压力和减少排放的紧迫性，近年来实际影响越来越大。 • 部分原因为此，许多运营商已退休或计划退休传统网络，并将客户迁移至更高速度的服务。到2025年，2G和3G用户将仅占全球总用户的7%，而目前占比为20%。 • 这种做法最常见的方式似乎是将2G/3G迁移到4G，这约占迁移的一半。这是务实的；大多数迁移来自新兴市场运营商，这些地区的5G部署尚处于起步阶段或不存在。 • 因此，节能效果将不如5G，但仍十分显著，尤其当运营商也用节能设备升级他们的4G网络时。 …4G/5G容量频谱 • 除了节能之外，淘汰2G和3G网络还有释放频谱的好处，这些频谱可以被重新用于更新的网络。 • 观察一组运营商（大部分在欧洲），低于1GHz和2.1GHz是最常见的重新分配频率，为4G和5G提供更大的频谱效率。 把你的钱放在你说话的地方 • 任何净零战略都需要承诺、行动计划和进展报告。虽然听起来很简单，但在实践中并不简单。 • 2015年的巴黎协定获得了广泛的全球支持，近200个国家进行了批准。然而，截至2021年10月，只有12%的国家实际上将碳减排目标立法——这是最强烈的承诺形式。 • 虽然有几种原因导致停滞不前政府间、私营部门间多个行业的承诺正在加速实现。 • 占电信行业三分之一份额的运营商已公开承诺实现净零排放。大多数目标年份为2050年，与COP21和COP26一致，尽管一些运营商在2030年至2040年间设定了更雄心勃勃的时间表。 • 地理分布将向南（至非洲和拉丁美洲）和向东（至亚洲）扩展，下一个十年对行动至关重要。