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运营商5G基站智能节能用电解决方案
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当今城市里,4G基站的间隔有的不足300米,但由于5G采用的是更高频率,单站覆盖的范围更小,要实现更好更全的覆盖,就需要更密更多的基站。预计到2024年,5G小基站的部数量将超过4G小基站;到2025年,得到商用部署的5G小基站将达到1310万个,占到全球所有现网小基站的三分之一以上。

2020年底,我国5G网络用户数正式突破1.6亿,全国已建成5G基站数量72万个,据悉,我国在2021年将继续加大5G网络的建设,力争在2021年年底我国5G网络实现全国范围县级以上地区单位的全覆盖。同时,个别地区实现重点农村和乡镇的5G覆盖。

另一方面,5G基站的功耗也在增加,5G单站功耗是4G单站的2.5~3.5倍,有源天线单元的功耗增加是5G基站功耗增加的主要原因。目前,单站满载功率近3700W,需对现网电源、配套进行提前扩容。也就是说,由于5G基站功耗的进一步增大,使得运营商需要对当前几乎所有的机房用电系统进行改造,进以保证电力供给,再加上近年来占据着运营商网络维护成本20%左右的电费支出,毫无疑问,电力成本问题将成为运营商5G网络投资的巨大压力。

如何节能降耗?

降低5G基站的功耗的方案主要有:设备级节能、站点级节能和网络级节能,在这3种方案种,最具有可操作性,可以起到立竿见影效果的手段就是“站点级节能”。

站点级节能的基础型节能技术主要通过“亚帧关断”、“通道关断”和“深度休眠来关闭部分射频通道”,从而达到一定的节能效果,具体的技术手端及能效节约效果如下:

1.亚帧关断

在低负荷场景中,通过基站监测平台检测到下行亚帧无数据发送时,关闭功率放大器等射频硬件,降低静态功耗,微秒之间即可生效节能动作。实验室测试显示整机功耗可降低10%左右。

2.通道关闭

室外宏站通过关闭(或休眠)部分发射射频的通道,达到降低功耗的目的。此功能主要部署了64通道、32通道的宏基站区域,实验室测试可节省约15%能耗。

3.深度休眠

适用于5G负荷不高的场景或时段,指基站关闭AAU(有源天线单元)功放、绝大部分射频及数字通路,只保留最基本的数字接口电路,使AAU(有源天线单元)进入深度休眠状态,达到最大的降低功耗结果。

4.微站关断

是指在深度休眠基础上,通过优化网管告警流程和远程操控,进一步下电关断AAU(有源天线单元),由宏基站承载全部业务量,以节省能耗,实现零业务零功耗。

效果总结:

通过手段13的基础型节能技术,可节省基站能耗30%70%,而通过手段4微站关断可节省能耗100%,实现最大化的能耗节约效果。

应对策略

目前,多家两大运营商也纷纷宣布“智能化关闭5G基站”,即以在“高峰时间开启,在低谷时间关闭休眠”的形式来运行,以达到省电的效果。

运营商5G基站智慧节能解决方案的主要功能

智能断路器自带多种通讯接口实现与运营商的端站数据采集器(FSU),实现统一管理;

实时电能数据上传功能,节能效果直观体现;

定时通断电功能,提高运维效率,减少运维成本;

过流、短路等十余项用电安全预警,在基站设备开启瞬间与运行期间确保用电安全。

智慧云断路器支持基站外市电供电及油机发电状态(有/无)的检测功能,助力其实现精细化按需用能,通过定时开合闸、远程控制开合闸,达到节能降耗的目的,从而降低设备用电,减少运营商的电费支出成本。

解决方案的核心优势

智慧云断路器,具有标准的TCP/IP接口、RS485接口,并基于通用协议研制开发,支持接入运营商的端站数据采集器(FSU),同时也支持通过4G、NB-IoT网络接入运营商端平台,与运营商并肩共同打造5G基站节能新局面。

节能效果展望

执行节能策略关断/启用后,可以大大节省基站功耗,据相关数据计算,空载状态下全时段开启有源天线单元(可以理解为大功率天线)深度休眠功能后,一个有源天线单元平均每天可节省电费4元,一个基站普遍按3个有源天线单元布设,一天就能节省12元。按当前共建设5G基站40万个来算,一天就能节省480万元,一年至少17.5亿。而随着建设规模段性推进,后续的成本节省会越来越可观。

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