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5G基站耗电量分析

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5G基站耗电量分析_第1页
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5G通讯基站耗电量分析到 2025年,通信行业将消耗全球 20%的电力随着4K/8K、VR/AR、自动驾驶、机器人、视频监控等应用蓬勃生长,一场伴随着5G 万物智联而来的数据海啸正滚滚袭来,而海量数据引发的电力消耗也必将成倍增长这种情况令人担忧!全球多家领先运营商已公开表态:要以最低的成本建设最好的5G网络可电费已被一 些运营商确定为最高的OPEX支出,至少占运营商总运营成本的15%,可如何降低电 费开支以减少OPEX支出?有统计指出,每GB流量约消耗2千瓦时的电量,也就是说下载一部1GB的电影相当 于你家里的2000瓦吹风机连续工作1小时若按每度电1元计算,你下载一部1GB的 电影,运营商需支付2元电费,如今无限流量套餐流量上限动辄40GB,而可预见的 5G 资费只会降不会升,可想而知,随着 5G 流量需求暴增,运营商的电费成本压力越 来越大而在移动通信网络中,基站是耗电大户,大约80%的能耗来自广泛分布的基站越加 密集的基站意味着更高的能耗,这是5G网络面临的一大成本挑战可是,5G基站是省油的灯吗?相对于2G3G4G,5G基站会更耗电吗? 答案是yes,至少现阶段的情况如此我们从基站原理说起。

通常,基站的供电系统由市电引入,通过交流配电箱、开关电 源转换为-48V直流后连接到基站设备,基站设备再通过馈线/光纤连接到铁塔上的天线)))市电引入380V380V空调、照明壽番电池墓站主谡备► 核心网基站供电系统rf.eefocusxom基站设备的内部结构主要包含:BBU、射频(RF )单元、功率放大器(PA )、主电源、 天线接口、扇热系统等,其中BBU包含控制单元、传输单元和基带处理单元等,主要 负责信号滤波、OFDM、调制解调、频域处理(符号映射/解映射和MIMO均衡等)、CPRI、DPD (数字预失真处理)等功能根据以上结构,我们将基站功耗分为三大类型:传输功耗、计算功耗和额外功耗传输功耗:指功率放大器(PA )和射频(RF )部分所消耗的电量,其主要执行基带信 号与无线信号之间的信号转换,馈电线的功耗包括在传输功耗之内计算功耗:指BBU消耗的电量,包括数字部分处理、管理和控制、与核心网和其他基 站间通信等相关功耗额外功耗:指从市电引入到基站直流供电的整个转换过程中的额外损失的电量,也包 括机房空调、制冷设备所消耗的电量对于传统2G3G4G基站,由于基站的计算能力较小,通常传输功耗大于计算功耗,也 就是说BBU功耗小于PA和RF部分功耗,因此传统基站提升能效的办法主要集中在 减少传输功耗,比如我们在闲时关闭部分载频和射频部分来实现节能减排。

但5G时代情况不一样了密集分布的小/微基站和Massive MIMO天线,是5G基站的两大主要特征一方面,Massive MIMO本身是以更高的计算成本为代价降低传输功耗;而小基站覆盖 范围小, PA 更低,也意味着传输功耗更低另一方面,由于5G传输速率将成倍提升,5G基站将处理海量数据,且随着5G业务 的不断发展,5G BBU的计算功耗将逐渐上升因此,在5G时代,基站的计算功耗将大幅提升超过传输功耗可以预计, 5G 基站的计算功耗将随着带宽(或者说传输速率)的增加而不断上升,还 将随着 Massive MIMO 天线数量增加而不断上升5G基站计算功耗上升,带来的不仅是耗电问题,还有扇热问题;同时,随着5G边缘 计算和高速本地缓存的发展,未来那些挂在城市灯杆上的小基站将执行越来越多的数 据存储和计算,这为5G部署提出了新的挑战据预计,即使是在5G部署早期,并不考虑毫米波频段,采用小于6GHz频段与234G 基站共站部署,5G单站功耗也将倍增,全年电费将增长2倍前几天,IEEE Spectrum 发表了一篇名为《The 5G Dilemma: More Base Stations, More Antennas—Less Energy?》的文章,引起了业界广泛讨论。

文中指出,5G的潜在威胁是:提供高达1000倍于现网的数据,也意味着高达1000倍 的能耗Massive MIMO将增加5G基站总能耗,尽管5G小/微基站的能耗远低于传统 宏站,但分布更加密集,会导致网络的总能耗上升不过,该文认为,尽管5G能耗面临挑战,但对未来依然保持乐观,随着5G基站硬件 的不断改进,以及通过软件化和智能优化,随着时间推移,5G能效将逐渐提升面向未来,相信一些新的节能技术将广泛应用于5G基站,比如数据中心式的散热/冷 却技术引入基站,智能化能耗调节,动态休眠、载频/时隙关断技术等5G已在路上,5G基站耗电问题应及早重视,这需包括设备商、运营商和铁塔公司等 在内的全行业共同探索推进创新。

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