通信技術(shù)基站如何節(jié)能?詳解分析
隨著移動通信技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大,通信設(shè)備的能耗問題確實(shí)變得越來越突出。移動通信網(wǎng)絡(luò)的能耗在運(yùn)營商的運(yùn)營成本(OPEX,Operating Expense)占比已高于15%。經(jīng)過5G試商用網(wǎng)絡(luò)的測試驗(yàn)證,5G單站功耗是4G單站功耗的3~4倍,運(yùn)營商面臨基站設(shè)備能耗大幅增加OPEX費(fèi)用的運(yùn)營壓力。當(dāng)通信行業(yè)邁入5G時代,通信設(shè)備的智能節(jié)能對降低5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本,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,覆蓋范圍相對較小,因此需要更密集的設(shè)備部署。同時,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延要求,設(shè)備需要更高的功率來支持信號處理和傳輸,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,通過智能符號關(guān)斷、休眠、通道關(guān)斷等軟件功能,在某些場景下實(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,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)配置自動化、效果評估化,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可以通過多種方式優(yōu)化5G基站的節(jié)能。首先,AI可以通過預(yù)測網(wǎng)絡(luò)流量和話務(wù)量,動態(tài)調(diào)整基站設(shè)備的工作狀態(tài)。在低話務(wù)時段,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,在高話務(wù)時段,AI可以預(yù)測網(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可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,預(yù)測未來的網(wǎng)絡(luò)流量和話務(wù)量。這可以幫助運(yùn)營商更好地規(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)時監(jiān)測基站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能耗情況,對設(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),通過智能關(guān)斷不承載話務(wù)量的載波來降低能耗。具體來說,當(dāng)某個載波不承載話務(wù)時,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,控制對應(yīng)時隙內(nèi)下行功放的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)某個時隙沒有業(yè)務(wù)信道占用時,該技術(shù)可以智能地關(guān)斷該時隙的功放,從而進(jìn)一步降低功耗。這種技術(shù)能夠精確控制每個時隙的功放狀態(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,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),通過智能調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,減少電能消耗。具體來說,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,風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低,從而減少電能消耗。同時,在設(shè)備溫度較高時,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)營成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。