摘要：5G已在路上，5G基站耗电问题应及早重视，这需要包括设备商、运营商和铁塔公司等在内的全行业共同探索推进创新。为了降低5G移动通信网络运行能耗，节约初期建设投资及运营成本，本文从网络规划、设备选型和电源配套设计多个维度提出对策，为建设绿色节能的5G通信网络提供参考。
关键词：5G移动通信网络；节能减排；应用
1对于5G移动网络下能耗问题的简要介绍
现阶段5G移动网络下的能耗问题主要来自于硬件与软件系统两方面，其中硬件方面来自于网络设备与数据服务器，软件方面则来自相应的应用程序与软件两部分，这两方面所产生的能耗问题不同，因此，所采取的节能措施也具有一定的差异。对云计算不同环节实施细致评估是十分必要的，在此基础上促进数据信息利用与处理效率的提高。同时，目前5G网络由于其自身低耗能、成本低以及高性能等多种优势而被各行业广泛应用。在其应用过程中，需在周边进行相关网络设施以及硬件设备的部署，这就会给移动云计算的能耗研究产生一定的影响。实现网络技术高效能应用的重要基础就是5G移动云计算机系统的有效节能，其核心技术的运用与虚拟化网络接口功能的发挥，在这种情况下，5G网络在信息的传输效率、峰值速率、频谱宽度以及流量密度方面就在传统4G网络的基础上提升了几十倍，较好地满足了用户在高速移动的条件下进行常规通信的要求，同时还可以对能耗量加以控制。在无线异构网络迅速发展的过程中，wifi技术在频谱资源的应用方面较蜂窝技术表现出更加显的优势，继而促进了网络应用水平的提高。此外，D2D服务在系统中的应用能够促进移动节能设备装卸方法的改进，实现节能方案的调整与优化，最大化频谱效率，从而提高对电池能量消耗的控制水平。
25G移动通信网络节能减排技术
2.1网络规划
5G建网初期覆盖场景主要还是密集城区、市区等重点、热点区域，站址获取难度非常大。同时，因为5G无线采用高频段进行覆盖，站址密度非常大。因此，网络规划期应该充分考虑对市政路灯杆、监控杆、电力塔、建筑外立面等社会资源的利用，打造“宏微协同、室内外结合”的立体异构网。5G时代微站将在“宏微协同”的网络结构中作为业务承载的主体，成为网络的重要组成部分。在网络规划和设计过程中，需要考虑“多样化”的覆盖手段进行区域化网格设计。包含两方面内容：（1）区域细分：通过细分区域进行宏微、室内外协同覆盖分析，对原有系统进行整体覆盖分析。（2）精准定位：区域化宏微、室内外协同设计。先多系统协同规划、协同设计，再覆盖预测、对比调整。
2.2设备选型
设备选型主要从两方面着手：
2.2.1精细化设备选型
根据覆盖区域大小，合理选择不同增益的射频单元设备，做到精细化设计。主要是结合覆盖场景，根据覆盖半径需求，精细化设备选型，降低设备整体投资。
2.2.2多系统设备共享
在5G建设初期，5G系统设备不能与2G/3G/4G共用物理设备（如AAU）。设备厂家需积极开发具有共享功能的基站设备产品，目前部分设备厂家已经在积极研发相关设备。随着5G基站硬件的不断改进，以及通过软件化和智能优化，随着时间推移，5G能效将逐渐提升。
2.3电源配套设计
电源配套设计方面的节能减排，主要从电力引入、开关电源、蓄电池、空调、机房等方面着手。
2.3.1电力引入
首先，密集城区、市区市电引入难度很大，可以根据具体覆盖场景采用“集群供电”模式结合高压直流远供或交流远供，实现集群供电（1带N），解决电力引入难题，实现节能降耗。“集群供电”主要应用于“线覆盖场景”（如道路、街道、隧道等）及“面覆盖场景”（如高层/低层住宅区、商业街区、工业园区、校园、景区等）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆“集群供电”可以满足大多数5G覆盖场景的供电及备电需求。其次，在具备条件的基站采用新能源供电与市电结合的方式，降低市电改造费用及运营成本。“站点叠光”、梯次电池“削峰填谷”都是非常实用的方式。
2.3.2开关电源
在自动休眠的基础上，使用新型高效整流模块，提高电源使用效率。可以采用直流升压模式，将常规-48V升压至-57V，减少线路上的损耗，减小供电电缆线径，可实现效率提升10%以上。相对于-48V直流升压方案，其好处主要体现在以下几个方面：（1）在负载一定、线径一定的情况下，升压方案可以降低线损，提升供电距离。（2）在负载一定、供电距离一定的情况下，可以减小电力电缆线径，降低供电线路的投资建设成本。（3）在供电距离一定、电力电缆线径一定的情况下，可以承载更大的负载。对于5G设备替代2G/3G/4G设备时，升压方案就可以支持原有电缆利旧（非100%场景，需根据具体项目核算确定），从而可以大幅降低施工成本，提升建站效率。
2.4蓄电池
采用铁锂电池（含梯次电池）进行储能，提升基站备电能力。由于铁锂电池在环境适应性、储能密度、循环寿命等方面都优于铅酸电池，因此，可利用铁锂电池实现削峰填谷，降低基站的能源消耗成本。另外，创新性试用超级电容、燃料电池等新技术、新产品，也可以实现节能减排。
2.5空调
在环境条件较好的区域使用新风一体化空调设备，减少对传统压缩机制冷空调的依赖，降低电力消耗。新风一体化空调没有室外机，不仅能够实现对室外自然冷源的利用，还能够彻底解决空调室外机被盗的问题。利用空调远程智能遥控，结合动力环境监控系统，可实现对空调设备启停的自动化远程智能控制。在机房室内温度达到设定温度的情况下，或者在春、秋季节机房温度相对恒定无需制冷的情况下，可以远程关停空调设备，减少空调的耗电。同时，还能减少因人工关停空调所需要的人员上站而产生的维护费用。
2.6滤波器组多载波技术
5G网络中的主要技术问题要消除干扰以及提高频谱的利用率，滤波器组多载波技术则为现阶段5G技术体系中的一种高效能的载波技术手段，该技术具有计算效率高、技术操作原理简单等特点，因此得到了全面普及与应用，以此促进系统高频谱应用水平。滤波器组多载波技术的具体性能情况是通过原型和调制滤波器两种设计方案来决定的，继而改变滤波器的长度参数使其符合系统硬件运行以及工作频率等方面的设计需求，降低复杂度。
2.7自组织网络技术
5G网络云计算体系当中建立了比较复杂的无线传输系统与网络结构，为了确保其运行效率，需设置智能化水平更高的网络，同时对于网络自组织的要求标准也更为严格。因此，5G网络系统中一定要设置性能搞搞的自动配置与维护系统，促进网络拓扑结构、负载均衡、移动性等各方面性能的有效改善。对相关配置的协调性与抗干扰水平进行优化，确保整个网络系统的低功率性节点稳定性。同时，对网络动态部署技术加以调整和完善，提高系统对各种业务环境当中动态变化情况的适应性。此外，还可以有效保障通信服务中功能模块的平滑切换处理，完善智能化无线回传网络结构功能，有效解决大规模、结构复杂的系统设计漏洞及弊端问题。
结束语
随着移动互联网和物联网的驱动，5G已成为电信行业的下一个重大机会点。在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约80%的能耗来自广泛分布的基站。有统计显示，基站站点能耗费用（电费）占到网络运营成本的16%之多。为优化成本结构和促进社会效益，针对基站站点的节能减排已成运营商的一大努力目标。
参考文献：
[1]崔玉柱，沙巍.5G移动网络绿色通信的相关关键技术[J].电子技术与软件工程，2018（17）：43.
[2]廉世杰.5G网络下移动云计算节能措施研究[J].数字通信世界，2018（09）：46.
[3]罗晓哲.5G网络下移动云计算节能对策[J].中国新通信，2018，20（13）：142.
[4]仝宗健.5G超密集网络中基于流量地图的基站节能算法[D].北京邮电大学，2018.
论文作者:徐波,时磊,张继云
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：网络论文; 基站论文; 设备论文; 节能论文; 系统论文; 技术论文; 频谱论文; 《基层建设》2019年第20期论文;