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人工智能助力可持续发展:降低能耗,提高管理效率和创造新的收入来源

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人工智能(AI)和节能功能是运营商(CSP)降低能耗和运营成本的利器。本文分析了人工智能对可持续网络的贡献,并说明了将所有站点设备连接到管理系统的重要性,以达到提升能效和开辟新收入来源的目的。

Vice President and Head of Global AI Accelerator

Strategic Product Manager for Remote Site Management

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电网

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我们在2022年《打破能耗曲线》报告中指出,移动网络的能耗伴随着产品迭代而增加。5G频谱的扩大和新兴用例不断增长的站点密集化需求加剧了这一问题。要破解这个难题,我们需要改进网络和基础设施的规划、运营和部署方式。利用人工智能(AI)和机器学习(ML)实现自动化和明智的决策,才能打破能耗曲线,并助力电信业实现净零目标。

那么,人工智能如何助力网络节能?

人工智能通过先进的网络设计和优化服务,提升了硬件和软件的能源性能。规划是网络设计的核心,即使用不同的人工智能模型让运营商更深入地了解网络及其用户,从而精准构建符合需求的网络。每个网络和站点都有各自的特点,因此,高能效解决方案(例如爱立信的5G无线接入网(RAN)组合)需要提供适合各个无线站点需求的各种产品。运营商希望在客户需要的地点部署站点和服务。有了人工智能提供的洞察,他们可以确定应该在哪些位置部署5G站点、新增载波或其他资源,以尽量提高其利用效率。

然而,网络优化服务是最有影响力的领域。我们在《爱立信技术评论》(Ericsson Technology Review)上发表的一篇关于人工智能和打造高能效网络的文章中指出,人工智能预测与节能功能双剑合璧,可以根据网络的需求做出重要的决策。它们能够确定未来几小时内需要哪些资源,以及在此期间是否需要无线接入网(RAN)内频段的所有容量。然后,它们可以根据预期的需求动态地关闭或打开不同的频段或资源,在需求较低时节省能源。

前面提到的《打破能耗曲线》报告指出,无线接入网(RAN)及其有源和无源设备是移动网络能耗的主要来源,占总能耗的75%以上。因此,这些类型的服务不仅会对运营商业务的可持续性产生重大影响,而且还与运营商的利润息息相关。

例如,中国台湾运营商远传电信(Far EasTone)表示,其71%的电费都产生自无线接入网(RAN)。他们使用爱立信的服务连续性AI应用套件,在不损害网络性能的情况下,每天降低了25%的RAN能耗

了解关于远传电信网络健康和能效案例研究的更多信息。

但许多运营商还没有充分利用这些功能,实现更加可持续的网络。尽管全球面临着能源价格波动和碳排放法规等重重压力,但许多运营商仍迟迟不愿激活其网络或RAN设备中已有的节能功能。这可能是由于他们害怕这可能会损害其网络性能或客户体验,或者不太了解这些功能可以产生的收益。但事实证明,人工智能解决方案也能让他们高枕无忧。

人工智能帮助建立信心并获得洞察

爱立信的咨询服务让运营商可以使用人工智能和机器学习预测功能进行分析,评估此类节能功能对其网络的影响,在这一过程中不会对其实际运行的网络带来任何风险,也不需要进行任何变更。他们可以在网络中创建无线环境的“数字孪生”,在虚拟基站中对各种参数进行微调,查看对用户的影响。“数字孪生”不仅使用来自实际网络的数据,还利用强化学习为模型提供反馈。这个流程重复多次,直到找到最佳设置,再将其应用到实际网络中。

这种人工智能技术不仅能够优化网络,还可以通过其他方式帮助减少二氧化碳排放。基准测试对许多运营商来说非常重要,通过这一测试,可以证明他们的服务质量或在本国的排名,以吸引新客户和减少客户流失。在某些地区,常用的基准测试方法仍然是路测,即在整个区域或国家驱车行驶数百千米或更长的路程。在此期间,使用车里的手机不断地拨打电话和传输数据,以此计算和测量网络的性能。

路测流程需要很多的人工干预,排放量和气候影响很大,现在,可以使用虚拟路测来完成这个步骤。采用基于网络真实数据的人工智能预测模拟驾驶,不需要实际驾驶车辆,从而降低成本、减轻交通压力、减少排放以及免除驾驶员的安全风险。测试结果也更加准确和精辟。由于数据来自真实的网络设备,是在用户实际所在地(在家中、办公室或建筑物内)而不是外面的街道上测量网络性能。

那么,除了降低能耗,人工智能还有哪些助力网络可持续发展的作用呢?

人工智能如何赋能智能能源

我们的白皮书《利用移动网络电力基础设施为市政公司提供辅助服务》指出,智能能源管理功能确保所有站点完全连接,可以实现全方位的提升。

在这方面,我们不仅要关注有源基础设施(如之前讨论的RAN设备),还要关注无源设备,特别是电力系统的运行,其中还包括其他耗能系统,如恒温系统或空调等。虽然电力系统的主要用途是为有源设备提供从交流电到直流电的电力转换和备用电源,但如果将其数字化并进行远程连接和控制,我们就可以更智能地使用和管理能源基础设施和运营

例如,许多国家已经实行了按季节或用电峰、谷、平时间段的分时电价,随着能源成本上升,碳排放法规的出台,以及可再生能源的使用和需求量不断增加(可再生能源的供应通常会因不同的来源、在不同时段有波动),这很可能成为一项全球通行的标准。

将站点互联后,运营商可以管理和统筹能源系统,以确定特定电力来源或行动的优先级或参与度,进而降低运营成本。例如,人工智能驱动的应用可以指导电力系统,在电价较高时或电网用电量达到一定的电网交流电流限制(AC限制)时转而使用电池(错峰用电)。

运营商在投资基站的基础上继续投资可再生能源,实现混合系统,在这种情况下,这些功能会有更高的可持续发展价值。此时,将爱立信的人工智能技术和数据(如天气预报、上述分时电价和电网信息)整合在一起,可以优化能效,并进一步降低成本。

它们可以根据预计的需求和条件,决定站点什么时候使用电网、太阳能或风能,以及什么时候使用可变电源进行电池充放电。我们曾在全球人工智能加速器(GAIA)对测试数据进行了分析,结果显示,通过基于实时状态优化电源,每个站点每年可节省1.5万瑞典克朗(约合1400美元)的冷却能源。

了解爱立信如何使5G无线站点更加节能、可持续和环保。

阻碍该行业发展的挑战是什么?

要实现这一功能,需要将所有站点的无源设备连接起来,这是最关键的一步。数据是人工智能的基础,无论使用人工智能做任何事,都需要数据。但在全球范围内,很少有站点能够通过IP连接接入电力系统,因此无法收集数据。在许多情况下,站点也没有与管理系统相连,这意味着也无法控制或监测站点的情况。

由于不了解附加值,也没有获得充分的认识,可能导致整个行业错失良机。毕竟,业内都在追求更高的可持续性。GSMA发布的《2023年行业气候行动现状》报告(State of the Industry on Climate Action 2023)显示,已有62家运营商承诺到2030年实现科学减碳目标,快速减少其直接和间接碳排放,这些运营商的收入和连接分别占行业的61%和46%。

这也在一定程度上反映了过去的工作重点开始转变。以前,电力和冷却系统的主要作用在于为无线基站提供安全可靠的站点解决方案。只要满足这些需求即可,不需要太多的工程专业知识或能力。

现在,情况发生了变化。能源问题成为大众焦点。一些企业意识到,他们因为只关注有源设备而错失“节能良机”,现在,是时候将这些设备连接起来了!为了应对气候和能源挑战,运营商必须行动起来,实现站点(包括有源和无源设备)的数字化转型。因为如果我们要在2050年达成净零排放目标,就需要人工智能的帮助。

这不仅是为了保护我们赖以生存的地球,而且采取行动的运营商还有望获得与能源有关的新收入来流。

开辟新的收入来源

智能互联站点将带来独一无二的新机遇,首先是通过能源辅助服务项目进行交易,如北欧国家的“干扰频率控制储备上调”(FCR-D up),该地区已经解除了对电网市场的管制。在这个系统中,网络中的智能互联站点可作为有源电力储备,自动与电网断开或重新接入电网,以保持电网频率的平衡。

拥有混合功能和自有发电装置的站点还可以使用其人工智能预测和自动化功能来确定自身的能源需求,在网络上自动重新分配能源资源,并确定何时应该储存多余的能源或何时应将其出售给电网,这样不仅可以减少排放和提高效率,还开辟了新的收入来源。随着我们向可再生能源和电气化迈进,能源资源的波动将继续推动全球能源贸易经济的发展。

结语:利用人工智能提升能效和可持续发展

我们的社会离不开关键基础设施,它们是我们面向未来和技术进步的基石。电网、供水和电信网络等关键基础设施不仅是可持续发展的重要条件,也是联合国可持续发展目标中的第9项,即“建造具备抵御灾害能力的基础设施,促进具有包容性的可持续工业化,推动创新”。然而,这些关键基础设施正面临着日益复杂的威胁。随着网络安全变得越来越复杂,人工智能将成为应对未来挑战的利器。

最后,随着气候行动的推进和碳排放法规的出台,对能源透明度和问责制的要求也将水涨船高。一些运营商已经开始转型,使用100%可再生能源,并以此为宣传点,同时公开呼吁其他运营商跟进。

我们已经与电网公司进行了对话,讨论如何公开更多有关电网网络中可再生能源的比例和所用能源的碳足迹等数据。随着行业和公众对此类细化信息的需求日益增长,人工智能在监测和分析这些数据来源方面将扮演别样的角色。

人工智能领域正处于快速发展的关键时期,这里有不容错过的机遇。

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