Wi - Fi 行业的可持续性

可持续性 Wi-Fi行业 高级分析师：AndrewSpivey TABLEOFCONTENTS INTRODUCTION1 SUMMARY2 可持续性3 Background3 STATES6 亚洲-太平洋7 APPROACHES8 环境9 RADOS9 OFMODEMS10 固定接入技术的影响 ONENERGY消费12 部件14 设备15 效率17 性能17 设计18 拓扑19 INTRODUCTION 2023年，全球15.5亿安装的住宅Wi-Fi客户房屋设备（CPE）总共消耗了105.05泰铢小时（TWh）的电力。这个数字相当于欧盟（EU）内682万个家庭的平均年能源使用量，代表了全球互联网服务提供商（ISP）和Wi-FiCPE供应商必须满足的主要能源需求。履行其可持续性义务。然而，按照目前的轨迹，Wi-FiCPE的年度能耗预计在2023年至2030年之间将增加一倍以上，每年攀升至215.14TWh。这凸显了行业合作提高Wi-FiCPE能源效率的紧迫性。 Thisreportprovidesacomprehensiveanalysisofthequestionofsustainability-itywithintheWi-Fiindustry.Section2beginswithanexectivesummaryofthereport’skeyfindings.Section3thenprovidesathroughexaminationof 欧洲、亚太和北美三个核心地区的现有可持续性法规和行业应对措施。这使我们能够确定当前方法中遇到的挑战和需要解决的差距。第4节继续进行Wi-FiCPE的深入能量简档,深入研究诸如Wi-Fi无线电、片上系统(SoC)、Wi-Fi协议和网络接入技术等方面。这种分析有助于我们理解障碍。 软件优化方案19 挑战实施20 计算WI-FI的全球能耗CPE20 住宅WI-FICPE的全球能源消耗202321 通过能源消耗的预测增长203021 高级睡眠的潜在影响MODES23 解决WI-FI的可持续性挑战25 的重要性标准化25 世界WLAN应用联盟26 WAA成员配置文件26 CHINA电信26 中国移动LIMITED26 华为技术有限公司有限公司27 中兴通讯公司27 新H3C技术有限公司，有限公司27 HISILICON技术有限公司28 FIBERHOME电信 科技有限公司有限公司28 深圳龙航 半导体公司，有限公司28 REALSIL29 该行业面临实现能源效率的问题，以及应优先考虑哪些领域进行改进。第5节详细介绍了在不牺牲性能的情况下降低Wi-FiCPE能耗的潜在方法，这对于实现可持续发展计划至关重要。第6节提供了当前和预计的全球Wi-FiCPE能源需求的数据，通过这些数据，行业可以准确地衡量手头的挑战并确定。 如果要实施第5节中概述的能源效率方法，则可以实现潜在的能源消耗减少。最后，第7节总结了行业如何成功克服其可持续性挑战的建议。 执行摘要 对当前Wi-Fi生态系统的分析显示，该行业面临许多与能效相关的挑战。这些挑战包括： •新标准、先进功能和额外无线电带来的Wi-Fi性能改进都伴随着设备能耗的增加。 •目前，Wi-FiCPE的空闲和活动状态能耗之间仅存在微小差异，即使在不使用CPE时也会产生高电力需求。 •新的Wi-Fi协议在首次发布时效率很低，并且在主流标准化工作中没有优先考虑能效。 •CPE是整个固定接入网中最耗能的元素，这意味着除非解决CPE的能效问题，否则行业可持续性目标将仍然难以实现。 •Wi-Fi无线电能量效率是行业可持续性的核心，因为它们占Wi-FiCPE整体能量使用的很大一部分，路由器平均约80%，网关平均约37.5%。 •数字用户线(DSL)和电缆数据服务接口规范(DOCSIS)与光纤相比是能量效率低下的,这表明这些传统技术的耐久性抑制了可持续性。 •供应商之间的能源效率差异很大，不同供应商对类似功能Wi-FiCPE的能源需求有时会相差30％。由于以下原因，缺乏对旨在提高Wi-Fi基础设施能源效率的当前政府和行业举措的评估： •现有的行业协议仅是区域性和/或自愿性的。 •能源效率机制的验证和执行有限。 •目前的方法只关注能源消耗，但没有保护措施。性能。 尽管缺乏标准化，但仍有一系列当前可实现和未来潜在的方法来提高Wi-FiCPE的能源效率。 •Wi-Fi无线电性能:减少射频(RF)干扰,提高天线功率转换效率和空间效率,实施动态调整的功率电平,以及实现接入点(AP)到站(STA)通信。 •高能效设计：更紧密的组件集成，更高密度的芯片组，迁移到先进的接入技术，以及CPE能力与需求更紧密的结合。 •网络拓扑：确保设备的最佳放置，采用网状网络以及部署光纤到房间（FTTR）。 •智能软件：开发更智能和动态的睡眠模式，利用Wi-Fi传感，并应用人工智能（AI）。考虑到挑战的规模以及目前解决Wi-Fi行业能源效率的方法不足的事实，建议： •Wi-Fi设备的明确的全行业能效标准对于实现行业内的可持续网络是必要的。 •设备必须由具有足够能力和资源的中立实体进行验证。 •不得为了能效或采用而牺牲用户体验质量(QoE) 将面临阻力。 WI-FI可持续发展的政府法规和行业倡议 Background 我们必须回答的第一个问题是：为什么可持续性是Wi-Fi行业的当务之急？答案在图表1中显示，图表1显示了全球平均表面温度相对于工业前水平的逐年增长。从1930年到2023年。这些汇总数据的结果是无可争议的-过去一个世纪以来，世界平均气温一直在急剧上升，我们正在接近1.5摄氏度。 (C)高于工业化前的水平。科学家警告说，这种温度将导致一系列灾难性的环境后果，包括灼热的热浪，毁灭性的干旱和暴雨，这反过来不仅会损害房屋，生计和粮食安全，而且据估计，如果不采取行动，到2050年，全球国内生产总值（GDP）将收缩18％。科学共识认为，减少温室气体（GHG）的排放对于阻止和扭转这种温度升高至关重要，因此全球关注的公民越来越多地要求政府和行业在为时已晚之前立即采取行动。发电是温室气体排放量增加的主要罪魁祸首之一，鉴于Wi-FiCPE的安装基数很大（2023年为15.5亿），即使是设备能效的微小改进也将在减少温室气体排放方面带来巨大收益。 1.6 图表1：全球平均温差（°C） 世界市场：1930年至2023年 （资料来源：HadCRUT5，NOAAGlobalTemp，GISTEMP，伯克利地球） 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.21930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 HadCRUT5 NOAAGlobalTempGISTEMP 伯克利地球 ºC高于工业前水平 政府努力减少温室气体排放的最明显表现是关于企业可持续性的法规数量不断增加。这些通常包括公司范围3排放量的增加，包括客户使用Wi-FiCPE产生的排放量。为了响应这些政府的要求，除了股东的压力和客户的环境问题，ISP正在探索新的和创新的方法来减少宽带网络的能源消耗。这种对网络能效的推动对于ISP来说并不是什么新鲜事 ，特别是那些也充当蜂窝运营商的ISP。其中许多公司几年前就已经将可持续性纳入其核心战略，以努力应对其蜂窝网络中的能效挑战。这些运营商现在将注意力转向其宽带基础设施。 降低宽带网络能耗的目标是导致ISP在设备采购期间越来越优先考虑能源效率的主要因素之一。反过来，设备供应商必须满足他们的新的能源效率要求，如果他们希望继续销售给ISP客户。正是出于这个原因,业内的许多人预期可持续Wi-Fi将是一种现象,其将首先出现在住宅Wi-Fi设备空间中,然后发展到企业市场。 然而，环境问题并不是推动更节能的住宅Wi-Fi设备背后的唯一因素。另一个主要考虑因素是降低设备的运营成本 ，这可以为消费者节省资金并提高ISP服务的价值主张。随着2022年第一季度能源价格的上涨，电力成本迅速上升，成为消费者的优先事项，尽管环境监管可能会建立行业可持续发展的框架，但市场将决定实施战略。 在本节的剩余部分中，我们将研究三个核心地区的政府和行业可持续发展计划：欧洲、亚太和北美。这将帮助我们了解每个地区的当前可持续发展法规和行业应对措施，并确定当前方法中需要解决的挑战和差距。 欧洲 欧洲各国政府在强制要求宽带基础设施的可持续性目标和指导ISP实现这些效率目标方面是最严格的。欧盟一直是这背后的推动力，其最具影响力的举措之一是《宽带设备能耗行为准则》报告。行为准则为所有类型的最终用户设备（例如，Procedre，住宅网关)和网络基础设施(例如Procedre，DSL网络中的数字用户线接入多路复用器（DSLAM）），为此，签署者必须确保至少90％的新设备满足。为了促进能源效率的不断提高，tar-gets每年都会更新，最新的8.1版将于2023年发布。签署方还必须向最终用户提供关于其CPE在其接通状态和空闲状态下的功耗的信息。 在自愿行为准则之外，欧盟还颁布了一系列具有法律约束力的立法，收紧了对行业的可持续性要求。2023年10月 ，欧盟委员会（EC）实施了涵盖所有关键经济部门的气候目标，作为该指令的一部分，欧洲ISP必须实施循环经济模式，并提高产品的能源效率和生态设计。2023年10月，欧洲电子通信监管机构（BEREC）发布了BEREC关于电子通信网络和服务可持续性指标的报告。这概述了跟踪电信行业对环境的影响的明确指标，符合欧盟扩大电信行业环境透明度的目标。 在成员国一级，法国是将这些顶级EC目标转化为可执行政策的最积极措施之一。值得注意的是，法国国家电信监管机构ARCEP发布了该国固定宽带网的年度能效和可持续性数据- 作品。2023年的年度调查发现，该国四个主要ISP的固定网络消耗的总电量同比下降了9.7％，这可能是监管机构对该行业进行审查的结果。该国也在收紧监管，并在2024年推出了新的政策框架，以减少数字服务的环境足迹，对该国的ISP提出了更严格的要求。 比利时也是一个成员国，其政府机构在指导ISP行业履行可持续义务方面是最早和最热情的。最近，在2023年12月，比利时电信监管机构BIPT发布了关于比利时电信网络和运营商可持续性的报告，其中包括跟踪该国主要网络运营商Teleet，Proxims，Orage和VOO部署的调制解调器的能耗和整体效率。该报告还评估了运营商对其可持续发展计划的履行情况。 法国和比利时国家监管机构率先开始积极评估其当地电信运营商的环境影响，但他们的榜样已开始被其他欧盟成员国效仿。例如，芬兰电信监管机构Traficom最近首次开始收集该国主要电信运营商固定网络的能耗和效率数据。政府对能源效率的监管也在不断增长。 值得注意的是，在欧盟最大的经济体德国，2023年10月，德国联邦委员会（Bundesrat）通过了《能源效率法案》（Energieffifien-zgesetz-EnEfG），该法案对德国公司施加了强制性的能源效率义务。这将导致该国ISP更加关注宽带基础设施的能源消耗。 雄心勃勃的政府可持续发展目标，加上可以说是世界上最关注环境问题的人口，导致欧洲ISP设定了全球任何地区最积极的能效和零净目标。许多运营商都有特定的目标，即使是范围3排放，也涵盖了客户Wi-FiCPE运营所消耗的能源。例如，按市值计算，欧洲最大的运营商德国电信股份公司计划到2040年实现范围3排放的净零排放，荷兰运营商KPN也是如此。欧洲ISP也在气候报告方面采取了严肃的行动。2023年，Spa-。 ISPTelefóica对其固定宽带网络进行了深入分析，其主要目标是了解其网络的整个生命周期影响，并强调新型接入技术的潜在效率节省。研究表明，光纤到户（FTTH）接入网络的运行每PB千瓦时（Wh/PB）比铜缆DSL网络低20倍以上（23.