5G时代基站两大场景节能方案的应用研究

汪金萍

【摘要】    5G时代基站两大场景节能方案应用，需要从技术特点、技术问题两个层面做好分析，充分掌握5G时代基站节能基本策略，以期，推动5G时代基站两大场景节能方案推广应用，切实强化5G技术应用水平。

【关键词】    5G时代    场景    节能方案    应用

引言

现今，5G技术发展普及，为部分行业发展提供新的机遇。为更好保证5G技术应用有效性、稳定性，做好5G基站两大场景节能方案应用，有助于更好降低5G基站运营、维护成本，对于提高5G技术应用水平及加速技术普及具有一定帮助。

一、5G时代核心技术应用的主导性优势

1.1提高移动互联网体系信息传输效率

5G技术在信号传输速率、信息吞吐容量等诸多方面具有基础优势。不同于4G技术应用发展，5G技术在数据带宽方面呈现几何式提升，由于采用毫米波与厘米波两种信号传输模式，使5G技术在信号延迟方面相对较低，可以有效弥补4G技术应用不足。

例如，5G技术支持500公里每小时高速移动，而4G技术则仅支持350公里每小时移动速度，因此，在高铁等高速运载交通工具上，5G技术相比4G技术更为稳定，给予用户使用体验相对更好。正是由于5G技术在稳定、高效进行数据信息传导与处理，使5G技术可以在各个领域得以广泛运用，极大提高社会生产力水平，解决4G网络时代移动网络技术应用存在部分基础问题，为未来阶段移动网络传输效率全面提高夯实技术基础，从根本上构建5G技术应用发展新生态。

1.2完善物联网技术应用体系

5G技术信息传输延迟相对较低，可以在滿足用户日常网络使用需求同时，实现多平台、多体系服务对接，从而，有效助力物联网技术应用发展。早期阶段，自动驾驶技术开发，部分依赖于集成单一系统设备人工智能，但由于初期阶段型号传输速率相对较低，导致早期阶段自动驾驶技术适用范围较小，无法在当代技术条件下实现广泛普及。

而5G技术应用，则能有效解决信息传输速度及延迟问题，提高自动驾驶技术发展水平，弥补自动驾驶技术内容缺失。

正是由于5G技术在降低信息传输延迟方面具有实际优势，使其在自动驾驶、远程控制等多个方面均能广泛运用，对于我国建立物联网信息技术体系创造良好技术条件，有效填补我国在信息技术开发应用方面空白，为未来物联网技术应用发展做好充分铺垫。

二、5G时代基站建设及技术发展面临问题

2.1 5G信号传导范围不足

5G技术应用开发初期阶段，5G技术主要采用毫米波进行信息传输，虽然在信息吞吐量及信号传递速度方面与4G相比具有更多优势。但毫米波信号传输仍然存在一定的弱点，即在信号对障碍物穿透率方面有所不足，面对建筑物相对密集城区，5G信号传输范围较小，无法基于单一基站设备使用，实现大范围信号覆盖。而以华为集团为主导技术研发团队，改变对5G技术研发技术方向，从毫米波技术应用向厘米波技术开发进行递进，一定程度解决5G信号传输范围及覆盖范围不足问题。

虽然采用厘米波信号传导模式，进一步解决5G信号穿透性不足问题，但相比于4G技术而言，5G技术在信号穿透性方面技术优势并不明显，部分地区采用叠加高频段信号天线及增加基站设备方法解决这一问题，使5G基站信号穿透性不足问题得以初步解决。

2.2 5G技术资源应用成本过高

从本质上来说，采用增加高频段信号天线及增加硬件设备方法解决5G信息穿透性不足问题，可以一定程度弥补5G技术应用部分不足，但是同时也衍生出另一问题，即5G信号基站基础能耗呈现高速增长，能耗比无法达到相对平衡阶段。

在5G技术开发早期阶段，部分基站设备实际功耗仅为1200W左右，而当前我国主要5G基站设备，大部分基站功耗可以达到3000W以上。基站总体功耗指数增加，进一步提高5G基站应用、维护成本。

2018年，我国三大运营商在基站用电方面支出电费高达200亿元以上，该数据仅是基于3G、4G少量5G基站用电总和进行计算，若以5G基站现有功耗指数进行计算，将当前3G/4G基站均转换为5G基站，则三大运营商用电费用将达到2018年用电总和10倍以上，用电费用可达到2000亿元。

由此可知，加强5G时代基站节能技术应用直观重要，不仅是降低能源消耗重要路径，同时也控制5G技术应用成本及提高5G技术应用普及能力重要策略。

三、当前5G时代基站节能主要方式

目前，我国5G基站节能主要采取设备智能休眠及人工智能协同控制两种模式。5G基站智能休眠，先要根据周边地区5G网络宽带使用总量进行运算，结合数据信息上限设定数据临界值，若在某一时间段5G基站网络带宽使用量无法达到临界值，则5G基站设备可以自行关闭部分信号通道，并降低5G基站网络使用带宽总量，使其能根据5G信号使用强度自行调整。这一方式虽然可以一定程度降低5G基站能耗，但却容易对5G用户设备使用体验造成影响。采用人工智能进行协同管理，是利用运营商终端服务器与基站设备进行连接，利用远程控制方法由人工智能设备自行控制5G基站使用带宽，根据某一区域5G使用频次、用户使用时长等，合理的规划5G基站使用效能，进一步避免不必要能源损耗。该方式虽然在控制能耗方法，可以最大限度保持用户使用体验及基站节能有效平衡，但人工智能技术应用投入相对较高，5G基站节能资源，需要再次投入到人工智能设备维护及管理等诸多方面，对于推动5G基站节能良性发展无法起到积极作用。

为此，未来阶段5G时代基站节能技术应用，需要从两大场景节能角度加以实现，进一步完善5G基站节能技术应用体系，解决当前阶段5G基站节能难题，有效弥补5G基站节能处理不足，为后续阶段5G技术应用广泛普及做好充分技术铺垫。

四、5G时代基站两大场景节能方案及策略应用

4.1 加强Small cells技术广泛普及与应用

（1）Small cells技术概念

Small cells技术是一种小型化基站设备，信号发射功率相对较低。不同于传统意义上5G基站设备应用，Small cells技术集成5G技术应用多种优势，并能在现有技术条件下，实现对G5基站多功能应用。传统5G基站技术应用，沿用4G技术基础模版，即采用设备外挂及平台架设方式进行使用，而基于Small cells技术进行5G基站建设，则可将基站使用分为家用基站、室外基站、企业基站等多种基站应用模式，根据5G网络使用需求，不同基站种类也可对基站使用频段、使用宽带等进行调整，在提高5G技术覆盖使用效果的同时，建立完善5G信号应用体系，并在进一步满足多元化5G使用需求过程中降低设备使用能耗，提高5G技术应用综合水平。

（2）Small cells技术特点

Small cells技术应用特点主要有两个方面。

第一是实现对5G信号立体化传输，降低空间环境对5G信号传输限制，使5G信号传输效果大幅提高。除此之外，Small cells技术对5G基站小型化处理，使其可以提高基站安装适用范围，在居民居住区、城区绿化带、城区街道及施工作业场地等，均可进行5G基站安装，使5G基站在不同环境下均可发挥网络传输优势，弥补傳统5G基站技术应用不足。

第二，是有效实现对基站能耗的控制。Small Cell技术应用提高5G基站信号接收范围，在信号处理及数据资源处理方面，Small Cell技术应用相比于传统5G技术更有优势，可以根据5G基站设备对移动网络设备、PC终端设备等对网络传输需求，自行调整基站使用功效，避免不必要能源消耗。

另外，由于Small cells的5G基站设备体积相对较小，对电量使用需求也相对更低，在功耗控制与节能处理方面技术优势更为明显。

4.2完善Massive MIMO技术应用体系

Massive MIMO技术主要优势在于提高信号资源空间利用率，与Small cells技术不同的是，Massive MIMO技术主要是在输出端口上控制能源消耗，Small cells技术则是在输入端口实现节能处理。两者在技术优势及技术特点上完全不同。我国对Massive MIMO技术开发起步相对较早，主要运营商在5G基站建设及技术应用方面，已将Massive MIMO技术作为控制能耗主要方式。

但由于我国对于Massive MIMO技术研究不够深入，Massive MIMO技术开发仍具有一定技术潜力。因此，在未来阶段，我国5G基站节能控制，需要在Massive MIMO技术开发方面适当做好一定技术优化，进一步完善Massive MIMO技术体系，提高Massive MIMO技术应用能力，为未来阶段更好发挥Massive MIMO技术优势及强化Massive MIMO技术在5G基站节能方面应用有效性奠定坚实基础。

4.3强化5G基站硬件设备技术优化

在芯片制造方面进行节能优化，将是未来阶段5G基站节能重要构成。现阶段，我国在微电子领域芯片制造技术水平总体相对良好，但对微电子尖端技术掌握，仍然需要从技术研发上做好进一步突破。未来5G基站制造与应用，需要力求提高5G基站电子芯片制程工艺，降低5G基站电子芯片及电路设备基本能耗，控制5G基站能源应用，提高5G基站总体能耗比，为未来阶段5G时代基站两大场景节能方案完善充分助力。

五、结语

综上所述，5G时代基站两大场景技能方案应用，有助于更好提高5G技术应用普及发展水平，对控制5G基站运营、维护成本具有重要意义，可以从根本上解决5G基站建设维护部分问题，为5G技术多元化发展夯实基础。

参  考  文  献

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