网络能源统筹策略与智慧节能技术研究

　　摘　要 随着5G基站和大数据中心两大新基建的爆发，运营商新一代网络进入了建设快车道，机房基站空调耗电巨大，其中5G基站能耗更是4G的2～3倍，对运营成本带来了巨大挑战。本文主要从“5+1”基站智慧节能技术和“两大”局站动力智慧节能技术两方面，阐述能源统筹管理策略，研究提升网络节能智能化和IT化水平，在保障用户感知和网络质量前提下，追求最大的节能降费成效。

　　本文源自陈聪; 郭嘉; 黄建丰; 施剑， 电信工程技术与标准化 发表时间：2021-07-12

　　关键词 能源统筹管理;“5+1+2”智慧节能;4G/5G协同

　　5G 小区带宽是 4G 的 5 倍以上，且室外主要是复杂度较高的 64/32 通道 Massive MIMO 设备，导致 5G 基站功耗是 4G 的 2 ～ 3 倍。无线网络经过多年演进建设，形成了多制式多频段立体式的复杂网络，约 14.6% 的站点潮汐特性明显，同时电源空调负荷率因季节变化呈现波动，站点电源负荷率波动明显，节能降费空间巨大。

　　传统节能模式存在以下“五大痛点”，开展基于 AI 技术的站点能源统筹管理具有重大意义。

　　(1)传统技能模式存在节能小区和时间相对固定。

　　(2)4G/5G 和异厂家协同节能难。

　　(3)节能策略实施后覆盖变化、业务性能和节能效果无法评估。

　　(4)各制冷设备冗余冷量浪费。

　　(5)空调未工作在最高效模式。

　　本文主要从“5+1”基站智慧节能技术和“两大” 局站动力智慧节能技术(“5+1+2”智慧节能技术)研究网络能源统筹策略，实现了基站节能、空调节能和储能节能的三维一体全方位统筹智慧节能。

　　1 网络能源统筹策略技术方案

　　基于 AI+ 大数据技术，打造融合基站节能、空调节能和储能节能的网络能源管理体系。应用统筹管理网络能源智慧节能技术创新采用八步法实现节能管理流程，创建从数据采集、节能策略执行、策略自动评估迭代更新的全流程全方位全自动能源统筹管理系统。

　　1.1 网络能源智慧节能技术业务架构

　　通过横向贯通五大能力中心(性能中心、编排中心、故障中心、资源中心、采集共享中心)，打通 OMC 与动环监控，构建能源智慧大脑 ;运用大数据分析、AI 算法预测和场景智能识别等多种手段，在能源智慧大脑上部署“5+1+2”智慧节能统筹策略，面向业务打造三维一体的智慧节能管理体系，具体如图 1 所示。

　　1.2 八步法节能管理流程

　　打造业务采集、对象场景识别、AI 智能预测、节能策略生成、节能策略执行、业务性能监控、应急保障唤醒和 AI 评估迭代优化八步自动化服务流程，实现网络级快速部署，从扩展节能时间和扩大节能基站数量两个维度，最大限度挖掘网络节能潜力，具体如图 2 所示。

　　2 “5+1+2”站点智能节能技术

　　2.1 基于承载业务量的“5+1”基站动态智慧节能技术

　　基于业务时序特性和网络承载结构打造“5+1”六大节能降耗集合策略，适配主流电信设备厂家。运用大数据分析和 AI 算法构建 MRO 话务模型，识别不同场景网络结构，基于网元长短周期业务特征和共覆盖场景网络结构特征，精准预测业务的时空分布，根据网元业务承载，智能执行最优节能方案策略，具体如图 3 所示。

　　2.2 两大局站动力智慧节能技术

　　2.2.1 空调智慧节能技术

　　通过实时监测机房温度数据，建立能耗模型，通过人工智能管理方式，实现空调参数设置的智能寻优，并实时下发调整，提升底层空调设备的制冷协调性，降低空调系统内设备内耗，减少不必要的能量损耗，从而达到节能的目的，具体如图 4 所示。

　　2.2.2 智慧储能节能技术

　　通过 AI 技术设计端到端的改进神经网络模型，基于峰谷电价、电池充放电特性、站点动态负荷及备电特性，生成削峰填谷智慧储能策略。峰电时刻利用蓄电池放电工作，谷点时刻利用市电工作同时对蓄电池进行充电。此技术通过开关电源自动执行智慧储能策略实现智慧储能节能，具体如图 5 所示。

　　2.2.3 AI 系统迭代调优与安全智慧管控

　　对节能前后的性能和节能量进行多维度评估，针对评估结果不断调优模型，持续 AI 迭代优化节能方案，寻求实现节能和性能之间的最佳平衡。

　　当节能组话务激增、质量劣化、退服告警或突发事件时，通过应急唤醒机制及时退出基站节能模式。同时监控基站唤醒指令执行结果，对异常情况自动预警并对接排障派单处理，实现节能效果最大化和网络安全的可控性，具体如图 6 所示。

　　3 结束语

　　随着 5G 商用网络规模的增加和 5G 网络建设实践的持续探索及创新，以机房为整体的网络能源统筹策略和精细化智慧节能技术研究必将进一步深入，将人工智能技术引入到通信网络的各个环节，实现 4G/5G 网络的智能协同，资源调度的持续优化，在节能降费和用户体验之间达到有效平衡。网络能源统筹策略与智慧节能技术的不断创新和演进将有效降低运营商 OPEX 成本，提升运营商市场竞争力和可持续发展能力。