5G時代基站兩大場景節能方案的應用研究

汪金萍

【摘要】? ? 5G時代基站兩大場景節能方案應用，需要從技術特點、技術問題兩個層面做好分析，充分掌握5G時代基站節能基本策略，以期，推動5G時代基站兩大場景節能方案推廣應用，切實強化5G技術應用水平。

【關鍵詞】? ? 5G時代? ? 場景? ? 節能方案? ? 應用

引言

現今，5G技術發展普及，為部分行業發展提供新的機遇。為更好保證5G技術應用有效性、穩定性，做好5G基站兩大場景節能方案應用，有助于更好降低5G基站運營、維護成本，對于提高5G技術應用水平及加速技術普及具有一定幫助。

一、5G時代核心技術應用的主導性優勢

1.1提高移動互聯網體系信息傳輸效率

5G技術在信號傳輸速率、信息吞吐容量等諸多方面具有基礎優勢。不同于4G技術應用發展，5G技術在數據帶寬方面呈現幾何式提升，由于采用毫米波與厘米波兩種信號傳輸模式，使5G技術在信號延遲方面相對較低，可以有效彌補4G技術應用不足。

例如，5G技術支持500公里每小時高速移動，而4G技術則僅支持350公里每小時移動速度，因此，在高鐵等高速運載交通工具上，5G技術相比4G技術更為穩定，給予用戶使用體驗相對更好。正是由于5G技術在穩定、高效進行數據信息傳導與處理，使5G技術可以在各個領域得以廣泛運用，極大提高社會生產力水平，解決4G網絡時代移動網絡技術應用存在部分基礎問題，為未來階段移動網絡傳輸效率全面提高夯實技術基礎，從根本上構建5G技術應用發展新生態。

1.2完善物聯網技術應用體系

5G技術信息傳輸延遲相對較低，可以在滿足用戶日常網絡使用需求同時，實現多平臺、多體系服務對接，從而，有效助力物聯網技術應用發展。早期階段，自動駕駛技術開發，部分依賴于集成單一系統設備人工智能，但由于初期階段型號傳輸速率相對較低，導致早期階段自動駕駛技術適用范圍較小，無法在當代技術條件下實現廣泛普及。

而5G技術應用，則能有效解決信息傳輸速度及延遲問題，提高自動駕駛技術發展水平，彌補自動駕駛技術內容缺失。

正是由于5G技術在降低信息傳輸延遲方面具有實際優勢，使其在自動駕駛、遠程控制等多個方面均能廣泛運用，對于我國建立物聯網信息技術體系創造良好技術條件，有效填補我國在信息技術開發應用方面空白，為未來物聯網技術應用發展做好充分鋪墊。

二、5G時代基站建設及技術發展面臨問題

2.1 5G信號傳導范圍不足

5G技術應用開發初期階段，5G技術主要采用毫米波進行信息傳輸，雖然在信息吞吐量及信號傳遞速度方面與4G相比具有更多優勢。但毫米波信號傳輸仍然存在一定的弱點，即在信號對障礙物穿透率方面有所不足，面對建筑物相對密集城區，5G信號傳輸范圍較小，無法基于單一基站設備使用，實現大范圍信號覆蓋。而以華為集團為主導技術研發團隊，改變對5G技術研發技術方向，從毫米波技術應用向厘米波技術開發進行遞進，一定程度解決5G信號傳輸范圍及覆蓋范圍不足問題。

雖然采用厘米波信號傳導模式，進一步解決5G信號穿透性不足問題，但相比于4G技術而言，5G技術在信號穿透性方面技術優勢并不明顯，部分地區采用疊加高頻段信號天線及增加基站設備方法解決這一問題，使5G基站信號穿透性不足問題得以初步解決。

2.2 5G技術資源應用成本過高

從本質上來說，采用增加高頻段信號天線及增加硬件設備方法解決5G信息穿透性不足問題，可以一定程度彌補5G技術應用部分不足，但是同時也衍生出另一問題，即5G信號基站基礎能耗呈現高速增長，能耗比無法達到相對平衡階段。

在5G技術開發早期階段，部分基站設備實際功耗僅為1200W左右，而當前我國主要5G基站設備，大部分基站功耗可以達到3000W以上。基站總體功耗指數增加，進一步提高5G基站應用、維護成本。

2018年，我國三大運營商在基站用電方面支出電費高達200億元以上，該數據僅是基于3G、4G少量5G基站用電總和進行計算，若以5G基站現有功耗指數進行計算，將當前3G/4G基站均轉換為5G基站，則三大運營商用電費用將達到2018年用電總和10倍以上，用電費用可達到2000億元。

由此可知，加強5G時代基站節能技術應用直觀重要，不僅是降低能源消耗重要路徑，同時也控制5G技術應用成本及提高5G技術應用普及能力重要策略。

三、當前5G時代基站節能主要方式

目前，我國5G基站節能主要采取設備智能休眠及人工智能協同控制兩種模式。5G基站智能休眠，先要根據周邊地區5G網絡寬帶使用總量進行運算，結合數據信息上限設定數據臨界值，若在某一時間段5G基站網絡帶寬使用量無法達到臨界值，則5G基站設備可以自行關閉部分信號通道，并降低5G基站網絡使用帶寬總量，使其能根據5G信號使用強度自行調整。這一方式雖然可以一定程度降低5G基站能耗，但卻容易對5G用戶設備使用體驗造成影響。采用人工智能進行協同管理，是利用運營商終端服務器與基站設備進行連接，利用遠程控制方法由人工智能設備自行控制5G基站使用帶寬，根據某一區域5G使用頻次、用戶使用時長等，合理的規劃5G基站使用效能，進一步避免不必要能源損耗。該方式雖然在控制能耗方法，可以最大限度保持用戶使用體驗及基站節能有效平衡，但人工智能技術應用投入相對較高，5G基站節能資源，需要再次投入到人工智能設備維護及管理等諸多方面，對于推動5G基站節能良性發展無法起到積極作用。

為此，未來階段5G時代基站節能技術應用，需要從兩大場景節能角度加以實現，進一步完善5G基站節能技術應用體系，解決當前階段5G基站節能難題，有效彌補5G基站節能處理不足，為后續階段5G技術應用廣泛普及做好充分技術鋪墊。

四、5G時代基站兩大場景節能方案及策略應用

4.1 加強Small cells技術廣泛普及與應用

（1）Small cells技術概念

Small cells技術是一種小型化基站設備，信號發射功率相對較低。不同于傳統意義上5G基站設備應用，Small cells技術集成5G技術應用多種優勢，并能在現有技術條件下，實現對G5基站多功能應用。傳統5G基站技術應用，沿用4G技術基礎模版，即采用設備外掛及平臺架設方式進行使用，而基于Small cells技術進行5G基站建設，則可將基站使用分為家用基站、室外基站、企業基站等多種基站應用模式，根據5G網絡使用需求，不同基站種類也可對基站使用頻段、使用寬帶等進行調整，在提高5G技術覆蓋使用效果的同時，建立完善5G信號應用體系，并在進一步滿足多元化5G使用需求過程中降低設備使用能耗，提高5G技術應用綜合水平。

（2）Small cells技術特點

Small cells技術應用特點主要有兩個方面。

第一是實現對5G信號立體化傳輸，降低空間環境對5G信號傳輸限制，使5G信號傳輸效果大幅提高。除此之外，Small cells技術對5G基站小型化處理，使其可以提高基站安裝適用范圍，在居民居住區、城區綠化帶、城區街道及施工作業場地等，均可進行5G基站安裝，使5G基站在不同環境下均可發揮網絡傳輸優勢，彌補傳統5G基站技術應用不足。

第二，是有效實現對基站能耗的控制。Small Cell技術應用提高5G基站信號接收范圍，在信號處理及數據資源處理方面，Small Cell技術應用相比于傳統5G技術更有優勢，可以根據5G基站設備對移動網絡設備、PC終端設備等對網絡傳輸需求，自行調整基站使用功效，避免不必要能源消耗。

另外，由于Small cells的5G基站設備體積相對較小，對電量使用需求也相對更低，在功耗控制與節能處理方面技術優勢更為明顯。

4.2完善Massive MIMO技術應用體系

Massive MIMO技術主要優勢在于提高信號資源空間利用率，與Small cells技術不同的是，Massive MIMO技術主要是在輸出端口上控制能源消耗，Small cells技術則是在輸入端口實現節能處理。兩者在技術優勢及技術特點上完全不同。我國對Massive MIMO技術開發起步相對較早，主要運營商在5G基站建設及技術應用方面，已將Massive MIMO技術作為控制能耗主要方式。

但由于我國對于Massive MIMO技術研究不夠深入，Massive MIMO技術開發仍具有一定技術潛力。因此，在未來階段，我國5G基站節能控制，需要在Massive MIMO技術開發方面適當做好一定技術優化，進一步完善Massive MIMO技術體系，提高Massive MIMO技術應用能力，為未來階段更好發揮Massive MIMO技術優勢及強化Massive MIMO技術在5G基站節能方面應用有效性奠定堅實基礎。

4.3強化5G基站硬件設備技術優化

在芯片制造方面進行節能優化，將是未來階段5G基站節能重要構成。現階段，我國在微電子領域芯片制造技術水平總體相對良好，但對微電子尖端技術掌握，仍然需要從技術研發上做好進一步突破。未來5G基站制造與應用，需要力求提高5G基站電子芯片制程工藝，降低5G基站電子芯片及電路設備基本能耗，控制5G基站能源應用，提高5G基站總體能耗比，為未來階段5G時代基站兩大場景節能方案完善充分助力。

五、結語

綜上所述，5G時代基站兩大場景技能方案應用，有助于更好提高5G技術應用普及發展水平，對控制5G基站運營、維護成本具有重要意義，可以從根本上解決5G基站建設維護部分問題，為5G技術多元化發展夯實基礎。

參? 考? 文? 獻

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