5G时代基站两大场景节能方案的应用分析
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【摘要】 本文当中笔者结合具体情况，运用相关理论知识，对5G技术下移动通信基站的节能方案进行系统化的分析论述，旨在于通过此次研究分析，为5G基站的建设工作提供强大的技术支持，进而使5G技术的快速普及推广。
【关键词】 5G技术 移动通信基站 节能方案
引言
现阶段，随着5G技术的研发成功，在不久的将来5G通信技术即将全面普及，人们即将迎来5G时代。但是在5G基站研发建设的过程中，许多运营商都对5G基站的能耗状况表现出了深深的担忧。据相关研究数据显示，5G基站的基础能耗将是4G基站的3倍以上，这也就代表着5G基站在运行的过程中会带来大量的运营支出，这对于许多通信运营商来说是无法接受的。因此，如何通过节能方案的设计，切实解决5G基站能源消耗过大的问题，是相关部门及研究人员所要去重点关注的问题。
一、4G基站和5G基站的能耗对比分析
与4G基站相比，5G基站之所以能源消耗过大，很大一部分原因是5G基站当中所使用的Massive MIMO技术。4G基站在建设过程中主要使用的技术是4T4R MINO技术，而5G基站所使用的技术是64T64R MINO技术，这种技术的革新在提升性能的同时，将会大大增加基站在运行过程中的总功耗[1]。鉴于这种情况，一些运营商不得不在新技术和高能耗之间进行取舍，一些运营商甚至降价引用Massive MIMO技术，进而降低基站运行过程中的总能耗。一些韩国的运营商在经过权衡之后，使用32T32R MINO技术来对5G基站进行部署，这样虽然能够有效的降低基站运行过程中所产生的能耗，但是在付出技术水平代价的情况下，势必会导致通讯信号的传输速度下降。基站能耗在5G技術铺开的初期即成为了研究人员在研发过程中的难题，业内研究人员需要通过技术理念上的革新，从技术的源头出发，切实解决5G基站能源消耗的问题。
二、4G基站节能技术在5G基站当中的应用局限性
4G基站的节能技术主要是要从基站的硬件设施上入手，包括基站的电能、基站的空调以及基站当中的机房结构等等。但是在5G基站当中，随着清洁能源技术的普遍应用，基站运行过程中的主要能源消耗已经从传统的基础设施能源消耗转移到通信传输过程当中的能源消耗，基础设施节能方案设计在5G基站当中收效甚微。
从本质上来看，5G基站在能耗方面的主要问题是能效与bit增长之间的失衡。在技术水平不断进步的情况下，网络能效处于不断增长的状态，从定义上来看，能效指的是设备功耗与产出数量流量之间的比值，从相关的移动数据报告来看，在4G时代，网络数据的流量相较于3G时代增加了13倍，虽然通过基础设施节能技术的作用，网络的整体能耗仅仅上涨了30%，但是bit的增长速度比能效的提升速度更快，这样就导致基站的总功耗处于不断上升的状态，而在Massive MIMO技术的使用过程中，基站的总功耗将会处于更明显的上升态势。
三、5G基站当中两大场景节能方案的应用分析
3.1 Small cells技术
Small cells指的是小型基站，这也是5G基站的基础性建设理念。从技术原理的角度上来看，由于无线信号在传输的过程中射束呈现发散的态势，信号能量在传输的过程中会不断进行衰减，传输的距离越远，信号的衰减程度越强，因此在传统的宏基站当中，其主要的功耗主要来源于功放类的传输消耗。
而在Small cells小基站当中，其发射功率比传统的宏基站低10倍[2]，覆盖范围相对较小，传输过程中的功耗有着明显的降低，且多分布在流量比较集中的区域当中，因此Small cells小基站具有更低的bit能耗，是未来5G基站建设过程中重要的基础建设理念和节能建设理念。
3.2 Massive MIMO技术的改进
虽然Massive MIMO技术的总体功耗相对较高，但是该技术依然是5G技术的核心。Massive MIMO通过改进过后的波束赋性技术，能够使信号的能量更加集中，这样一来就能够大幅度提升能量的辐射效率，使基站的传输功耗降低。虽然Massive MIMO天线的总功耗相对较高，但是由于其信号覆盖面积的增大，如果在跑满容量的状态下，其bit平均能耗将会远远低于4G基站。此外，为了切实解决流量分布不均匀所导致的网络总体能效低的问题，可以在区域负荷较低的情况系，通过智能能耗管理系统，关闭一部分功放、MINO通道和载波来节省能源消耗。
四、总结
通过上述分析我们可以看出，5G基站在研发建设过程中面临着严重的能源消耗问题，因此相关部门及研究人员要从技术角度入手，通过针对性的优化措施降低5G基站在运行过程中能耗过高的问题，从而推动5G技术的长效发展。
参 考 文 献
[1]常战庭， 徐华. 移动通讯基站节能技术及产品应用场景分析[J]. 通信电源技术， 2015（5）：255-258.
[2]浦灵敏， 张健. 多载波移动通信系统中的基站节能研究[J]. 电子设计工程， 2015（21）：170-172.
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