5G設備閑時關斷技術

潘江林，陳 郁，金立標，廖 暉

（1.中國聯通蘇州分公司，江蘇 蘇州 215000；2.中國聯通江蘇省分公司，江蘇 南京 210029）

0 引 言

為滿足5G發展需求，2019年—2020年蘇州聯通計劃新建2 124個5G站點，截至目前5G開通2 096站。5G設備需求量大，網絡話務量卻存在明顯的潮汐效應，高峰時段與低谷時段能達到4—5倍的差距，甚至更大，但5G設備一直處于運行狀態，每月電費成本較高。為貫徹集團公司提出的降本增效節能要求，蘇州聯通制定并實施了5G設備閑時關斷技術，在不影響客戶感知的前提下，達到降低能耗成本的效果[1]。

1 概述

1.1 5G基站架構

5G基站設備的架構主要采用AAU+BBU方式。其中，AAU為射頻部分，是由射頻單元與天線整合的有源天線單元。BBU為基帶部分，可以進一步拆分為CU和DU兩個邏輯網元，其中CU處理無線網PDCP層以上的協議棧功能，DU處理PDCP層以下的無線協議功能。

據調查顯示，傳統宏基站功耗構成中主設備功耗占50%，射頻單元功耗占主設備功耗的80%，功放功耗又占到射頻單元功耗的79%，隨著分布式基站成為主流建站方式，基站主設備功耗占比將繼續升高[2]。

1.2 5G設備功耗

2020年1月14日，蘇州聯通對在水一方機房、新達搬遷機房、日本工業園機房、杜鵑路機房和勝浦北里機房運行的5G設備功耗進行現場數據檢測。蘇州聯通建設的5G設備配置為3個AAU+1個BBU，根據現場數據檢測，5G單個AAU設備平均功耗值0.54 kW、單個BBU設備平均功耗值為0.16 kW。其功耗總計為（0.54×3+0.16）/ 0.95=1.87 kW（0.95為開關電源轉化效率）。蘇州聯通5G設備均為華為設備，每套設備功耗接近，均按照1.87 kW考慮。表1、表2數據為2020年1月14日現場實測數據。

表1 AAU功耗實測結果

表2 BBU功耗實測結果

2 建設方案

5G設備閑時關斷技術目的在于不影響客戶感知度的情況下，節約電費成本。聯通5G設備主要有兩種類型的供電運行模式：

通過開關電源+DCDU供電的5G設備

通過市電+交流轉直流設備供電的5G設備

針對以上兩種5G設備運行模式，本期采用對應方案，對于通過開關電源加DCDU供電的5G設備，采用時控開關+直流接觸器相結合的方式進行定時關斷；對于通過市電+交流轉直流設備供電的5G設備，直接采用時控開關+交流接觸器相結合的方式進行定時關斷，兩種方案對應原理相同，設備選型有所區別[3-6]。

2.1 工作原理

蘇州聯通本次采用的設備元器件簡易、實現的功能原理簡單，通過繼電器來控制接觸器，使原閉合電路階躍性斷開或閉合，實現電路的自主控制。通信設備在不進行閑時關斷情況下，正負極分別從開關電源接電。5G設備啟用閑時關斷時，正極接電位置不變，仍為開關電源正極，負極接線位置中串入時間繼電器控制的邏輯電路，時間繼電器到達指定時間后，會使1號常開觸點進行閉合，此時接觸器開始工作，接觸器通電后電流經過磁感應線圈產生磁化效應，使2號常閉觸點斷開電路，最終使5G設備斷電（5G設備開啟時同理）。

因繼電器電氣性能指標無法實現大功率設備的通斷，蘇州聯通采用接觸器配合繼電器的方式實現電路通斷，通過繼電器控制接觸器、接觸器控制5G設備的通斷，從而實現5G設備自主關斷與啟用[7-9]。

（1）時控開關：原理等同于繼電器，是一種電控器件，當輸入量變化達到規定要求時，被控制量發生預定的階躍變化，它具有控制系統和被控制系統之間的互動關系，在電路中起著調節、安全保護、轉換電路等作用。

（2）接觸器：利用線圈流過電流產生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的作用[10-12]。

2.2 設備選型

根據產品選型特點，對比各類型時控開關和接觸器，根據設備成本、產品功能、產品性能等多個因素，最終選定德力西產品，時控開關型號為KG316T、直流接觸器型號為CDZJ、交接觸器型號為DDS606。

2.3 操作步驟

（1）設置時控開關控制時間，經各部門調研擬定夜間23：00—07：00進行智能關斷；

（2）時控開關正、負極進線由開關電源正極、接觸器端子引電；

（3）時控開關正、負極出線引電至接觸器；

（4）5G設備負極從接觸器端子接電，正極從開關電源正極接電；

（5）設備接地。圖1為時控開關安裝后示意圖。

圖1 時控開關安裝后示意圖

完成施工后，通過無線網管系統監控5G設備是否在設定時間段關斷，并同時監控非關斷時間內設備運行是否正常。

3 效益分析

目前，已安裝完成5G智能關斷設備1 962個，無線網管監控系統顯示關斷和開啟無異常，設備均正常進行。按照成本統計分析，蘇州5G閑時關斷項目完成后20天即可回收成本，年節約能耗成本954.51萬元。

3.1 節約電費成本分析

按照實測數據統計分析，單套5G設備（3個AAU+1個BBU）功耗為1.87 kW。2020年預計完成2 124個5G閑時關斷設備的安裝，每天關斷8 h，按目前機房電費均價0.87元/kWh進行測算，在不考慮空調能耗降低的情況下，每天節約電費成本詳見表3。

表3 每天節約電費成本

3.2 設備成本分析

5G閑時關斷設備，共需采購2 124套時控開關、2 124套接觸器、2 124套安裝箱。5G閑時關斷設備采購成本詳見表4。

表4 5G閑時關斷設備采購成本

按照以上分析，5G閑時關斷項目完成后，每天節約電費2.76萬元，年節約電費1 007.4萬元；設備成本總投資52.89萬元，約52.89/2.76=20天即可回收成本，年節約能耗成本1 007.4-52.89=954.51萬元。

4 結 論

蘇州聯通對5G設備采用了閑時關斷技術后，相應部門進行了測試及調整，目前5G設備關斷后，信號設備均可自動切換至4G，客戶感知度、滿意度良好。截至目前5G開通數量2096個，5G閑時關斷設備1962個，已節約電費616萬元。

為落實《中國聯通黨組關于打好三大攻堅戰的指導意見》，踐行綠色發展理念，蘇州分公司持續推進基礎設施節能減排，落實高效節能建設。蘇州聯通從原理上出發，利用邏輯電路原理自主創新，結合簡單的設備元器件實現5G設備閑時關斷，從應用的角度出發是一次有科學依據的自主創新，從創新的角度出發又是一次快捷、高效的應用。