GSMA关舟:提高网络能源效率,移动技术助力节能减排

气候变化是我们现今面临最紧迫的全球性问题。对于移动行业而言,减少能源排放、提高能源利用效率是迫切需要做出的努力,这受到气候变暖的事实以及全球根据《巴黎协定》共同应对气候变暖的努力所推动。

人为原因导致气候变暖的科学共识已经持续了很长一段时间。相对于历史基线,地表温度一直在稳步上升,有记录的15个最热年份中有14个发生在 2000 年之后。应对气候变化,特别是与《巴黎协定》的核心决议保持一致,已经催生了支持更广泛国家承诺的行业行动浪潮。该协议规定,世界将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。

移动行业自身众多的行业因素导致网络成本不断攀升的现实也是其亟需寻找节能提效解决方案的重要原因之一。下图显示了Verizon的财务比率,实际上许多运营商在过去五年的财务表现都与此类似。很明显,为了LTE和早期5G的推出,Verizon加大了网络资本投资,而余下的自由现金流则主要通过削减人员和其他成本得以保留。

移动行业收入增长变缓,网络成本持续增加,促使电信运营商采取节能措施的动力不断增强。鉴于行业必须投资于网络,在收入低增长或者负增长时期,资本支出通常比运营支出往往更受关注。

但是情况正在发生变化,因为节能技术的采用和整合可以节省运营成本。随着LTE和5G在全球整体用户群中的份额逐渐增加,数据流量的增长是不可避免的——随之而来的是相对应网络能源消耗的压力。没有一种单独的方法可以根本性的提高能源效率或减少电力使用,取而代之的是通常使用混合方法,包括可再生能源、人工智能驱动的网络休眠调控、更高效的锂电池储能,与将计算能力推向边缘。

相应的的可行节能措施包括:

  • 获取能源阶段:运营商可在非高峰时段购电存储,为用网高峰期(通常是18:00-22:00之间)供电,从而节省成本;还可以将高峰时期的多余能源卖回电网。
  • 能源转化阶段:能源供应商出售交流电(AC),而大部分基站用电需要转化为直流电(DC)。升级更换新的整流器将提高能源转化率,在安装5G设备之前,新型整流器也至关重要,可以覆盖潜在增加的能源消耗,并确保顺利扩大容量。
  • 能源传输阶段:运营商可以通过增压器增加电压、使用离负荷更近的电力设备、减少供电距离来提高效率和减少能源损耗。除了改进技术以减少网络用电阶段的能源损失外,还有从整体上提高网络效率的解决方案。

GSMA的分析侧重于基站、无线接入方面和更广泛的网络规划因素,这里排除了针对手机和其他终端用户设备的节能措施,因为这些因素不会直接影响移动运营商的碳排放。

  • 基站创新节能方案
    • 电池解决方案:采用锂电池。锂电池已经成为一种更环保、更经济的替代品。与传统的铅酸电池相比,锂电池体积更小,重量更轻,预期寿命也更长(平均5到6年)。
    • 混合及可再生能源:基站侧混合能源解决方案包括太阳能/柴油/风能/电力和电网的混合,同时运营商还可以从大型集中可再生能源供应处购入更多能源,并签订长期电力购买协议。
  • RAN和网络设备节能方案  
    • 2G、3G和4G网络,为了确保蜂窝网络的覆盖和保障用户不断网,需要反复传输公共参考信号(CRSs)。而减少分配给信令的资源以及用户设备和基站之间的“乒乓”效应则可以显著节省能源。5G NR标准允许更多的组件在基站处于空闲模式时关闭或进入休眠状态,而且需要信号传输的次数也更少。
  • 整体网络规划和优化方案
    • 淘汰老旧网络:实验测试证明5G相比先前技术效率更高。5G还可以通过使用更少的活跃天线单元和其他网络元件来节省能源和空间。
    • AI驱动的网络规划:AI可以帮助运营商提高能源效率,并在应对5G时代数据流量增加方面进行网络规划和优化。
    • AI驱动的网络优化:AI可以提高效率并延长网络睡眠时长。AI的引入可以保证基于流量和其他基站相关的实时状况进行更精确地节能工作。大规模的部署显示能够增加80%的节能。
    • 内容更加接近终端用户方案:视频等内容可以通过CDN网络传播。CDN可以减少能源需求,这是由于视频只需要在网络传播一次就能到达数千用户。

对于运营商来说,要实现净零排放的最终目标需要将节能技术纳入更广泛的“绿色”战略,覆盖运营的各个方面。为了履行公开承诺,许多全球大型运营商已经按照基于科学基础的减排目标(SBTi)实施相应KPI并定制了相应的报告目标。

减排需分阶段完成,先披露气候相关数据及信息,再制定减排目标,最后是切实履行目标承诺。一些气候行动领先运营商包括Verizon和Vodafone,已经设定了到2040年实现净零排放的目标;BT和Reliance Jio分别承诺将在2045及2050年前实现净零排放的目标。各运营商实现目标的方式不尽相同,如Reliance Jio利用了智能照明系统和更多锂电池的使用;Vodafone则通过可再生能源使用及其在希腊的能源创新项目的加持。

面对这一全球性挑战,GSMA从设立由接近全球50家运营商组成的气候行动专项工作组到各项重要气候行动议题的推动到移动行业节能减排专题报告的产出做出了种种努力。2019年2月GSMA董事会设立了一项关键里程碑:最迟于2050年实现移动行业的净零碳排放。 2021年,联合国“奔向零碳”行动(Race to Zero Campaign)认可移动行业成为首个实现气候行动突破性进展的行业。

截至目前,在GSMA气候行动工作组的推动下,移动行业碳排放披露亦取得显著结果。2019年,全球共有57家运营商(按连接数占全行业67%)进行了披露;到 2020 年,这一数字增加到 60 家(按连接数占该行业的 69%,按收入占该行业的 80%)。

未来,GSMA将继续在努力支持更多运营商进行披露。在基于科学基础的减排目标设定(SBTi)方面,50%的移动运营商(按连接数占全行业比例)已承诺采用基于科学基础的目标,31%计划在2050年或更早达成净零目标。

除了移动行业自身的减排努力之外,移动技术还具有使能其他行业的减排能力,例如通过物联网,以及个人使用智能手机带来的行为转变。

由物联网技术减少的大部分排放主要发生在交通、制造以及能源领域。

  • 建筑节能是提高能源效率、鼓励行为改变、减少天然气和电力消耗的技术的结果。这些技术包括楼宇管理系统和智能电表。
  • 移动通信技术能够以多种方式减少交通排放。通过推进充电点的使用,移动通信技术充当电动汽车增长的催化剂,并通过远程信息处理,优化行车路线,并提升车辆燃油效率。
  • 在制造业中,移动技术在存储和库存管理的使用可整体减少使用库存空间,提升效率并减少照明和冷冻的能源消耗。
  • 能源部门的智能电网利用移动通信技术来帮助监控和调节电力需求和传输,以提高协调和分配效率;此外,小型可再生能源发电商可以通过物联网连接更广泛的市场,增加国家电网中绿色和本地能源的数量。

2018年,移动通信技术的赋能影响约21.35亿吨二氧化碳排放量,相当于2017年俄罗斯全新的温室气体总排放量。数字化预计将在未来几十年改变经济的各个方面。如果得到足够的政策和投资支持,数字化将有潜力成为低碳发展的主要驱动力。

在即将召开的COP26(第26届联合国气候变化大会)上,GSMA将在Green Area的Smart Transport展位展现移动行业气候行动成果及潜力,此外GSMA网站还将上线全球运营商及移动产业广泛生态伙伴在气候行动的最佳实践展示。

9月22日星期三19:30 – 20:15,GSMA智库还将在领英平台举办线上会议,GSMA专家及阿联酋电信与菲律宾环球电信的专家将讨论能源效率基准(Energy Efficiency Benchmarking)研究的发现,展示量化网络能耗的新工具。

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关于GSMA:

GSMA代表全球移动运营商的共同权益。GSMA在广泛的全球移动生态系统中连结750多家移动运营商,超过400家企业,包括手机与终端制造商、软件公司、设备供应商、互联网企业与相关行业组织。每年在巴塞罗那上海洛杉矶举办业界领先的MWC大会和Mobile 360系列会议。

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