5G時(shí)代基站兩大場景節(jié)能方案的應(yīng)用分析

1、5G時(shí)代基站兩大場景節(jié)能方案的應(yīng)用分析5G時(shí)代基站兩大場景節(jié)能方案的應(yīng)用分析 引言 現(xiàn)階段，隨著5G技術(shù)的研發(fā)勝利，在不久的將來5G通信技術(shù)馬上全面普及，人們馬上迎來5G時(shí)代。但是在5G基站研發(fā)建設(shè)的過程中，很多運(yùn)營商都對5G基站的能耗狀況表現(xiàn)出了深深的擔(dān)憂。據(jù)相關(guān)討論數(shù)據(jù)顯示，5G基站的基礎(chǔ)能耗將是4G基站的3倍以上，這也就代表著5G基站在運(yùn)行的過程中會(huì)帶來大量的運(yùn)營支出，這對于很多通信運(yùn)營商來說是無法接受的。因此，如何通過節(jié)能方案的設(shè)計(jì)，切實(shí)解決5G基站能源消耗過大的問題，是相關(guān)部門及討論人員所要去重點(diǎn)關(guān)注的問題。一、4G基站和5G基站的能耗對比分析與4G基站相比，5G基站之所以能源消耗過

2、大，很大一部分緣由是5G基站當(dāng)中所使用的Massive MIMO技術(shù)。4G基站在建設(shè)過程中主要使用的技術(shù)是4T4R MINO技術(shù)，而5G基站所使用的技術(shù)是64T64R MINO技術(shù)，這種技術(shù)的革新在提升性能的同時(shí)，將會(huì)大大增加基站在運(yùn)行過程中的總功耗1。鑒于這種狀況，一些運(yùn)營商不得不在新技術(shù)和高能耗之間進(jìn)行取舍，一些運(yùn)營商甚至降價(jià)引用Massive MIMO技術(shù)，進(jìn)而降低基站運(yùn)行過程中的總能耗。一些韓國的運(yùn)營商在經(jīng)過權(quán)衡之后，使用32T32R MINO技術(shù)來對5G基站進(jìn)行部署，這樣雖然能夠有效的降低基站運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的能耗，但是在付出技術(shù)水平代價(jià)的狀況下，勢必會(huì)導(dǎo)致通訊信號的傳輸速度下降。基

3、站能耗在5G技術(shù)鋪開的初期即成為了討論人員在研發(fā)過程中的難題，業(yè)內(nèi)討論人員需要通過技術(shù)理念上的革新，從技術(shù)的源頭出發(fā)，切實(shí)解決5G基站能源消耗的問題。二、4G基站節(jié)能技術(shù)在5G基站當(dāng)中的應(yīng)用局限性4G基站的節(jié)能技術(shù)主要是要從基站的硬件設(shè)施上入手，包括基站的電能、基站的空調(diào)以及基站當(dāng)中的機(jī)房結(jié)構(gòu)等等。但是在5G基站當(dāng)中，隨著清潔能源技術(shù)的普遍應(yīng)用，基站運(yùn)行過程中的主要能源消耗已經(jīng)從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施能源消耗轉(zhuǎn)移到通信傳輸過程當(dāng)中的能源消耗，基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能方案設(shè)計(jì)在5G基站當(dāng)中收效甚微。從本質(zhì)上來看，5G基站在能耗方面的主要問題是能效與bit增長之間的失衡。在技術(shù)水平不斷進(jìn)步的狀況下，網(wǎng)絡(luò)能效處于不斷增

4、長的狀態(tài)，從定義上來看，能效指的是設(shè)備功耗與產(chǎn)出數(shù)量流量之間的比值，從相關(guān)的移動(dòng)數(shù)據(jù)報(bào)告來看，在4G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流量相較于3G時(shí)代增加了13倍，雖然通過基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能技術(shù)的作用，網(wǎng)絡(luò)的整體能耗僅僅上漲了30%，但是bit的增長速度比能效的提升速度更快，這樣就導(dǎo)致基站的總功耗處于不斷上升的狀態(tài)，而在Massive MIMO技術(shù)的使用過程中，基站的總功耗將會(huì)處于更明顯的上升態(tài)勢。三、5G基站當(dāng)中兩大場景節(jié)能方案的應(yīng)用分析3.1 Small cells技術(shù)Small cells指的是小型基站，這也是5G基站的基礎(chǔ)性建設(shè)理念。從技術(shù)原理的角度上來看，由于無線信號在傳輸?shù)倪^程中射束呈現(xiàn)發(fā)散的態(tài)勢，信號

5、能量在傳輸?shù)倪^程中會(huì)不斷進(jìn)行衰減，傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，信號的衰減程度越強(qiáng)，因此在傳統(tǒng)的宏基站當(dāng)中，其主要的功耗主要來源于功放類的傳輸消耗。而在Small cells小基站當(dāng)中，其發(fā)射功率比傳統(tǒng)的宏基站低10倍2，覆蓋范圍相對較小，傳輸過程中的功耗有著明顯的降低，且多分布在流量比較集中的區(qū)域當(dāng)中，因此Small cells小基站具有更低的bit能耗，是將來5G基站建設(shè)過程中重要的基礎(chǔ)建設(shè)理念和節(jié)能建設(shè)理念。3.2 Massive MIMO技術(shù)的改良雖然Massive MIMO技術(shù)的總體功耗相對較高，但是該技術(shù)照舊是5G技術(shù)的核心。Massive MIMO通過改良過后的波束賦性技術(shù)，能夠使信號的能量更

6、加集中，這樣一來就能夠大幅度提升能量的輻射效率，使基站的傳輸功耗降低。雖然Massive MIMO天線的總功耗相對較高，但是由于其信號覆蓋面積的增大，假如在跑滿容量的狀態(tài)下，其bit平均能耗將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于4G基站。此外，為了切實(shí)解決流量分布不勻稱所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)總體能效低的問題，可以在區(qū)域負(fù)荷較低的狀況系，通過智能能耗治理系統(tǒng)，關(guān)閉一部分功放、MINO通道和載波來節(jié)約能源消耗。四、總結(jié)通過上述分析我們可以看出，5G基站在研發(fā)建設(shè)過程中面臨著嚴(yán)峻的能源消耗問題，因此相關(guān)部門及討論人員要從技術(shù)角度入手，通過針對性的優(yōu)化措施降低5G基站在運(yùn)行過程中能耗過高的問題，從而推動(dòng)5G技術(shù)的長效進(jìn)展。參 考 文 獻(xiàn)1常戰(zhàn)庭， 徐華. 移動(dòng)通訊基站節(jié)