5G專網設備能耗效能數據與可視化

節能減碳與能源消耗議題日益受到關注。根據全球永續賦能倡議組織（GeSI）研究，2020年資訊通信技術（ICT）部門的碳排放量約為1.27億公噸，佔全球總排放量的2.3%。產業分析顯示，預計到2030年，無論是有線或無線寬頻網路，都將消耗總能源需求的20%。電信通信網路基地台的訊號強度與能耗成正比，功耗會影響其傳輸範圍與速率。為滿足高速傳輸需求，需部署更多基地台，使5G設備能耗增加。近年來，政府積極推動淨零排放政策，並將5G O-RAN設備發展納入重點關注範圍，以符合全球節能減碳的潮流趨勢。因此，透過節能管理系統技術，利用演算法及AI模型來預測並調節基地台的設備功能啟閉、無線功率輸出，甚至主機的降速運轉，以達到節能目標。

在討論5G O-RAN的節能趨勢時，首先需收集5G專網設備的能耗及效能數據，並將其提供後端平台進行整理。藉由數據視覺化界面，分析人員可以清楚了解設備運行能耗現況，從動態圖表中提取洞察結果，並根據使用情境對能耗進行調控和優化。

透過架設開發環境，依據能耗效能數據（PM counter) ，設計資料來源並儲存。同時與使用單位進行需求訪談，透過UI/UX設計開發能耗數據儀表板，具體呈現5G專網基地台的能耗。

本文將介紹如何利用既有場域收集的能耗數據，並結合尚未開發之設備數據進行研究與模擬。經過數據整合與視覺化儀表板軟體前端使用者介面開發，協助網通廠商實現其在電信節能領域的目標。跨場域與跨廠商設備能耗儀表板的發展，將展現Open RAN開放架構的精神，實現通用於不同場域的應用，並不局限於特定場域的實施。

此案例分為兩個部分，具體內容如下: 

1. 5G專網設備資料讀取：系統架構簡圖顯示，觀測廠商在該場域中選取了兩套設備的數據進行開發。資料透過O-RAN O1介面串接後端之設備管理平台，收集現場數據，並與合作夥伴提供的模擬數據進行轉換、整合。開發環境中的網路配置需與合作廠商共同規劃、設置、串接及測試，確保能夠成功獲取正確的數據。觀測案例中的廠商與合作夥伴項目包括：協助建置核網的廠商與O-RAN設備商，進行現場情境應用的數據串接測試與收集及視覺化呈現。數據讀取項目如下所示：

   

2. UI/UX設計與能耗數據儀表板開發：觀測廠商在建立開發環境後，導入場域收集的檔案進行數據彙整，並基於該數據源基礎增加模擬場域應用的能耗效能數據。將O-RAN設備能耗與效能相關參數進行研析並串接介面輸出，同時使用 API 與 MQTT協議進行數據的獲取與儲存。經過多次UI/UX 需求訪談，開發了能耗效能數據儀表板。此儀表板分為以下幾個部分： 

• 場域總覽（Overview）:用於監控所有基地台的總能耗與效能數據   

• 能耗管理（Energy Consumption Management）：用於監控CU+DU和RU的能耗趨勢

• 效能管理（Performance Management）：用於監控CU+DU和RU的效能指標趨勢 

• 能耗與效能比較（Energy vs Performance）：透過圖表比較能耗與效能數據 

• 日誌管理（Log Management）：用於顯示每個基地台的日誌資訊

FIND觀點

此專網數據的儀表板需能夠讀取來自多家O-RAN供應商的設備數據，並透過基站數據擷取進行適度的客製化，以滿足不同型態的能耗與效能展示需求。同時，應從場域管理者的角度，發展跨場域跨與跨廠商設備的能耗儀表板，推動場域設備能耗管理，朝向節能與永續發展的目標。

封面圖片來源：本文作者整理繪製

參考資料來源 :

MIC報告 : 從MWC 2022看電信通訊產業的5G世代 節能減碳大計