5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望

本期專題MonthlyTopic5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望fGWirelessNetworkEnergySavingSystemLiHongwu，LüTing，LiFuchang，CaoGen(ChinaUnicomResearchInstitute，Beijing100048，China)摘要：矛盾，全面分析了5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，提出了5G節(jié)能技術(shù)體關(guān)鍵詞：系與能效評(píng)估體系，探討了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向，助力打造綠色、文章編號(hào)：1007-3043(2022)08-0006-06開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID)：andchallengesof5Gwirelessnetworkenergy-savingtechnology，putsforward5Genergy-savingtechnologysystemandrectionofwirelessnetworkenergysavingtechnolKeywords：temJ1概述達(dá)峰”“2060年前碳中和”的背景下，5G作為支撐未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和公共基礎(chǔ)設(shè)施，已成為國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的重用是關(guān)系新型基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)綠色高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。G收稿日期：2022-06-16整體能耗約250億kWh，碳排放超過(guò)1500萬(wàn)t。預(yù)計(jì)2020—2030年，5G基站數(shù)量將增長(zhǎng)9.6倍，能耗與碳排隨著全社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速和5G新基建的快速發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)的能耗與碳排放還將持續(xù)增長(zhǎng)。為了落實(shí)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略，滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)綠色低碳化發(fā)展的需要，有必要系統(tǒng)構(gòu)建5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)體系與評(píng)估體系，并前瞻性規(guī)劃節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向，持續(xù)提升5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能效水平，實(shí)現(xiàn)發(fā)展和環(huán)境的雙贏。25G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)2.15G節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀062022/08/DTPT5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望本期專題MonthlyTopic節(jié)能技術(shù)一直都是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，伴隨著通信技術(shù)的代際更替，基站節(jié)能技術(shù)也在不斷演進(jìn)。特別是在5G時(shí)代，由于通信技術(shù)與設(shè)備架構(gòu)的變革，5G基站的能耗激增為4G基站的3~5倍，對(duì)于基站節(jié)能技術(shù)的需求更加迫切?，F(xiàn)有的基站節(jié)能技術(shù)主要分為軟件節(jié)能與硬件節(jié)能2個(gè)方面。硬件節(jié)能方案主要通過(guò)優(yōu)化設(shè)備硬件設(shè)計(jì)、改進(jìn)生成工藝以及設(shè)備集成度等手段達(dá)到降低基站設(shè)備基礎(chǔ)能耗、提高設(shè)備能源利用率的目的。主要包括提高硬件平臺(tái)集成度，加快ASIC等高集成度器件替代FPGA等高功耗器件，加快半導(dǎo)體工藝更新?lián)Q代，加快新材料、新技術(shù)、新工藝等技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品應(yīng)用，優(yōu)化功放架構(gòu)，增強(qiáng)數(shù)字預(yù)失真算法，提高散熱能力等。軟件節(jié)能技術(shù)根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在時(shí)間、空間等分布特征，以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的變化，在保證預(yù)定指標(biāo)的前提下通過(guò)基站自身軟件功能設(shè)置，對(duì)硬件資源進(jìn)行合理使用，例如：采用關(guān)斷某些硬件器件或模塊，實(shí)現(xiàn)基站節(jié)能目標(biāo)。5G基站軟件節(jié)能技術(shù)主要包括符能等。硬件節(jié)能技術(shù)可以從本質(zhì)上提高基站設(shè)備的能效水平。隨著工藝水平與器件性能的提升，5G基站設(shè)備已經(jīng)歷了多輪平臺(tái)與技術(shù)迭代，硬件能效水平較5G的5G共享基站設(shè)備(單站S222)最大功耗已經(jīng)較2019年早期商用設(shè)備(單站S111)降低了15%。各類軟件節(jié)能技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于主流的5G基G網(wǎng)絡(luò)低負(fù)荷的場(chǎng)景下，通過(guò)不同程度的硬件關(guān)斷，可獲得10%以上的平均節(jié)能收益。2.2現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)的局限性5G基站硬件節(jié)能效果依賴于硬件產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況，伴隨廠商設(shè)備平臺(tái)迭代更新，設(shè)備功耗將逐步下降；但隨著5G商用發(fā)展，設(shè)備軟硬件平臺(tái)將趨于成熟，單純依靠硬件工藝與技術(shù)進(jìn)步所能帶來(lái)的能耗下降空間將越來(lái)越小。此外，由于硬件技術(shù)迭代需要較長(zhǎng)的周期，且主要應(yīng)用于增量設(shè)備，難以在存量網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用。對(duì)于存量基站設(shè)備，還需要利用軟件節(jié)能技術(shù)，充分挖掘現(xiàn)網(wǎng)的節(jié)能潛力。目前，5G基站設(shè)備級(jí)軟件節(jié)能技術(shù)比較成熟，具備規(guī)?；瘧?yīng)用條件。但是，現(xiàn)有技術(shù)一般根據(jù)業(yè)務(wù)的潮汐特點(diǎn)分時(shí)段關(guān)斷設(shè)備，主要面向單一設(shè)備，不能支持實(shí)時(shí)跨網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能管理，多種制式系統(tǒng)并存的場(chǎng)景，還需要從全網(wǎng)最優(yōu)的角度綜合考慮多制式協(xié)同的節(jié)能方案。智能化節(jié)能技術(shù)可突破傳統(tǒng)軟件節(jié)能的局限性，提升節(jié)能效果，但目前尚處于研發(fā)與試點(diǎn)應(yīng)用階段。考慮到未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展多樣性對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能與能效的新要求，還需繼續(xù)深入開(kāi)展5G智能化節(jié)能技術(shù)研究，應(yīng)對(duì)5G大規(guī)模部署后的高能耗、高碳排放的壓力。另外，除了基站主設(shè)備，站點(diǎn)配套設(shè)施的能耗管理也需要納入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能技術(shù)體系。目前，電源、空調(diào)等配套設(shè)施的能耗在5G站點(diǎn)總能耗中的占比為40%~50%，配套設(shè)施的能耗管控是站點(diǎn)級(jí)能耗管理的重要組成，需要研究如何構(gòu)建可視化、智能化的配套基礎(chǔ)設(shè)施控制系統(tǒng)并融入無(wú)線網(wǎng)節(jié)能體系中。2.35G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能面臨的新挑戰(zhàn)G共建共享方案順勢(shì)而生。一方面可降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)維成本、快速實(shí)現(xiàn)5G連續(xù)廣域覆蓋；但另一方面也將推動(dòng)5G基站設(shè)備向著大帶寬、高功率方向演進(jìn)。以中國(guó)聯(lián)通與中國(guó)電信5G共建共享基站為例，3.5GHz基站由100MHz帶寬、200W最大發(fā)射功率增加至200MHz帶寬、320W最大發(fā)射功率，2.1GHz基站設(shè)備帶寬能力達(dá)到50MHz。大帶寬、高功率對(duì)5G基站設(shè)備的軟件、硬件處理能力提出更高要求，單個(gè)設(shè)備的功耗也更大，給5G網(wǎng)絡(luò)節(jié)能帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時(shí)，作為當(dāng)前基礎(chǔ)承載網(wǎng)的4G網(wǎng)絡(luò)仍將長(zhǎng)期存在，4G/5G多制式網(wǎng)絡(luò)融合成為主GHz、2.6GHz等5G先發(fā)頻段的基礎(chǔ)上，5G網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步部署于2.1GHz、900MHz、700MHz等多個(gè)中低頻頻段，形成熱點(diǎn)地區(qū)多網(wǎng)并存、邊遠(yuǎn)地區(qū)一網(wǎng)托底的網(wǎng)絡(luò)格局。如何通過(guò)多網(wǎng)協(xié)同的方式使全網(wǎng)的能耗與網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最優(yōu)，是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。35G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系3.15G節(jié)能技術(shù)體系為應(yīng)對(duì)5G基站設(shè)備功耗高、多制式網(wǎng)絡(luò)協(xié)同節(jié)能效率低等技術(shù)挑戰(zhàn)，突破現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)的局限性，需要構(gòu)建一套系統(tǒng)化、精細(xì)化、智能化的節(jié)能技術(shù)體系，以全網(wǎng)能效最大化為目標(biāo)，融合多維度的節(jié)能技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)4G/5G等多制式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能耗管理。郵電設(shè)計(jì)技術(shù)/2022/0807本期專題MonthlyTopic5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望如圖1所示，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)體系包括網(wǎng)絡(luò)級(jí)、站點(diǎn)級(jí)、設(shè)備級(jí)3層架構(gòu)，涵蓋多種節(jié)能技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)分場(chǎng)景智能化節(jié)能管理，達(dá)到“用戶無(wú)感知、網(wǎng)絡(luò)高網(wǎng)絡(luò)級(jí)能效指標(biāo)智能化云平臺(tái)(實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)智能化協(xié)同化節(jié)能管理)能耗精準(zhǔn)上報(bào)智能控制指令等數(shù)據(jù)感知節(jié)能策略站點(diǎn)級(jí)節(jié)能站點(diǎn)級(jí)能效指標(biāo)智網(wǎng)絡(luò)級(jí)能效指標(biāo)智能化云平臺(tái)(實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)智能化協(xié)同化節(jié)能管理)能耗精準(zhǔn)上報(bào)智能控制指令等數(shù)據(jù)感知節(jié)能策略站點(diǎn)級(jí)節(jié)能站點(diǎn)級(jí)能效指標(biāo)智能化站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施(電源、空調(diào))能耗精準(zhǔn)上報(bào)智能開(kāi)關(guān)指令設(shè)備級(jí)節(jié)能設(shè)備級(jí)能效指標(biāo)4G/5G基站主設(shè)備(支持硬件節(jié)能、軟件節(jié)能)網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能能能效評(píng)估體系圖15G節(jié)能技術(shù)體系a)網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能?；谥悄芑破脚_(tái)，對(duì)4G/5G等多制式無(wú)線網(wǎng)資源進(jìn)行協(xié)同調(diào)度，對(duì)基站設(shè)備、配套設(shè)施進(jìn)行智能化節(jié)能控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)隨業(yè)動(dòng)、一站一策，在節(jié)能的同時(shí)保障業(yè)務(wù)性能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)能效雙優(yōu)。網(wǎng)絡(luò)級(jí)節(jié)能主要采用4G/5G協(xié)同智能節(jié)能方案，通過(guò)采集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)、能耗等數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)歷史業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果自動(dòng)生成節(jié)能策略，通過(guò)發(fā)送指令控制基站、電源等設(shè)備進(jìn)入節(jié)能或正常工作狀態(tài)，達(dá)到全天候、跨廠家、多網(wǎng)協(xié)同的系統(tǒng)級(jí)節(jié)能效果。b)站點(diǎn)級(jí)節(jié)能。構(gòu)建統(tǒng)一站點(diǎn)資源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源、空調(diào)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的智能化管控?；谡军c(diǎn)資源可視化、功耗數(shù)據(jù)精準(zhǔn)上報(bào)、分路智能供電、遠(yuǎn)程操控等技術(shù)，自動(dòng)感知基站的負(fù)載情況、供電質(zhì)量、電池備電時(shí)長(zhǎng)、溫度等運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控c)設(shè)備級(jí)節(jié)能?；驹O(shè)備級(jí)節(jié)能方案主要從基站硬件、軟件特性方面挖掘設(shè)備的能效潛力，通過(guò)改進(jìn)硬件設(shè)計(jì)以降低基站設(shè)備的基礎(chǔ)功耗，通過(guò)部署軟件節(jié)能功能以更高效地使用網(wǎng)絡(luò)資源，降低設(shè)備動(dòng)態(tài)功耗。硬件方面，主要通過(guò)工藝、算法、架構(gòu)等優(yōu)化，推動(dòng)功放模塊、數(shù)字基帶、收發(fā)機(jī)等對(duì)功耗影響較大的關(guān)鍵器件的技術(shù)升級(jí)；通過(guò)DPD算法及架構(gòu)優(yōu)化，提升功放效率；利用高性能導(dǎo)熱材料，提高模塊的自然散熱能力等。軟件方面，除了符號(hào)關(guān)斷、通道關(guān)斷、載波關(guān)斷等基礎(chǔ)節(jié)能技術(shù)外，還包括5G多頻層協(xié)同節(jié)能、AAU自動(dòng)啟停、AAU動(dòng)態(tài)調(diào)壓、BBU休眠等增強(qiáng)型節(jié)能方案，更大程度地降低基站動(dòng)態(tài)功耗。3.25G能效評(píng)估體系3.2.1能效指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀為了科學(xué)地評(píng)估無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能效水平，國(guó)內(nèi)外各CCSA定義了移動(dòng)通信設(shè)備節(jié)能參數(shù)，基站整機(jī)的節(jié)能參數(shù)包括基站的功耗、輸出功率、輸入輸出功率比。ETSI制定了基站設(shè)備的功耗指標(biāo)，考慮了基站在高、中、低3種負(fù)荷水平下的功耗，并根據(jù)不同負(fù)荷水平的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)占比，計(jì)算得到基站的平均功耗。除了功耗指標(biāo)，業(yè)界還定義了基站能效指標(biāo)，通過(guò)基站流量與基站能耗的比值來(lái)評(píng)估基站單位能耗所能提供的業(yè)務(wù)流量。從能效評(píng)估層級(jí)區(qū)分，可進(jìn)一步細(xì)分為設(shè)備級(jí)、站點(diǎn)級(jí)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)不同層級(jí)的能效指082022/08/DTPT5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望本期專題MonthlyTopic標(biāo)。設(shè)備級(jí)能效指標(biāo)主要用于評(píng)估基站設(shè)備本身的功率效率，包括射頻模塊能效、基站整機(jī)能效，分別用于評(píng)估射頻模塊(AAU/RRU)、基站整機(jī)(BBU+AAU/RRU)的能效。站點(diǎn)級(jí)能效定義為主設(shè)備能耗與站點(diǎn)總能耗之比，站點(diǎn)總能耗考慮了主設(shè)備、電源、空調(diào)及其他站點(diǎn)配套設(shè)施的整體能耗。網(wǎng)絡(luò)級(jí)能效指標(biāo)可以反映單位能耗所提供的流量、連接數(shù)等網(wǎng)絡(luò)性能的差異性。表1給出了業(yè)界各層級(jí)能效指標(biāo)。表1業(yè)界各層級(jí)能效指標(biāo)層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)組織指標(biāo)定義網(wǎng)絡(luò)級(jí)ETSI網(wǎng)絡(luò)能效=性能指標(biāo)/網(wǎng)絡(luò)能耗站點(diǎn)級(jí)ITU-T站點(diǎn)能效=主設(shè)備能耗/站點(diǎn)總能耗設(shè)備級(jí)ETSI/ITU-T基站能效=基站流量/基站能耗射頻模塊能效=射頻機(jī)頂輸出功率/射頻模塊能耗5G網(wǎng)絡(luò)能效評(píng)估體系分析現(xiàn)有的能效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)主要面向2G/3G/4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)功耗、功率效率、流量能效比等指標(biāo)評(píng)估基站設(shè)備的能效，業(yè)界尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)衡量5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能效水平。一方面，從4G發(fā)展到5G，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與產(chǎn)品都發(fā)生了深刻變化，基站硬件能力、軟件性能都實(shí)現(xiàn)了較大提升，5G基站功耗是4G的3~5倍，數(shù)據(jù)處理能力也達(dá)到了4G的10倍以上。由于5G與4G在能耗、網(wǎng)絡(luò)性能方面的巨大差異，4G網(wǎng)絡(luò)的能效指標(biāo)不足以準(zhǔn)確評(píng)估5G網(wǎng)絡(luò)能效，需要重新制定更加科學(xué)有效的能效評(píng)估指標(biāo)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)能耗大小與多種因素相關(guān)，相同能耗所能換來(lái)的網(wǎng)絡(luò)性能也千差萬(wàn)別，單純依靠能耗指標(biāo)無(wú)法全面衡量不同制式、不同設(shè)備的能效差異性。因此，需要建立面向5G的綠色低碳指標(biāo)體系，通過(guò)統(tǒng)一的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，牽引5G網(wǎng)絡(luò)能效水平不斷提升。5G網(wǎng)絡(luò)能效評(píng)估體系需要在現(xiàn)有的流量能效比指標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展到更多維度的指標(biāo)。比如，綜合考慮能耗與業(yè)務(wù)量、業(yè)務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)性能、環(huán)境影響等因素之間的內(nèi)在關(guān)系，采用大數(shù)據(jù)等分析方法歸納出各因素與能效之間的數(shù)學(xué)模型，以此為基礎(chǔ)制定更加科學(xué)、合理的5G能效指標(biāo)，促進(jìn)5G的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。從方法論的角度，5G能效指標(biāo)可定義為有效輸出量與輸入量的比值。有效輸出量包括業(yè)務(wù)流量、用戶數(shù)、業(yè)務(wù)質(zhì)量、覆蓋質(zhì)量等指標(biāo)，有效輸入量為評(píng)估區(qū)域內(nèi)5G基站設(shè)備的綜合能耗；基于泛化的數(shù)學(xué)模型，5G能效指標(biāo)可表示為：5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效==f(基站能耗)針對(duì)不同場(chǎng)景、不同業(yè)務(wù)類型的差異化需求，可eMBB場(chǎng)景，速率與容量的要求較高，能效指標(biāo)中的有效輸出量可重點(diǎn)考慮業(yè)務(wù)量、業(yè)務(wù)質(zhì)量等因素；對(duì)于5GuRLLC場(chǎng)景，更關(guān)注業(yè)務(wù)時(shí)延、可靠性指標(biāo)，有效輸出量則可增加業(yè)務(wù)時(shí)延、重傳率等因素。務(wù)因素等緊密相關(guān)。5G組網(wǎng)采用的基站數(shù)量、站型、單站功效等因素將直接決定5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能效水平；溫度、濕度等氣候條件以及地理?xiàng)l件等環(huán)境因素也對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)功耗有一定影響；此外，5G網(wǎng)絡(luò)能耗隨業(yè)務(wù)負(fù)荷、無(wú)線資源利用率等因素動(dòng)態(tài)變化，隨著業(yè)務(wù)負(fù)荷的增加，網(wǎng)絡(luò)能耗有不同程度的增加，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)能效。在實(shí)際評(píng)估5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效時(shí)，需要考慮影響能耗的多重因素，明確評(píng)估基準(zhǔn)條件以及指標(biāo)定義，以合理評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的能效水平。45G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)展望4.1智能節(jié)能技術(shù)隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)將向高級(jí)智能化和自動(dòng)化的方向持續(xù)演進(jìn)?；诤Ａ康臄?shù)據(jù)以及精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能力，使能實(shí)時(shí)、智能的節(jié)能控制，打造網(wǎng)絡(luò)的低碳智能化運(yùn)營(yíng)能力，提高網(wǎng)絡(luò)資源和能源利用率。智能化節(jié)能架構(gòu)如圖2所示，分為數(shù)據(jù)底座、技術(shù)網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)配置、用戶感知、能耗、環(huán)境等多維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)自采集、數(shù)據(jù)自分析、策略自生成、策略自更新，打造智能化、自動(dòng)化的技術(shù)底座，向上層的無(wú)線主設(shè)備與站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能提供數(shù)據(jù)支撐與能力支撐。在無(wú)線主設(shè)備智能化節(jié)能方面，支持業(yè)務(wù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)、一站一策場(chǎng)景化策略定制以及多模多頻網(wǎng)絡(luò)協(xié)同節(jié)能等功能，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)資源與能源靈活配置，達(dá)到能耗、網(wǎng)絡(luò)性能、業(yè)務(wù)體驗(yàn)的最佳平衡。在站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能方面，基于能源管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將能源基礎(chǔ)設(shè)施打造成一張數(shù)字化和智能化的郵電設(shè)計(jì)技術(shù)/2022/0809本期專題MonthlyTopic5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望應(yīng)用層功能層技應(yīng)用層功能層技術(shù)底座數(shù)據(jù)底座物物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能數(shù)據(jù)感知數(shù)據(jù)自采集數(shù)據(jù)自分析策略自生成策略自更新AI引擎大數(shù)據(jù)算法網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)用戶感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)能耗數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)一站一策站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能環(huán)境數(shù)據(jù)智能運(yùn)維資源管理場(chǎng)景識(shí)別智能供電協(xié)同調(diào)度遠(yuǎn)程操控參數(shù)調(diào)優(yōu)感知保障3G網(wǎng)絡(luò)節(jié)能2G網(wǎng)絡(luò)節(jié)能4G網(wǎng)絡(luò)節(jié)能圖2智能節(jié)能技術(shù)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。一方面，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)站、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)、智能運(yùn)維、全生命期資源管理，提升能效和運(yùn)維效率。另一方面，根據(jù)能耗、碳排放數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)感知，智能控制電源、空調(diào)等設(shè)施的工作狀4.2綠色站點(diǎn)站點(diǎn)能耗來(lái)自2個(gè)部分，一部分是設(shè)備配套設(shè)施，如空調(diào)、電源等的能耗，另一部分是基站設(shè)備本身的能耗。綠色站點(diǎn)方案是提升站點(diǎn)配套設(shè)施能效的主要手段，主要包括站點(diǎn)重構(gòu)和清潔能源。a)站點(diǎn)重構(gòu)。通過(guò)系統(tǒng)化調(diào)整站點(diǎn)設(shè)備形態(tài)、安通過(guò)BBU集中化部署、室外站點(diǎn)替換機(jī)房站點(diǎn)，將基站射頻單元、電源電池和傳輸模塊放置在室外，實(shí)現(xiàn)去機(jī)房、關(guān)空調(diào)，大幅提升站點(diǎn)能效。也可以采用BBU設(shè)備豎裝，在外界環(huán)境相同的條件下，可降低BBU溫度，減少空調(diào)能耗。b)清潔能源。在國(guó)家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略背景下，綠色站點(diǎn)可充分利用清潔能源，通過(guò)清潔能源與市電的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。由于清潔能源的波動(dòng)性和隨機(jī)性特點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)廣泛引入清潔能源后有可能引起5G供電可靠性下降，后續(xù)還需研究以清潔能源、新型電池102022/08/DTPT技術(shù)為基礎(chǔ)的分布式微電網(wǎng)，解決清潔能源轉(zhuǎn)換效供電可靠度等關(guān)鍵技術(shù)難題。4.3極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)普遍存在多模多頻網(wǎng)絡(luò)并存、頻譜碎片化、設(shè)備多樣化等問(wèn)題，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜化、能耗大、運(yùn)維復(fù)雜。打造極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率、推動(dòng)綠色低碳化發(fā)展。a)提高設(shè)備集成度，精簡(jiǎn)在網(wǎng)設(shè)備數(shù)量。比如，采用多模多頻設(shè)備替換單頻單制式設(shè)備，收編低效能的老舊設(shè)備，優(yōu)化整合存量網(wǎng)絡(luò)。采用多頻多端口天線收編存量天線，減少天面數(shù)量，同時(shí)緩減站點(diǎn)天面緊張的壓力。b)BBU集中化部署，實(shí)現(xiàn)基帶資源池化共享。BBU集中化可共享機(jī)房主設(shè)備、備電和散熱設(shè)備，減少對(duì)機(jī)房空間及配套設(shè)施的需求，降低機(jī)房能耗。同時(shí)，基帶池化架構(gòu)更利于站間協(xié)同，可以提高軟件節(jié)能增益。c)構(gòu)建智能敏捷的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求變化，靈活配置網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)隨業(yè)需、功能極簡(jiǎn)，在提升網(wǎng)絡(luò)能效的同時(shí)，保障用戶的業(yè)務(wù)感知。4.4端到端智能化能耗管理為了最大化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能降碳效果，節(jié)能技術(shù)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能體系研究與展望本期專題MonthlyTopic的關(guān)注點(diǎn)將由基站主設(shè)備進(jìn)一步擴(kuò)展到站點(diǎn)配套與終端設(shè)備，從能源供給側(cè)、使用側(cè)、消費(fèi)側(cè)，實(shí)現(xiàn)端到端的智能化能耗管理，通過(guò)能量傳播鏈上各節(jié)點(diǎn)協(xié)同，將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)整體能耗控制在最佳水平。a)對(duì)于能源供給側(cè)的站點(diǎn)配套設(shè)備，采用數(shù)字化與智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施的可視、可控、可管。實(shí)時(shí)采集業(yè)務(wù)量、能耗數(shù)據(jù)，基于能耗與業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)技術(shù)，控制電源、空調(diào)設(shè)施的工作狀態(tài)，按需供電。此外，能源供給側(cè)也可以采用風(fēng)/光等可再生能源、形成多種形式能量互補(bǔ)，降低供給側(cè)的碳排放。b)對(duì)于能源使用側(cè)的基站設(shè)備，通過(guò)硬件架構(gòu)、工藝、材料創(chuàng)新，結(jié)合算法迭代優(yōu)化，不斷提高整機(jī)運(yùn)行效率。同時(shí)，融合人工智能、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)，打造AI內(nèi)生的新型智能化基站設(shè)備，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能、用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)等需求，智能、精準(zhǔn)、高效的配置資源，在設(shè)備運(yùn)行階段達(dá)到設(shè)備最高能效水平。未來(lái)，還需要研究無(wú)線光基站、智能超表面等其他高能效通信技術(shù)，進(jìn)一步提高基站設(shè)備的能效。c)對(duì)于能源消費(fèi)側(cè)的終端設(shè)備，研究面向節(jié)能與業(yè)務(wù)感知的綠色空口技術(shù)，提升終端設(shè)備的處理能的能耗。另一方面，隨著萬(wàn)物互聯(lián)和社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量仍將持續(xù)增長(zhǎng)。為了避免網(wǎng)絡(luò)能耗隨流量線性增加，還需要研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)全生命周期的能耗管理體系，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等各環(huán)節(jié)將能效指標(biāo)作為主要的考慮因素，實(shí)現(xiàn)全流程的節(jié)能管控。比如，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段，在站址規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮用戶分布、覆蓋需求、能耗情況，通過(guò)智能分析找到最佳的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型，同時(shí)滿足網(wǎng)絡(luò)性能與能耗指標(biāo)的雙重要求；在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)階段，利用AI技術(shù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)與資源狀況，通過(guò)智能調(diào)度及多系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行能效最優(yōu)。5結(jié)束語(yǔ)”雙碳戰(zhàn)略的驅(qū)