5G设备闲时关断技术

潘江林，陈 郁，金立标，廖 晖

（1.中国联通苏州分公司，江苏 苏州 215000；2.中国联通江苏省分公司，江苏 南京 210029）

0 引 言

为满足5G发展需求，2019年—2020年苏州联通计划新建2 124个5G站点，截至目前5G开通2 096站。5G设备需求量大，网络话务量却存在明显的潮汐效应，高峰时段与低谷时段能达到4—5倍的差距，甚至更大，但5G设备一直处于运行状态，每月电费成本较高。为贯彻集团公司提出的降本增效节能要求，苏州联通制定并实施了5G设备闲时关断技术，在不影响客户感知的前提下，达到降低能耗成本的效果[1]。

1 概述

1.1 5G基站架构

5G基站设备的架构主要采用AAU+BBU方式。其中，AAU为射频部分，是由射频单元与天线整合的有源天线单元。BBU为基带部分，可以进一步拆分为CU和DU两个逻辑网元，其中CU处理无线网PDCP层以上的协议栈功能，DU处理PDCP层以下的无线协议功能。

据调查显示，传统宏基站功耗构成中主设备功耗占50%，射频单元功耗占主设备功耗的80%，功放功耗又占到射频单元功耗的79%，随着分布式基站成为主流建站方式，基站主设备功耗占比将继续升高[2]。

1.2 5G设备功耗

2020年1月14日，苏州联通对在水一方机房、新达搬迁机房、日本工业园机房、杜鹃路机房和胜浦北里机房运行的5G设备功耗进行现场数据检测。苏州联通建设的5G设备配置为3个AAU+1个BBU，根据现场数据检测，5G单个AAU设备平均功耗值0.54 kW、单个BBU设备平均功耗值为0.16 kW。其功耗总计为（0.54×3+0.16）/ 0.95=1.87 kW（0.95为开关电源转化效率）。苏州联通5G设备均为华为设备，每套设备功耗接近，均按照1.87 kW考虑。表1、表2数据为2020年1月14日现场实测数据。

表1 AAU功耗实测结果

表2 BBU功耗实测结果

2 建设方案

5G设备闲时关断技术目的在于不影响客户感知度的情况下，节约电费成本。联通5G设备主要有两种类型的供电运行模式：

通过开关电源+DCDU供电的5G设备

通过市电+交流转直流设备供电的5G设备

针对以上两种5G设备运行模式，本期采用对应方案，对于通过开关电源加DCDU供电的5G设备，采用时控开关+直流接触器相结合的方式进行定时关断；对于通过市电+交流转直流设备供电的5G设备，直接采用时控开关+交流接触器相结合的方式进行定时关断，两种方案对应原理相同，设备选型有所区别[3-6]。

2.1 工作原理

苏州联通本次采用的设备元器件简易、实现的功能原理简单，通过继电器来控制接触器，使原闭合电路阶跃性断开或闭合，实现电路的自主控制。通信设备在不进行闲时关断情况下，正负极分别从开关电源接电。5G设备启用闲时关断时，正极接电位置不变，仍为开关电源正极，负极接线位置中串入时间继电器控制的逻辑电路，时间继电器到达指定时间后，会使1号常开触点进行闭合，此时接触器开始工作，接触器通电后电流经过磁感应线圈产生磁化效应，使2号常闭触点断开电路，最终使5G设备断电（5G设备开启时同理）。

因继电器电气性能指标无法实现大功率设备的通断，苏州联通采用接触器配合继电器的方式实现电路通断，通过继电器控制接触器、接触器控制5G设备的通断，从而实现5G设备自主关断与启用[7-9]。

（1）时控开关：原理等同于继电器，是一种电控器件，当输入量变化达到规定要求时，被控制量发生预定的阶跃变化，它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系，在电路中起着调节、安全保护、转换电路等作用。

（2）接触器：利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的作用[10-12]。

2.2 设备选型

根据产品选型特点，对比各类型时控开关和接触器，根据设备成本、产品功能、产品性能等多个因素，最终选定德力西产品，时控开关型号为KG316T、直流接触器型号为CDZJ、交接触器型号为DDS606。

2.3 操作步骤

（1）设置时控开关控制时间，经各部门调研拟定夜间23：00—07：00进行智能关断；

（2）时控开关正、负极进线由开关电源正极、接触器端子引电；

（3）时控开关正、负极出线引电至接触器；

（4）5G设备负极从接触器端子接电，正极从开关电源正极接电；

（5）设备接地。图1为时控开关安装后示意图。

图1 时控开关安装后示意图

完成施工后，通过无线网管系统监控5G设备是否在设定时间段关断，并同时监控非关断时间内设备运行是否正常。

3 效益分析

目前，已安装完成5G智能关断设备1 962个，无线网管监控系统显示关断和开启无异常，设备均正常进行。按照成本统计分析，苏州5G闲时关断项目完成后20天即可回收成本，年节约能耗成本954.51万元。

3.1 节约电费成本分析

按照实测数据统计分析，单套5G设备（3个AAU+1个BBU）功耗为1.87 kW。2020年预计完成2 124个5G闲时关断设备的安装，每天关断8 h，按目前机房电费均价0.87元/kWh进行测算，在不考虑空调能耗降低的情况下，每天节约电费成本详见表3。

表3 每天节约电费成本

3.2 设备成本分析

5G闲时关断设备，共需采购2 124套时控开关、2 124套接触器、2 124套安装箱。5G闲时关断设备采购成本详见表4。

表4 5G闲时关断设备采购成本

按照以上分析，5G闲时关断项目完成后，每天节约电费2.76万元，年节约电费1 007.4万元；设备成本总投资52.89万元，约52.89/2.76=20天即可回收成本，年节约能耗成本1 007.4-52.89=954.51万元。

4 结 论

苏州联通对5G设备采用了闲时关断技术后，相应部门进行了测试及调整，目前5G设备关断后，信号设备均可自动切换至4G，客户感知度、满意度良好。截至目前5G开通数量2096个，5G闲时关断设备1962个，已节约电费616万元。

为落实《中国联通党组关于打好三大攻坚战的指导意见》，践行绿色发展理念，苏州分公司持续推进基础设施节能减排，落实高效节能建设。苏州联通从原理上出发，利用逻辑电路原理自主创新，结合简单的设备元器件实现5G设备闲时关断，从应用的角度出发是一次有科学依据的自主创新，从创新的角度出发又是一次快捷、高效的应用。