通信技術(shù)基站如何節(jié)能？詳解分析

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，通信設(shè)備的能耗問(wèn)題確實(shí)變得越來(lái)越突出。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的能耗在運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本(OPEX,Operating Expense)占比已高于15%。經(jīng)過(guò)5G試商用網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試驗(yàn)證，5G單站功耗是4G單站功耗的3～4倍，運(yùn)營(yíng)商面臨基站設(shè)備能耗大幅增加OPEX費(fèi)用的運(yùn)營(yíng)壓力。當(dāng)通信行業(yè)邁入5G時(shí)代，通信設(shè)備的智能節(jié)能對(duì)降低5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)通信行業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。

5G網(wǎng)絡(luò)能耗高的原因主要有以下幾個(gè)方面造成，首先是5G設(shè)備天線數(shù)和射頻單元增加，5G網(wǎng)絡(luò)采用了更高頻率的頻段，覆蓋范圍相對(duì)較小，因此需要更密集的設(shè)備部署。同時(shí)，5G設(shè)備采用了更多的天線和射頻單元，以增加網(wǎng)絡(luò)容量和提高數(shù)據(jù)傳輸速率，這也導(dǎo)致了設(shè)備能耗的增加。5G設(shè)備功率提高，為了滿足5G網(wǎng)絡(luò)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的時(shí)延要求，設(shè)備需要更高的功率來(lái)支持信號(hào)處理和傳輸，因此設(shè)備能耗也相應(yīng)增加。配套設(shè)備增多，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要大量的配套設(shè)備，如電源、空調(diào)等，這些設(shè)備的增加也會(huì)導(dǎo)致能耗的增加。

傳統(tǒng)的基站設(shè)備節(jié)能方案依賴于主設(shè)備廠家在硬件、軟件等產(chǎn)品設(shè)計(jì)和持續(xù)優(yōu)化能力。硬件方案，新設(shè)備可以通過(guò)使用新工藝、新材料、新設(shè)計(jì)等創(chuàng)新技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)降低設(shè)備硬件的基本能耗。軟件節(jié)能方案，通過(guò)智能符號(hào)關(guān)斷、休眠、通道關(guān)斷等軟件功能，在某些場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)降低基站能耗。硬件方案受限于器件、工藝的發(fā)展情況。軟件方案已支持單站的節(jié)能策略的配置，更需要綜合考慮節(jié)能策略。隨著5G網(wǎng)絡(luò)智能化、云化架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等技術(shù)方案，5G網(wǎng)絡(luò)智能能耗管理可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能策略智能化選擇、參數(shù)配置自動(dòng)化、效果評(píng)估化，從而達(dá)到運(yùn)行效率綜合節(jié)能效率的“雙優(yōu)目標(biāo)”。

我們第一考慮就是AI,AI可以通過(guò)多種方式優(yōu)化5G基站的節(jié)能。首先，AI可以通過(guò)預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量和話務(wù)量，動(dòng)態(tài)調(diào)整基站設(shè)備的工作狀態(tài)。在低話務(wù)時(shí)段，AI可以智能地將基站設(shè)備設(shè)置為休眠狀態(tài)，以減少能耗。同時(shí)，在高話務(wù)時(shí)段，AI可以預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，并相應(yīng)地調(diào)整基站設(shè)備的發(fā)射功率，以避免不必要的能源浪費(fèi)。其次，AI可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，預(yù)測(cè)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)流量和話務(wù)量。這可以幫助運(yùn)營(yíng)商更好地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)部署和資源配置，提高能源利用效率。此外，AI還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能耗情況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能管理和優(yōu)化。例如，AI可以根據(jù)設(shè)備的實(shí)時(shí)負(fù)載情況，智能調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以降低能耗。

還可以采用載波智能關(guān)斷技術(shù)，載波智能關(guān)斷技是一種節(jié)能技術(shù)，通過(guò)智能關(guān)斷不承載話務(wù)量的載波來(lái)降低能耗。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)某個(gè)載波不承載話務(wù)時(shí)，該技術(shù)可以智能地關(guān)斷此載波的功放，從而減少功耗。這種技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和話務(wù)量的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整基站設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的能耗管理，提高能源利用效率。

時(shí)隙智能關(guān)斷技術(shù)是一種更為精確和高效的節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)能夠根據(jù)各載頻業(yè)務(wù)信道的占用信息，控制對(duì)應(yīng)時(shí)隙內(nèi)下行功放的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)某個(gè)時(shí)隙沒(méi)有業(yè)務(wù)信道占用時(shí)，該技術(shù)可以智能地關(guān)斷該時(shí)隙的功放，從而進(jìn)一步降低功耗。這種技術(shù)能夠精確控制每個(gè)時(shí)隙的功放狀態(tài)，提高功率利用率，實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的節(jié)能管理。

還可以采用高效電源，5G基站高效電源是采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)和高效散熱技術(shù)，具有高轉(zhuǎn)換效率和高可靠性的電源設(shè)備。與傳統(tǒng)的電源設(shè)備相比，5G基站高效電源能夠更有效地將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。同時(shí)，高效散熱技術(shù)能夠保證電源設(shè)備在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。因此，采用5G基站高效電源可以降低5G基站的能耗，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

5G基站智能通風(fēng)是一種節(jié)能技術(shù)，通過(guò)智能調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，減少電能消耗。具體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)可以根據(jù)環(huán)境溫度和設(shè)備溫度智能調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使得在設(shè)備溫度較低時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低，從而減少電能消耗。同時(shí)，在設(shè)備溫度較高時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。這種技術(shù)可以進(jìn)一步提高5G基站的能源利用效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。