2019年是5G商用的元年，伴随5G基站的不断开通，中国全面进入了5G时代。近日召开的工信部会议上透露，全国已开通5G基站12.6万个。随着5G网络建设速度的加快，5G能耗问题也越来越受到大家的重视。
5G能耗分析
5G耗电之说由来已久，几个月前一张来自某运营商的实测结果图显示，5G单站功耗约是4G单站功耗的2.5-3.5倍，基站的满载功率达到了惊人的3700W。要知道，相比4G，5G采用了更高的频率，单站的覆盖范围更小，要想达到与4G相同的覆盖效果需要更密集的基站部署。5G单站能耗的增加、基站数量的增多，将导致5G的能耗远大于4G能耗。移动网络的能耗直接关系到运营商的运维成本。有数据显示，4G时代，通信网络的能耗成本占运营商维护成本的16%左右，而通信网络的能耗主要就来自于基站。5G能耗的大幅增加将大大提升运营商的运营开支。有网友甚至戏称，“国家电网或为5G最大赢家”。
5G基站功耗实测结果
有人会说了，5G宣传的每比特能效是4G的20~30倍，为什么还这么耗电。其实归根结底还是数据流量增长太快，虽然每比特能效在下降，但总功耗却在不断上升。如今，运营商的流量资费越来越便宜，运营成本却在不断提升，如何合理有效的节能就成了运营商关注的一个重要课题。
5G节能技术
网络流量在地理位置上分布并不均匀，有数据显示，现有的移动网络中30%的基站承载了80%的网络流量，剩下70%的基站仅承载了20%的网络流量。例如，位于城市繁华地段的基站承载的流量要远远大于地处偏远郊区的基站所承载的流量。此外，网络流量在时间上的分布也不均匀，繁忙时段网络的流量很大，空闲时段流量却极低。例如，位于商场的基站在白天人流量很大的时段网络负载很高，傍晚无人的时段却几乎没有流量。网络流量在地理位置和时间上分布的不均，造成了部分“闲基站”仅承载极低的流量甚至是不承载任何流量，却还要消耗大量的电力，例如不停地发射广播信号、监听上行信道等等。对于这些“闲基站”，能想到的一个简单的省电办法就是：
当然，在实际网络运维中并不能简简单单的拉闸关站，还要考虑很多问题，例如承载的少量流量如何处理、“关站”后会不会造成覆盖漏洞等等，不能因为节能而影响网络原有的功能。3GPP SA5针对这些“闲基站”制定了相应的节能方案，下面就由小编为大家介绍一下。
3GPP SA5的节能课题考虑如下图所示的两种场景：NR增容小区被其他候选小区部分或完全覆盖，其中候选小区的基站可以是gNB（5G基站）也可以是eNB（4G基站）。我们先来解释一下什么是增容小区，什么是候选小区。增容小区，顾名思义就是用来增加容量的小区，通常被部署在一些流量需求大的热点地区，例如，商场、体育场、火车站等等。这些地区用户多、容量需求大，仅靠宏小区不足以满足容量需求，而增容小区的基站距离用户更近、信道条件更好，能够起到增加容量的效果。此外，由于具有更好的信道条件，NR增容小区还可以用来提供URLLC等新型业务。候选小区通常是提供连续广覆盖的小区，即上文的宏小区。
3GPP TS28.310协议中提供了两类节能方案，即集中式的节能方案和分布式的节能方案。集中式的节能方案中，OAM（网管）负责收集NR增容小区和候选小区的流量测量报告。当增容小区的流量负载小于一定门限值时，根据相应策略OAM通知增容小区进入节能模式。随后增容小区将自身的流量卸载到候选小区，然后进入节能模式。增容小区进入节能模式之后，OAM会继续收集候选小区的流量测量报告。当有增容需求的时候，OAM会通知增容小区去激活节能模式。分布式的节能方案中，OAM负责配置NR增容小区和候选小区的节能策略，包括节能模式激活和去激活的门限值。当增容小区的流量负载低于门限值时，增容小区卸载流量后进入节能模式。候选小区监控自身流量负载，当有增容需求时，通知增容小区去激活节能模式。
由于增容小区在进入节能模式之前，把自身承载的流量卸载到候选小区，对小区内的用户影响较小。增容小区进入节能模式之后，其原本覆盖的区域由候选小区提供服务，不会造成覆盖漏洞。有了这些保障，运营商才敢放心的“拉闸关站”，节省能耗。
除了“关站”，还有很多其他非标准化的节能方法，例如，采用更高工艺制程的芯片、更节能的器件材料、更智能的调度策略等等，这里就不一一介绍了。
结语
2020年5G将迎来大规模商用，能耗问题也会日益凸显，节能势必成为5G运营的关键课题。相信未来将会出现更多更有效的节能技术，降低5G能耗，使得5G能够更高效地服务社会、助力各行各业的发展。 
