網絡能源統籌策略與智慧節能技術研究

　　摘　要 隨著5G基站和大數據中心兩大新基建的爆發，運營商新一代網絡進入了建設快車道，機房基站空調耗電巨大，其中5G基站能耗更是4G的2～3倍，對運營成本帶來了巨大挑戰。本文主要從“5+1”基站智慧節能技術和“兩大”局站動力智慧節能技術兩方面，闡述能源統籌管理策略，研究提升網絡節能智能化和IT化水平，在保障用戶感知和網絡質量前提下，追求最大的節能降費成效。

　　本文源自陳聰; 郭嘉; 黃建豐; 施劍， 電信工程技術與標準化 發表時間：2021-07-12

　　關鍵詞 能源統籌管理;“5+1+2”智慧節能;4G/5G協同

　　5G 小區帶寬是 4G 的 5 倍以上，且室外主要是復雜度較高的 64/32 通道 Massive MIMO 設備，導致 5G 基站功耗是 4G 的 2 ～ 3 倍。無線網絡經過多年演進建設，形成了多制式多頻段立體式的復雜網絡，約 14.6% 的站點潮汐特性明顯，同時電源空調負荷率因季節變化呈現波動，站點電源負荷率波動明顯，節能降費空間巨大。

　　傳統節能模式存在以下“五大痛點”，開展基于 AI 技術的站點能源統籌管理具有重大意義。

　　(1)傳統技能模式存在節能小區和時間相對固定。

　　(2)4G/5G 和異廠家協同節能難。

　　(3)節能策略實施后覆蓋變化、業務性能和節能效果無法評估。

　　(4)各制冷設備冗余冷量浪費。

　　(5)空調未工作在最高效模式。

　　本文主要從“5+1”基站智慧節能技術和“兩大” 局站動力智慧節能技術(“5+1+2”智慧節能技術)研究網絡能源統籌策略，實現了基站節能、空調節能和儲能節能的三維一體全方位統籌智慧節能。

　　1 網絡能源統籌策略技術方案

　　基于 AI+ 大數據技術，打造融合基站節能、空調節能和儲能節能的網絡能源管理體系。應用統籌管理網絡能源智慧節能技術創新采用八步法實現節能管理流程，創建從數據采集、節能策略執行、策略自動評估迭代更新的全流程全方位全自動能源統籌管理系統。

　　1.1 網絡能源智慧節能技術業務架構

　　通過橫向貫通五大能力中心(性能中心、編排中心、故障中心、資源中心、采集共享中心)，打通 OMC 與動環監控，構建能源智慧大腦 ;運用大數據分析、AI 算法預測和場景智能識別等多種手段，在能源智慧大腦上部署“5+1+2”智慧節能統籌策略，面向業務打造三維一體的智慧節能管理體系，具體如圖 1 所示。

　　1.2 八步法節能管理流程

　　打造業務采集、對象場景識別、AI 智能預測、節能策略生成、節能策略執行、業務性能監控、應急保障喚醒和 AI 評估迭代優化八步自動化服務流程，實現網絡級快速部署，從擴展節能時間和擴大節能基站數量兩個維度，最大限度挖掘網絡節能潛力，具體如圖 2 所示。

　　2 “5+1+2”站點智能節能技術

　　2.1 基于承載業務量的“5+1”基站動態智慧節能技術

　　基于業務時序特性和網絡承載結構打造“5+1”六大節能降耗集合策略，適配主流電信設備廠家。運用大數據分析和 AI 算法構建 MRO 話務模型，識別不同場景網絡結構，基于網元長短周期業務特征和共覆蓋場景網絡結構特征，精準預測業務的時空分布，根據網元業務承載，智能執行最優節能方案策略，具體如圖 3 所示。

　　2.2 兩大局站動力智慧節能技術

　　2.2.1 空調智慧節能技術

　　通過實時監測機房溫度數據，建立能耗模型，通過人工智能管理方式，實現空調參數設置的智能尋優，并實時下發調整，提升底層空調設備的制冷協調性，降低空調系統內設備內耗，減少不必要的能量損耗，從而達到節能的目的，具體如圖 4 所示。

　　2.2.2 智慧儲能節能技術

　　通過 AI 技術設計端到端的改進神經網絡模型，基于峰谷電價、電池充放電特性、站點動態負荷及備電特性，生成削峰填谷智慧儲能策略。峰電時刻利用蓄電池放電工作，谷點時刻利用市電工作同時對蓄電池進行充電。此技術通過開關電源自動執行智慧儲能策略實現智慧儲能節能，具體如圖 5 所示。

　　2.2.3 AI 系統迭代調優與安全智慧管控

　　對節能前后的性能和節能量進行多維度評估，針對評估結果不斷調優模型，持續 AI 迭代優化節能方案，尋求實現節能和性能之間的最佳平衡。

　　當節能組話務激增、質量劣化、退服告警或突發事件時，通過應急喚醒機制及時退出基站節能模式。同時監控基站喚醒指令執行結果，對異常情況自動預警并對接排障派單處理，實現節能效果最大化和網絡安全的可控性，具體如圖 6 所示。

　　3 結束語

　　隨著 5G 商用網絡規模的增加和 5G 網絡建設實踐的持續探索及創新，以機房為整體的網絡能源統籌策略和精細化智慧節能技術研究必將進一步深入，將人工智能技術引入到通信網絡的各個環節，實現 4G/5G 網絡的智能協同，資源調度的持續優化，在節能降費和用戶體驗之間達到有效平衡。網絡能源統籌策略與智慧節能技術的不斷創新和演進將有效降低運營商 OPEX 成本，提升運營商市場競爭力和可持續發展能力。