物联网智能空开在5G网络室分中的应用

摘要：本文对5G室分系统中不同房间的不同场景进行了分析，提出了将物联网的空开技术应用于5G室内，利用智能空开在闲时段关断5G室分设备的策略，在满足用户基本服务（4G）的前提下，达到减少5G室分装置在闲置期间的能源消耗。

关键词：物联网；智能空开；5G网络室分

引言

当前5G室内覆盖范围的应用范围为：大型商场综合体、交通枢纽、高校校园、大型场馆、医院等，其设计思路是：在4G室分已经全部接入的前提下，再加上5G的覆盖范围，其中以5G为主。大多数情况下，在一些时间（例如，0时0时到6点）有较低的业务/没有业务，从而造成了巨大的电力消耗，而在5G房间中，若能将物联网技术应用到5G室内，就可以使5G室内的5G分机在低流量/无业务时间内停电，节省电力，减少运行费用。

1.相关概念阐述

当今，网络技术在飞速发展的今天，已经进入了一个全新的阶段。在互联网的信息技术引领下，移动互联网技术取得了重大的飞跃。从2G到4G，再到5G，随着通讯技术的进步，人们的生活和工作都发生了巨大的变化。文章从5G技术特点出发，探讨了5G技术在网络中的具体运用。在计算机技术发展的今天，通讯技术已经有了很大的发展。基于2G/3G/4G/通讯技术，开发了5G通讯技术。自5G通讯技术问世以来，已被广泛地运用于各个领域。随着5G技术的不断完善，5G技术和物联网技术的融合将会促进其更好的发展。自2019年开始，中国电信公司开始全面启动5G网络的建设，到2021年2季度底，全国范围内5G网络已经基本实现，并实现了室内无线接入。由于5G网络规模持续扩大，加之5G装置功耗较高，导致电力价格上涨；2021年两会上，国务院工作报告已经明确指出，要努力实现“碳达峰”和“碳中和”。所以，为了减少电网运行费用，为我国碳达峰、碳中和这一战略做出自己的一部分，积极开展5G网络的节能减排工作[1]。

（1）物联网。从物联网的起源、特征和发展来看，物联网是一种可以将各种事物联系起来的互联网。通过这种项目的代码与互联网建立起了一个信息分享的实体网络。在现代科技与资讯科技的飞速发展下，「物联网」这一观念也随之发生了变化。当前，物联网可以将某些东西与互联网进行全方位的感应，并将其与互联网进行无线的联系，从而实现对产品的智能分析与判断。连接可以由无线和有线的方式进行。它具有三个特点：全面感知、可靠传输、智能处理。随着互联网技术的飞速发展，它已被广泛地运用于人类的发展进程之中。如在线监控，报警联动，远程控制等一套智能化的都市管理系统。而5G技术则推动了互联网技术的飞速发展，二者互为补充，相互促进。

（2）5G通信技术。5G通讯技术源于4G通讯技术。5G通讯技术扩大了网络的传输能力，提高了对信息的传输速率。2020年，5G通讯技术将迎来空前的发展。5G通讯技术采用了双向的无线电通讯技术，使其在2公里以内的传输距离大大提高。通信时，可以向附近的信号台发送电子信号。5G通信技术的发展使得5G的下载速率是4G的100多倍。与此同时，5G具有低能耗、低成本、强系统性能和高频谱利用率等技术特点。5G技术的研发流程包括三个步骤：技术方案验证、系统验证。

2.5G通信中的物联网应用发展

（1）统一标准，突破网络限制。中国是5G时代的领军人物，5G电视的控制通道的设计方案已确定，其他的技术规范还需结合整个网络体系，从而推动5G时代下的技术和功能实现革命性的改变。进一步推进无线通信技术的模块传输频率和相关的相关系统规范，从而推进物联网的推广和应用。5G通信技术的发展可以提高信息采集的效率，推动云计算、大数据等信息技术的发展，从而推动信息技术和新技术的结合，从而推动信息化的发展。

（2）技术拓展，驱动创新思维。5G通信技术将给网络发展提供了空前的发展机会，5G通信技术可以提高网络的服务品质，增强网络的使用体验。5G通信技术的技术参数在互联网上的使用情况见下图1。由于物联网是一种高度密集的终端集中式通信，其邻近的结点间距很小，而其通信模块的频率、制式等指标也有差别。随着5G的发展，必须对现有的网络环境下的协议算法进行有效的完善，并结合当前的技术发展和5G的特点，结合当前的发展和5G的特点，进行技术扩展，并提出一种具有更高兼容性和可行性的协议算法，从而解决传统物联网中存在的问题。由于没有了互联网的制约，很多4G所不具备的特性都被开发出来，从而引起了人们对5G的广泛关注和对互联网技术的革新，从而使其更好地利用和推广互联网。

（3）安全同步，实现万物互联。随着物联网技术的不断发展，人们越来越关心的是信息和网络的安全问题，与传统的网络相比，物联网的安全性必须通过数据的同步、技术和软件的融合来实现。通过5G技术加强了终端与终端的连接，加强了网络的覆盖面和稳定，为智能的互动技术保证，使一切都能真正地连接起来[2]。

3.物联网智能空开的组网架构

物联网智能空开技术是以NB-IoT为基础的智慧空开技术，利用无线网络发送控制信息，由PC、手机等移动终端进行遥控，以达到智能空开的通电、断电、定时开关等功能，同时具备存储、策略定制、电量计量、过载短路、过压欠电压等多种功能。在室内电力系统中，智能空气开关的设置十分简便，只要将传统的空开式改为智能化的空开式。采用智能化空开式控制5G装置，实现了对5G装置的节能降耗。其显示了智能空载装置的连接，它是由5GHUB装置的智能化空载开关进行控制，从而对其下的5GPRRU装置进行操作[3]。

4.智能空开在5G网络室分中的应用策略

当前5G室内覆盖的主要应用领域为大型商场、交通枢纽、高校校园、大型场馆、医院等，这些场景具有不同的业务繁忙和闲暇时段，并且一个场景中可能会出现不同地区闲忙时不同的情况，特别是一些大型场馆的闲忙时段与其举办活动的时间息息相关。当前我国5G的使用人数尚处在一个比较低的阶段，因此，本文提出了在4G的背景下，对各个不同的背景下的空闲时间进行了研究。针对大型体育馆的开放方案，必须针对具体的活动环境，对5G网间的空载时间进行了详细的研究。在5G网络中，按照表1中的时间间隔，可以设定对应的关闭方案。在空闲时间的起始时间断开，以便为5G网格组提供电力；在空闲时间即将终结之前，提前30分钟关机，以确保5G网间的分机接入，确保系统的正常工作。在某些特定情况下，例如手术室、实验室等5G接入需求时，5G网络的房间不能被切断；急诊区全天都有病人，所以不能关门。由于写字楼的周末/节假日、大型场馆的非保障期、高校校园的冬季、暑假等都是低流量的业务，因此必须要注意分别关掉5G的室内设备[4]。

5.某海峡会展中心5G网络室分智能空开应用案例

海峡国际会议中心是一座以4G为主体的大型会议场馆（占地440万平米），并在现有4G网络的基础上，增设5G网络，并在体育馆内增设19个HUB（多端口）下悬挂125个PRRU。另外，5G室内室分系统的平均功耗为每天152kWh，因为不是每天都有活动，所以在非活动天，5G室分网会出现闲置，造成电力损耗。此次对5G室分网中的电力系统进行了智能化的空载转换，共有19个智能空载设备投入运行，并对19个HUB进行了升级。

（1）海峡会展中心智能空开的关断策略。根据会展中心的不定时性，将其划分为通讯安全和无安全保护两个阶段，具体的策略是：通讯保证期：展会开幕三天到展会结束后1天为保障期，保障期内智能空开每天22点分闸，7点半合闸。非通讯保护期间：除了通讯保证期间以外，其它时段，均采用空断式开关，每天0：00分断。

（2）智能空开策略开启后的节能情况分析。在今年7月上旬，我们已在海峡会议中心5G房间内进行了智能化的开放，并于8月15日0号开始使用。2020年8月15日至2020年9月3日，其中通讯保障期21天，非通讯保障期9天，其能耗及预计节能情况（闲时段的功率按照6.3kW进行估算）见表2。从八月十五日0时到九月十三日，这19种可带式智能空载系统的能耗合计为2440.93kWh，预计节约2620.74kWh（按照正常时段耗电预测），节能占比约51.78%，节能效果十分明显。

在会展中心开放一个多月的试验过程中，采用“空开”的关闭方式，其节约能源的作用非常显著，这与海峡博览会的不安全期、服务期的休息时间长短有关。其他交通枢纽，综合医院，大型商业综合体，大学校园，写字楼等场合，在6-12小时内，采用智能空开关断后，可节省20%～45%的电能。此外，在5G室内采用智能空开的方案时，必须考虑到：在5G室内的房间，根据功能分区的不同，对5G室分装置进行了物理隔离，方便了各功能区间的切换。5G房间的空载开关是建立在4G网络的基础上的，也就是关断了5G的空载业务，至于4G的基本业务，能否使用空时关机政策，则有待商榷。

6.结语

在5G网络室内，采用智能空开技术可以在不干扰4G基本业务（4G）和繁忙时期的情况下节省大量的电力，提出在交通枢纽、医院、大型商业综合体、高校校园、办公楼、大型场馆等5G网络室分别开展智能空开的应用，降低运营商的电费成本，为国家实现碳达峰、碳中和的目标贡献一份自己的力量。

参考文献

[1]高文斌.物联网智能空开在5G网络室分中的应用[J].电信快报，2021（12）：37-40.DOI：10.396 9/j.issn.1006-1339.2021.12.009.

[2]覃玉.物联网技术在5G通信网络中的应用[J].数码设计（下），2021，10（5）：9.

[3]杨力.计算机技术在5G通信网络中的应用探讨[J].长江信息通信，2021，34（11）：206-208.DOI：10. 3969/j.issn.1673-1131.2021.11.069.

[4]熊小锐.5G通信技术及其在物联网中的应用研究[J].中国新通信，2020，22（14）：119.DOI：10.3969/j.i ssn.1673-4866.2020.14.094.