胥栋

国网上海市电力公司浦东供电公司 上海 200120

引言

2020年3月，工业和信息化部发布《关于推动5G加快发展的通知》，提出全力推进5G网络建设、应用推广、技术发展和安全保障，充分发挥5G新型基础设施的规模效应和带动作用，支撑经济高质量发展。根据工信部的估算：2020年年底全国5G基站数将超60万个，实现地级市室外连续覆盖、县城及乡镇有重点覆盖、重点场景室内覆盖。随着5G移动通信网络的大规模部署，人与人的连接逐步向万物互联发展，5G移动通信网络提供更快的速率、更大的容量和更广泛的连接，然而5G通信设备功耗问题给网络建设和运维带来了极大的困扰，一方面，由于5G需要使用频率更高的毫米波频谱资源，这使得5G基站数量相比4G而言将增长2~3倍；另一方面，由于5G天线采用Massive MIMO 天线阵列的方式，5G单站功耗是4G单站的2.5~3.5倍。AAU功耗增加是5G功耗增加的主要原因，目前单站满载功率近4000W，需对现网电源、配套进行提前扩容[1]，因此针对5G基站的节能技术研究具有非常重要的现实意义。

1 5G基站能耗分析

5G基站主要由CU/DU（集中单元/分布单元）和AAU（有源天线单元）组成。CU/DU一般集中安装在C-RAN机房内，主要用基带数字信号处理，能耗比较稳定，受业务负荷影响较小。AAU一般分散安装在塔桅上，主要负责信号发送和接收，能耗随着业务负荷的增加将大幅增加，据运营商测试数据显示AAU空载时的能耗为满载的60%左右。5G AAU引入了Massive MIMO技术，从空间维度来提升系统信道容量和信号覆盖范围，相比4G RRU大幅增加了通道数，目前运营商主流AAU以64通道和32通道为主，最大可实现16流MU-MIMO，是4G的4倍。……