第五代蜂窩網絡技術(也稱為5G)服務在陸續(xù)推出。消費者目前已經開始體驗5G技術的優(yōu)勢，它不僅能夠憑借超快的下載速度與固網寬帶匹敵，而且將來還可能在蜂窩網絡服務區(qū)域內支持更高密度的移動設備和互連的物聯網(IoT)設備。

這種發(fā)展一方面在給消費者帶來令人興奮的好處，但在幕后，業(yè)界向5G的轉變也充滿了挑戰(zhàn)、高成本以及其他爭議。例如無線電頻譜許可的分配[1]，關于用戶在使用5G時帶來的健康風險由于溝通不善而引發(fā)恐慌[2]等等，國際貿易競爭對手之間對網絡安全的擔憂以及產生的后果[3]等問題也在困擾著向5G的遷移過程。

毫無疑問，5G對于蜂窩網絡和其他運營商而言都將是一項有利可圖的業(yè)務，但也需要大量的前期投資來升級、改進和替換現有的蜂窩網絡基礎設施。不僅網絡檢修的前期成本可能會使網絡運營商徹夜難眠，而且還會包括持續(xù)發(fā)生的運營支出等問題。5G網絡比4G將消耗更多的電力，這是一個不可回避的事實。實際上，根據預測，5G的功率消耗將增加近70%(見圖1)。例如，一個4G基站可能需要大約7kW的功率，而一個5G基站將需要超過11kW的功率，如果基站需要承載多個信道，其功率消耗甚至可能高達20kW。

圖1：典型5G通信基站的功率消耗(來源：華為)。

所有要求都在提高

盡管5G網絡通常比第四代通信技術效率更高，但每個小區(qū)(cell)由于容量增大將導致整體功率消耗大幅上升。導致這些的原因是由于在每個無線電信道上使用了大規(guī)模多輸入多輸出(Massive MIMO)天線來改善信號質量。與通常使用4T4R(4個發(fā)射器，4個接收器)的4G基站相比，5G基站使用64T64R。

因此，可以明確地看到為什么5G對電力需求如此之高。一些5G網絡提供商在搭建網絡和提供服務時對于MIMO苦不堪言，甚至在討論是否可以將基站的收發(fā)器數量降低為32T32R以節(jié)省功率，但這樣會極大地限制網絡容量。

除了使現有基站的功率需求增加以外，令問題更加復雜的另一個挑戰(zhàn)是需要比以往數量更多的基站。這其中部分原因是由于5G技術特有的無線電波長更加受限，這意味著需要更高的基站密集度才能為特定區(qū)域提供有效覆蓋。建設這些新基站，并安裝支持它們的電網而導致的成本也將是非常高昂。

最后，還存在電源問題。即使所需的總功率僅增加一倍，行業(yè)標準的3kW 48VDC電源也將嚴重不足。因此，需要在與現有設備大致相當的空間內顯著提高功率密度，以輸送所需的更高功率。