黄旭凤
中国联合网络通信有限公司茂名市分公司 广东茂名 525000
摘要：在我国，5g网络已进入实质性建设时期。5G网络设备系统将给传统的基站动力配套系统带来巨大的压力。因此,有必要对基站能耗问题进行研究,以满足5g网络建设的需要。本文通过分析5g基站能耗改造方案,希望对相关人员具有借鉴意义。
关键词:5g基站;解决方案;能耗
2019年，是5G元年。5G网络作为中国走在世界通信发展前列的象征，其发展不是一蹴而就的,而是在挑战中发展,在发展中完善。
而5G网络建设的第一个难题，就是原有2/3/4G基站的动力配套设备如何满足庞大的5G网络能耗需求。通信基站的能源消耗曾经是业内秘密。而在5g初始部署阶段,5G能耗问题被运营商与相关通信建设部门反复模拟推演，试图寻求一个更切合各方需求的合理方案群。如何降低基站的能耗问题，成为十分关键的研究方向。5g网络基站建设后,基站电源系统增加后,机房用电量将增加,主要包括主要设备用电量、传输设备用电量、蓄电池充电能耗、功率转换损耗等。如果基站电源的容量不能满足日益增长的5g网络系统的需求,就有必要对电源进行改造。
一、概述
基站供电系统通常分为交流供电系统和直流供电系统。交流电源部分包括交流配电箱、发电机、保护器等。直流电源部分包括开关电源、电池组等。（具体的系统组成如下面的图1所示）。在中国，三大运营商都有自己的无线通信网络。在基站中,多代无线通信网络并存,需要相应的供电系统支持各个网络的无线设备,这将使基站资源逐渐紧张。AAU具有大量的天线阵列性能。5g网络基站的建设采用MIMO技术。这样BBU单元的功能就会远远高于4G网络系统,AAU单元的功耗也会高于4G网络系统。基站增加5g网络设备时,也增加相应的供电设备,机房的耗电量也相应增加。(移动通信网络能耗如图2所示）
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二、现状分析
基础设施的发展网络的发展和进步对中国移动通信网络建设有着十分重要的促进作用。只有网络通信覆盖的更加完善，在一定的基础上,才能增加新技术创新，使得更多的技术能够被更多的用户所吸引，从而,促使用户尽快迁移到新技术的使用。然而,从消费者市场的角度来看，5G发展并不迅速，其在实际的发展过程中还需要一个缓慢的过程。在消费市场的角度来看,有必要进一步推动5g终端的发展，从而使得更多的消费者在实际的使用中得到更多的机会和选择。同时,加强新业务的发展也是一个不错的选择,从源头上增加5g终端的数量，促使市场的得到扩展。如今,中国的5g套餐用户数量逐渐呈现一个上升的趋势四，在未来，探索者还需要探索更多的途径,使5g基站建设得到进一步的发展。
三、5g基站和4g基站的区别
5g基站的节能在实际的发展过程中并不是很顺利，其工作相对比较复杂。目前,节能技术的主要思路是从基站射频入手，进而对设备等作出一定的完善和改建。结合人工智能和其他技术,从飞行员的角度来看,效果相对比较好。同时,对峰值负荷的转移和对局部功耗的让步也使5g功耗得到一定程度的缓解。与4G相比,5g的功耗进一步增加,主要有以下原因:1)大带宽。5gNR宽带由几十兆改为几千兆;2)渠道数量增加。发射和接收通道的数目由8个通道改为64/3个通道;3)数字中频设备和芯片集成度低,导致功耗增加。可以看出,5g基站的功耗相比4G基站有明显的提高。
四、5G基站能耗问题解决方案
4.1交流电源的改造
首先要看引入机房的电源等是否满足一定的要求。如果产能的要求达不到的话,有必要进行相应的改造。当交流电源配电箱和开关电源的容量和电缆不能满足供电需求时,有必要对交流电源配电箱进行改造。引入主电源很难扩大容量。在这种情况下,可以通过增加铁锂电池组来实现改造方案,从而降低城市电容的压力。增加的电池组可以智能控制。当耗电量达到峰值时,电池组放电和城市电源一起作为机房设备的耗电量。
4.2电池修改
电池组在基站的使用时间根据不同场景不同。电池组的改造需要考虑基站的室内条件、电源的稳定性和基站的维护能力。如果基站建在县域和城区,比建在乡镇和乡村所需的时间要短。如果基站位置较远,应尽量延长电池组的备份时间。添加5g设备后,如果无法满足电池组的备份时间,且房间有足够的空间,可以更换新的大容量电池。在房间空间不允许的情况下,可以用一种新型的铁锂电池代替原来的铅酸电池,它具有体积和重量的优点,可以解决房间空间有限的问题。当计算机房的空间是有限的和电池组的容量不满足要求,当没有条件取代大型电池组,在机房地板架空间可以用来安装铁锂电池。
4.3降低计算复杂度
如果在空载的情况下,数字中频模块的功耗一般情况下是在46%左右。因此,有必要找到一种降低数字中频模块基本功耗的方法。目前在实际的发展过程中其主要的方法是让数字器件的集成度得到一定的提升(如数字中频支持3路),数字中频处理算法需要作出相应的改善,从而让计算不再复杂化。当没有5g网络的时候，,所有的设备都可以进行关闭,比如说数字中频功率放大器。只有最基本的数字电路接口用于唤醒保留,以便AAU进入深度睡眠状态,从而达到减少能耗的影响。深度睡眠方案适用于5g低水平场景或时间段,如一些偏远地区或深夜时段。深度睡眠不会影响用户体验。深度睡眠一般需要几秒钟的时间,恢复和醒来大约需要5-10分钟,从而达到节能降耗。
4.4算法
先进的算法可以用来减少对用户体验的影响，据报道,基站将不再收发无线电信号,只保持最小的运行,这可以大大降低基站的功耗。在深度睡眠状态下,用户的设备将无法获取和使用5g服务。杨光说,一般来说,深度休眠是在晚上和其他低营业时间,以减少对用户体验的影响。
4.5提升合作
在产业合作方面,运营商可与设备厂商合作,深度优化挖掘机房基站、空调等通信主设备的潜力,提高设备能耗效率,降低整体能耗。在新能源方面,可以提高太阳能、风能等新能源的利用率,减少碳排放,提高通信网络的环境友好性。控制5g部署节奏,探索新的业务增长点,通信行业将充分利用自身力量,力争在今年实现目标。然而,与三大运营商发布的5g套餐用户数据相比,很多人认为目前5g网络建设速度快于用户增长速度。5g的发展才刚刚开始,前面的道路是漫长而荆棘的,中国仍然是积极的开拓者。因此,基站的节能设备将成为研究的重点。统筹规划,节约能源,打造三级节能体系在制定节能方案和策略时,要始终把握节能和网络体验之间的平衡,考虑交通、体验和能耗,快速准确地识别不同情景,采取不同的节能策略。
五、小结
网络级节能的理念是决定网络节能的配置参数利用现有网络的基本数据和内置的人工智能算法,包括开放战略,相关阈值和时间设置,从而达到减少能源消耗的目标现有的网络。不可否认的是,5g的高能耗成本仍然是运营商的"心病"。相信未来的发展中其将会得到不断的优化和改善。本次论述到此结束，希望在未来的发展过程中能够为相关的工作人员提供一定的理论性支持和实践参考。
参考文献
[1]龚戈勇,丁远.5G基站电源改造的解决方案[J].通信电源技术,2019(03):106-108.
[2]胡扬,刘阳,王丽梅.利用基站干接点实现无动环监控机房的市电停电告警监控[A].中国通信学会信息通信网络技术委员会2015年年会论文集[C].2015年.