摘要：本文对5G基站的功耗进行了分析，研究了通信基站的功耗来源，提出了功耗控制对策，对提升5G基站的运营水平具有重要的指导意义。

关键词：移动通信基站；霍尔传感器；功率计; 节能方案；

0 前言

5G网络的传输效率和安全性更高，这是传统2G、3G和4G网络技术难以实现的。信息时代到来后，人们提出了越来越高的网络传输量和传输速率。正是因为这种对网络技术的需求，才刺激了我国5G技术的发展。近年来，我国5G技术发展迅速。为推动5G网络全覆盖，5G基站数量急剧增加。但由于5G基站建设的特殊性，很多设备设施在基站运行时都伴随着较大的功耗。基站的节能目标难以实现。

1 5G网络技术的优势和特点

随着信息技术的逐步进步，5G网络技术已成为信息通信领域的一项关键技术，完善了我国通信网络的结构。与传统信息通信网络技术相比，5G网络技术的出现顺应了信息时代的发展特点和要求，具有突出的技术优势。

1.1 5G网络技术是时代发展的必然需求

5G技术是信息时代的技术产物。5G技术的推广符合时代发展要求。尤其是在当前的智慧城市建设中，5G技术是不可或缺的技术。通过5G网络技术，通信不再局限于人，还可以实现人与物、物与物之间的交流，尤其是物联网形成后，信息传输和交换更加便捷，突破了传统技术限制。

1.2 5G网络技术有优势

传统网络技术具有很大的技术局限性，而5G技术具有数据传输量大、速度快的特点，数据传输过程中产生的能耗非常小。正是因为如此，5G在生产和生活中的应用。技术的应用可以为人们提供更好的网络体验，既提高了网络系统的应用价值，又节省了网络资源。

1.3 5G网络技术有优势

随着人们在生产生活中对网络技术的依赖程度不断提高，网络的覆盖面逐渐扩大，网络信息技术成为不可或缺的技术。5G技术具有泛在网络的特点。当5G网络技术应用于相关领域时，可以在此基础上逐步扩大网络服务和覆盖范围，也可以满足网络服务的需求。

2 5G基站建设面临的实际问题分析

2.1 5G基站相关设备重

目前，我国5G网络还没有完全覆盖，大部分仍以4G网络为主。与4G基站相比，5G基站为了满足网络覆盖需求，配备了更大规模、更强大的设备。根据我国目前5G基站建设情况，AUU设备是重要组成部分。该设备重量达到40kg左右，而4G基站中的AUU设备重量仅为15kg[1]。此外，5G基站中CU/DU设备的重量远远超过4G基站中相同设备的重量。正是由于基站中各种设备体积大、重量重，在基站的设计和运行中要注意能耗管理。

2.2 5G基站建设消耗更多能源

5G基站建设和运营的能耗比较高。根据我国5G基站建设现状，我们分析了不同设备商提供的A、B、C CU/DU共址和AUU设备。主机托管典型功耗一般保持在315-900W范围内，而4G基站CU/DU主机托管典型功能保持在145W左右。因此，在CU/DU共址的能耗中，5G基站的能耗远大于5G基站的能耗。它高于 4G 基站的能耗[2]。同样在AUU设备中，5G基站的设备能耗也很高，在整个运行过程中保持在700到1000W之间。因此，我国在5G基站建设中，设备能耗是4G基站的几倍甚至几十倍。

2.3 5G基站建设成本增加

5G技术非常先进，也正是因为如此，在5G基站建设中，为了满足其服务需求，往往需要加大技术、设备等方面的投入，这也加大了建设力度。 5G基站成本。. 比如在一些5G基站的建设中，为了提升基站的功能，一般需要通过增加纤芯来提高传输效率。还要同步装备高性能铁塔，做好外电等配套设备设施的改造。5G基站建设总的资金投入比较大。

3 通信基站功耗来源分析

结合工信部相应统计指标，2019年全过程通信业务总量增速明显，5G基站建设和网络覆盖取得成效， 5G网络技术在部分地区的应用已经开始。数据调查显示，截至2019年底，我国建设的5G基站总数已超过13万个，国产5G手机总销量和业务量也逐年增长。在通信网络系统中，基站是重要的组成部分之一。在整个基站的运行过程中，功耗非常大。比如，从某个区域的铁塔来看，

5G基站包含大量的设备设施。根据用电调查，传输设备、基站主设备、电源配套设备、环境温度控制设备、监控设备、照明设备等的用电量都比较高。主要设备和环境温度控制设备的耗电量大。

根据目前5G基站的设备配置，SDH、PTN、PDH等是主要的传输设备。这些设备的配备和使用主要是为了保证基站运行过程中数据的传输。考虑到这些设备在运行中的使用，这些传输设备的功率比较小，一般在250W以内，功耗低；主基站设备也是基站设备的重要组成部分，主要是BBU和AAU。设备的存在是为了在基站运行过程中实现用户数据的调制和收发。结合这些设备的操作和使用，AAU的功耗很高。

在我国的设备市场上，AAU设备厂家众多，不同厂家生产的AAU设备在运行过程中的能耗也不同。目前市场上的AAU设备厂商主要有华为、摩托罗拉、爱立信等，其中，华为AAU设备的市场占有率较高。结合设备运行时的功耗分析，三个AAU设备的能耗基本保持在2.5kW左右。从5G基站的整体运行情况来看，AAU主设备的功耗占总功耗的30%到40%之间，是主要的功耗来源。5G通信基站还有开关电源、电池等电源配套设备。使用这些设备可以在基站运行过程中将交流电转换为直流电，为基站主设备、传输系统等设备提供充足的电力。当基站出现异常停电时，电池可以作为备用电源，维持基站的正常运行。在电力配套系统运行过程中设备能耗管理，电力消耗来源于交流电转换为直流电时的能量消耗。结合运行工况，一些性能较好的电力配套系统在由交流电转为直流电时，效率可高达85%甚至90%以上，而且功率损耗相对较低。

4 安科瑞5G基站电气监控云平台概述

通过在5G宏站和室内分站增加AC/DC智能监控设备、无线采集设备和系统管理平台，基站智能用电云平台可以在夜间非工作时间完成断电操作，减少耗电，降低运营成本。并完善对通信设备供电线路状态的实时监控和保护功能；系统后台对存储的供电线路历史电气性能数据进行整理、汇总和分析，找出故障原因，提出建议和对策，减少后续类似故障的发生。提高供电线路运维管控能力。

5 5G基站电气监控云平台体系结构

平台架构图

6 5G基站用电监控云平台功能

Acrel Cloud-6000 5G基站电气监控云平台软件人机界面友好，具有数据汇总、系统体检、分析报告、能耗统计、能耗报告等功能。

显示基站设备详情及设备在线断开状态；

显示特定设备的实时监控数据和历史曲线供查询；

为用户操作仪器提供开合功能；

提供参数设置功能，用户可以操作仪器内置的报警值和保护开关。

可针对不同基站设置不同的开闭策略，根据年~月~周~日选择投递周期，并提供下达命令日志供用户查询。

可以为设备设置相应的进出线关系，实时监控各个基站的用电情况，分析基站的使用负荷。从而可以分析不同地区基站的使用情况。

设置每个基站的温度。当温度高于该范围时，空调将打开。事实上，空调会适时关闭。

7 产品选型及典型配置方案

7.1 设备概述

- xSyD系列导轨式多路功率计主要用于多路三相电路的全电参数测量。可同时接入x个三相电路和y个单相电路的电流输入。可直接或间接测量电压电流、功率、功率因数、相角、不平衡、谐波等参数。

具体功能如下：

●X路三相和y路单相电路全电参数测量，外接电流互感器；

●监控各相电压/电流、零序电流、频率；

●监控各相功率和总功率（有功、无功、视在）；

●监控各相功率因数和总功率因数；

●监测电压/电流相位角、电压/电流不平衡；

●监测电压、电流总谐波及2-31次谐波；

●当月、上月电压、电流、功率极值记录；

●电流、功率需求和实时电流、实时功率需求；

●200条事件记录，记录DIDO的动作；

●支持过压、过流、缺相、DI联动等报警输出；

●4时区14时段费率设置；

●四象限电能，12个月多费率电能统计；

●31天四象限多费率电能冻结、正反向电能计量；

●两路无源开关量输入，两路开关量输出，RS485通讯；两路有源开关量输入，用于识别柴油机与市电的连接。

7.2 通讯配置方案

7.3 安装示例

7.4 产品选择

7.5 设备概述

AMC16-DETT基站直流电能计量模块主要针对有共用需求且开关电源不具备分用户电能计量功能的基站。

设计的。仪表可以测量六个回路的直流功率，并自带电源给霍尔传感器供电。同时可通过上位机软件实现零漂标定。存储处理、信息交换等功能。直流电能计量模块可以测量三个运营商的直流用电量，为基站节能提供详细的数据依据，为直流配电设备提供可靠的分项计量解决方案。

该模块具有工业标准RS485通讯接口，采用YD/T1363.3-2014协议，满足Q/-2017《基站直流电能计量模块技术要求》的相关技术要求。

7.6 具体功能

●监控设备系统时间、总电压、总输出电流、总功率、总电能、各支路电压、各支路电流、各支路功率、各支路电能；LED指示灯显示；RS485通讯

计量： 启动电流：在额定电压下，当计量模块的负载电流值不超过电流的1%时，模块启动爬行电流：当计量模块的电流线上没有电流时，施加的电压对电压线为额定值时，为额定值的85%~125%时，模块计算器不应有超过一位数的变化；

●告警：直流电压输出过低告警、直流电压输出过高告警、一次性断电告警、模块失压告警、计量支路错误告警、内部程序错误告警、时钟错误告警、内存故障告警、交流输入断电报警；

●上课时间：支持广播上课时间，计量模块可通过RS485通讯接口远程调节；

●存储：具有历史电量数据和历史报警信息的存储功能，内存为2MB。

7.7 直流配置方案

8 结论

安科瑞5G基站配电解决方案通过上位机软件实现零漂移校准，具有遥测、遥信、遥调、实时用电计量、异常供电质量报警、信息存储与处理、信息等功能相互作用。为基站节能提供详细的数据依据，为直流和交流配电设备提供分计量解决方案。

参考

[1] 焦安群，陈超，高洪亮，宋立臣。5G时代基站高功耗的应对策略

[2] 王鑫. 中国铁塔5G宏基站解决方案[J]. 信息与通信, 2020, 214(10):239-241

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册。2020.06版

关于作者：

刘鹏飞，男，本科，主要研究方向为智能电网供配电