摘要：本文分析了5G基站耗電量情況,，研究了通信基站耗電量來(lái)源,，提出了耗電量控制對(duì)策，對(duì)提高5G基站的運(yùn)營(yíng)水平具有重要的指導(dǎo)意義,。

 

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信基站; 霍爾傳感器; 電力儀表;節(jié)能方案;

 

　　5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率,、安全性都更高，這是傳統(tǒng)的2G,、3G和4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所難以達(dá)到的,，在信息時(shí)代到來(lái)以后，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸量,、傳輸速率等都提出了越來(lái)越高的要求和標(biāo)準(zhǔn),，正是因?yàn)檫@種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求，刺激了我國(guó)5G技術(shù)的發(fā)展,。近年來(lái),，我國(guó)的5G技術(shù)發(fā)展迅猛，為推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋,，5G基站的建設(shè)數(shù)量急劇增加,，但因?yàn)?G基站的建設(shè)特殊性，導(dǎo)致基站運(yùn)行時(shí),，很多設(shè)備設(shè)施都伴隨著耗電量大的特點(diǎn),，難以實(shí)現(xiàn)基站節(jié)能目標(biāo),。因此，5G基站中的耗電量控制尤為重要,。

　　伴隨著信息技術(shù)的日漸進(jìn)步,，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為了信息通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，完善了我國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。與傳統(tǒng)的信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比,，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)符合信息時(shí)代的發(fā)展特點(diǎn)和要求，具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì),。

　　1.1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是時(shí)代發(fā)展的必然需求

　　5G技術(shù)是信息時(shí)代的技術(shù)產(chǎn)物,，5G技術(shù)的推廣符合時(shí)代發(fā)展要求，尤其是在當(dāng)下智慧城市建設(shè)時(shí),，5G技術(shù)是*的技術(shù),。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信不再局限于人與人之間,，還可以實(shí)現(xiàn)人與物,、物與物之間，尤其是物聯(lián)網(wǎng)形成以后,，信息傳輸和交流更為便捷,，突破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制。

　　1.2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)性

　　傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在著較大的技術(shù)局限性,，而5G技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸總量大,、速度高，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生的能源消耗非常小,，正是因?yàn)槿绱?，在生產(chǎn)生活中的5G技術(shù)應(yīng)用，可以給人們提供更為良好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn),，不僅提高了網(wǎng)絡(luò)體系的應(yīng)用價(jià)值,，更是節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。

　　1.3 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)性

　　隨著人們生產(chǎn)生活中對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依賴性有所增強(qiáng),，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面逐步擴(kuò)大,，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)已然成為了*的技術(shù)。5G技術(shù)具有泛在網(wǎng)特性,，相關(guān)領(lǐng)域在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用時(shí),，可以逐步在此基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和覆蓋范圍的擴(kuò)展，也就可以滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求,。

 

　　2.1 5G基站相關(guān)設(shè)備重量大

　　當(dāng)下我國(guó)的5G網(wǎng)絡(luò)并未*覆蓋,，大部分還是以4G網(wǎng)絡(luò)為主,，5G基站與4G基站相比,，為滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求,，在基站內(nèi)配備的是更大規(guī)模、功能更強(qiáng)的設(shè)備,。根據(jù)當(dāng)下我國(guó)5G基站的建設(shè)情況,，AUU設(shè)備是其中的重要構(gòu)成，此設(shè)備的重量達(dá)到了40kg左右,，而4G基站中的AUU設(shè)備,，其重量?jī)H僅為15kg[1]。此外,，5G基站中的CU/DU設(shè)備,，其重量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了4G基站同種設(shè)備的重量。正是因?yàn)榛局懈鞣N設(shè)備的體積龐大,、重量偏重,，使得在基站設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)時(shí)應(yīng)注重能耗管理。

　　2.2 5G基站其基站建設(shè)的耗能更高

　　5G基站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中的能耗偏高,，根據(jù)當(dāng)下我國(guó)5G基站的建設(shè)現(xiàn)狀,，以不同設(shè)備提供廠商所提供的A、B,、C三種CU/DU合設(shè)以及AUU設(shè)備來(lái)分析,，CU/DU合設(shè)的典型功耗一般保持在315～900W范圍內(nèi)，而4G基站的CU/DU合設(shè)典型功能保持在145W左右,，因此,，CU/DU合設(shè)的能耗中，5G基站的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于4G基站能耗[2],。同樣,，AUU設(shè)備中，5G基站的設(shè)備能耗也同樣較高,，保持在700～1000W之間,，整個(gè)的運(yùn)行過(guò)程中。因此,，我國(guó)5G基站建設(shè)中,，設(shè)備能耗是4G基站能耗的幾倍甚至數(shù)十倍。

　　2.3 5G基站建設(shè)的費(fèi)用提升

　　5G技術(shù)的先進(jìn)性較強(qiáng),，正是因?yàn)槿绱?，?G基站的建設(shè)過(guò)程中，為滿足其服務(wù)需求,，往往需加大在技術(shù),、設(shè)備等方面的投入，也就同步增加了5G基站的建設(shè)費(fèi)用,。比如,，在部分5G基站建設(shè)時(shí),，為提升基站功能，一般會(huì)通過(guò)增加纖芯來(lái)提高傳輸?shù)男?，還需同步配備高性能的鐵塔,，做好對(duì)外電和其他配套設(shè)備設(shè)施的改造，5G基站建設(shè)方面的資金投入總量較多,。

 

　　結(jié)合工信部相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo),，在2019年全過(guò)程通信業(yè)務(wù)總量的增長(zhǎng)速度明顯，在5G基站建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面取得了成就,，部分地區(qū)已然開(kāi)始了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用,。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在2019年年末,，我國(guó)5G基站的建設(shè)總數(shù)已經(jīng)超過(guò)了13萬(wàn),，國(guó)內(nèi)5G手機(jī)的銷售總量、業(yè)務(wù)也都逐年增加,。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,，基站是其中的重要構(gòu)成，整個(gè)基站運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中,，電能消耗量是非常大的,，比如，以某地區(qū)鐵塔來(lái)看,，通信基站電費(fèi)支出占據(jù)了總營(yíng)業(yè)收入的20%,，甚至有時(shí)該電費(fèi)支出高于公司利潤(rùn)。

　　5G基站內(nèi)包含的設(shè)備設(shè)施數(shù)量較多,，根據(jù)耗電量調(diào)查,，傳輸設(shè)備、基站主設(shè)備,、動(dòng)力配套設(shè)備,、環(huán)境溫度控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備,、照明設(shè)備等的耗電量都相對(duì)較高,，其中基站主設(shè)備、環(huán)境溫度控制設(shè)備的電能消耗量大,。

　　根據(jù)當(dāng)下5G基站的設(shè)備配備情況,，SDH、PTN,、PDH等均是主要的傳輸設(shè)備,，這些設(shè)備的配備和使用主要是為了在基站運(yùn)行的過(guò)程中保障數(shù)據(jù)的傳輸。結(jié)合這些設(shè)備運(yùn)行中的使用情況來(lái)看，這些傳輸設(shè)備的功率比較小,，一般在250W以內(nèi),，耗電量偏低；基站主設(shè)備同樣是基站設(shè)備中的重要構(gòu)成,，以BBU、AAU為主,，這些設(shè)備的存在是為了在基站運(yùn)行的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶數(shù)據(jù)的調(diào)制和收發(fā),，結(jié)合這些設(shè)備的運(yùn)行和使用情況，AAU的電能消耗高,。

　　在我國(guó)的設(shè)備市場(chǎng)上,，AAU設(shè)備廠家非常多，不同廠家所生產(chǎn)的AAU設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的能耗也有所區(qū)別,，當(dāng)前市場(chǎng)上的AAU設(shè)備生產(chǎn)廠家主要為華為,、摩托羅拉,、愛(ài)立信等，其中，華為的設(shè)備*是高的,，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行時(shí)的功耗分析，3臺(tái)AAU設(shè)備的能耗基本上保持在2.5k W左右,。從5G基站的總體運(yùn)行來(lái)看,，AAU主設(shè)備的耗電量占據(jù)了總耗電量的30%～40%之間，是主要的耗電量來(lái)源,。5G通信基站中同樣存在動(dòng)力配套設(shè)備如開(kāi)關(guān)電源,、蓄電池的配備，這些設(shè)備的使用可以在基站運(yùn)行的過(guò)程中,，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，為基站主設(shè)備、傳輸系統(tǒng),、其他設(shè)備等提供了足夠的電能資源,，在基站出現(xiàn)了異常斷電情況時(shí)，蓄電池可以作為備用電源使用,，保持基站的正常運(yùn)轉(zhuǎn),。在動(dòng)力配套系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，電能消耗來(lái)自于交流電向直流電轉(zhuǎn)換時(shí)的能耗,。結(jié)合運(yùn)行情況,，一些性能比較好的動(dòng)力配套系統(tǒng)在交流電向直流電轉(zhuǎn)換時(shí)的效率可以高達(dá)85%甚至90%以上，電能損耗相對(duì)較低,。蓄電池在充電和放電時(shí)才會(huì)存在一定的能耗,，且此能耗偏低，幾乎可以忽略不計(jì)。

　　

　　基站智慧用電云平臺(tái)通過(guò)對(duì)5G宏站和室分站點(diǎn)加裝交/直流智能監(jiān)控設(shè)備,、無(wú)線采集設(shè)備以及系統(tǒng)管理平臺(tái),，完成夜間無(wú)業(yè)務(wù)時(shí)段的下電操作，減少電能消耗,，降低運(yùn)營(yíng)成本支出,，以及提升通信設(shè)備供電線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)功能；系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)存儲(chǔ)的供電線路歷史電氣性能數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理,、匯總,、分析，找出故障原因,，給出解決建議對(duì)策,，減少后續(xù)同類故障的發(fā)生率，提升供電線路運(yùn)維管控能力,。

 

平臺(tái)架構(gòu)圖

　　Acrel Cloud-6000 5G基站電氣監(jiān)控云平臺(tái)軟件人機(jī)界面友好,，擁有數(shù)據(jù)匯總、系統(tǒng)體檢,、分析報(bào)告,、能耗統(tǒng)計(jì)、能耗報(bào)表等功能,。

　　顯示基站的設(shè)備詳情和設(shè)備在線失聯(lián)狀態(tài),；

　　顯示具體設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史曲線供查詢；

　　提供分合閘功能供用戶對(duì)儀表進(jìn)行操作,；

　　提供參數(shù)設(shè)置功能,，用戶能對(duì)儀表內(nèi)置的報(bào)警值和保護(hù)開(kāi)關(guān)等進(jìn)行操作。

　　對(duì)不同的基站設(shè)置不同的分合閘策略,，下發(fā)周期可以按照年~月~周~日來(lái)進(jìn)行選擇,，提供下發(fā)命令的日志供用戶進(jìn)行查詢。

　　對(duì)設(shè)備可以設(shè)置對(duì)應(yīng)的進(jìn)線和出線關(guān)系,，來(lái)對(duì)每一個(gè)基站的使用功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，可以分析基站的使用負(fù)載。從而可以分析不同區(qū)域的基站使用情況,。

　　對(duì)各個(gè)基站的溫度進(jìn)行設(shè)置,，當(dāng)溫度高于范圍內(nèi)，會(huì)開(kāi)啟空調(diào),，其實(shí)時(shí)間會(huì)關(guān)閉空調(diào),。

 

　　DTSD1352 - xSyD系列導(dǎo)軌式多回路電力儀表主要用于多個(gè)三相回路的全電參量測(cè)量可同時(shí)接入x個(gè)三相回路、y個(gè)單相回路的電流輸入,?？芍苯踊蜷g接測(cè)量電壓電流、功率、功率因數(shù),、相角,、不平衡度、諧波等參數(shù),。

　　具體功能如下：

　　●x路三相和y路單相回路全電參量測(cè)量,，電流互感器外置；

　　●監(jiān)測(cè)各相電壓/電流,、零序電流,、頻率；

　　●監(jiān)測(cè)各相功率,、總功率（有功,、無(wú)功,、視在）,；

　　●監(jiān)測(cè)各相功率因數(shù)、總功率因數(shù),；

　　●監(jiān)測(cè)電壓/電流相角,、電壓/電流不平衡度；

　　●監(jiān)測(cè)電壓,、電流總諧波及2-31分次諧波,；

　　●當(dāng)月和上月的電壓、電流,、功率極值記錄,；

　　●電流、功率需量和實(shí)時(shí)電流,、實(shí)時(shí)功率需量,；

　　●200條事件記錄，記錄DIDO的動(dòng)作情況,；

　　●支持過(guò)壓,、過(guò)流、斷相,、DI聯(lián)動(dòng)等報(bào)警輸出,；

　　●4時(shí)區(qū)14時(shí)段的費(fèi)率設(shè)置；

　　●四象限電能,，12個(gè)月復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì),；

　　●31天四象限和復(fù)費(fèi)率電能凍結(jié)，正反向電能計(jì)量,；

　　●兩路無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸入,、兩路開(kāi)關(guān)量輸出、RS485通訊；兩路有源開(kāi)關(guān)量輸入,，用于識(shí)別油機(jī)和市電接入,。

　　AMC16-DETT 基站直流電能計(jì)量模塊主要是針對(duì)有共享需求，且開(kāi)關(guān)電源無(wú)分用戶電量計(jì)量功能的基站而

　　設(shè)計(jì)的,。儀表可進(jìn)行六個(gè)回路的直流電的計(jì)量,，自帶電源給霍爾傳感器供電，同時(shí)可通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)零漂校準(zhǔn),，具有遙測(cè),、遙信、遙調(diào),、實(shí)時(shí)電量計(jì)量,、供電質(zhì)量異常告警、信息存儲(chǔ)及處理,、信息交互等功能,。直流電能計(jì)量模塊可計(jì)量三家運(yùn)營(yíng)商的直流用電量，提供基站節(jié)能詳細(xì)的數(shù)據(jù)依據(jù),，為直流配電設(shè)備提供可靠的分項(xiàng)計(jì)量解決方案,。

　　模塊具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口,采用 YD/T1363.3-2014協(xié)議，符合中國(guó)鐵塔有限公司 Q/ZTT2205-2017《基站直流電能計(jì)量模塊技術(shù)要求》相關(guān)技術(shù)要求,。

　　●監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)時(shí)間,、總電壓、輸出總電流,、總功率,、總電能、各分路電壓,、各分路電流,、各分路功率、各分路電能,；LED指示燈顯示,；RS485通訊

　　●計(jì)量：起動(dòng)電流：額定電壓下，計(jì)量模塊的負(fù)載電流值在不超過(guò)電流1%時(shí),，模塊啟動(dòng)潛動(dòng)電流：當(dāng)計(jì)量模塊的電流線路中無(wú)電流,，加于電壓線路上的電壓為額定值的85%～125%時(shí)，模塊計(jì)算器不應(yīng)有1個(gè)以上的數(shù)字變化,；

　　●報(bào)警：直流電壓輸出過(guò)低告警,、直流電壓輸出過(guò)高告警、一次下電告警,、模塊失壓告警,、計(jì)量支路錯(cuò)誤告警,、內(nèi)部程序錯(cuò)誤告警、時(shí)鐘錯(cuò)誤告警,、存儲(chǔ)器故障告警,、交流輸入停電告警；

　　●校時(shí)：支持廣播校時(shí),，可通過(guò)RS485通信接口對(duì)計(jì)量模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程校時(shí),；

　　●存儲(chǔ)：有歷史電能數(shù)據(jù)和歷史告警信息的存儲(chǔ)功能,，內(nèi)存為2MB,。

 

　　安科瑞5G基站配電解決方案,，通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)零漂校準(zhǔn),，具有遙測(cè)、遙信,、遙調(diào),、實(shí)時(shí)電量計(jì)量、供電質(zhì)量異常告警,、信息存儲(chǔ)及處理,、信息交互等功能,。為基站節(jié)能提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)依據(jù),，為直流、交流配電設(shè)備提供分項(xiàng)計(jì)量解決方案,。

 

[1] 焦安群,陳超,高宏亮,宋立臣.5G時(shí)代基站耗電量大的應(yīng)對(duì)策略.

[2]王鑫.中國(guó)鐵塔5G宏基站解決方案[J].信息通信,2020,214(10):239-241

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版

 

侯文莉，女,，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事新建5G基站配電的研發(fā)與應(yīng)用,。