ОПТИМІЗАЦІЯ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ ІНФРАСТРУКТУРИ МЕРЕЖІ 5G NEW RADIO В УМОВАХ ОБМЕЖЕНОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

DOI: 10.31673/2412-4338.2026.019018

Анотація

У статті розв’язано актуальну проблему підвищення енергетичної стійкості телекомунікаційної інфраструктури України в умовах воєнного стану та системного дефіциту потужності в енергосистемі. Обґрунтовано, що впровадження мереж 5G New Radio (NR) супроводжується зростанням енергоспоживання, що потребує переходу від екстенсивного нарощування парку акумуляторів до інтелектуального управління станами спокою базових станцій.

Метою дослідження є розробка концептуальної схеми адаптивного управління енергоспоживанням мережі 5G NR для забезпечення її максимальної автономності під час блекаутів. У роботі проведено аналіз специфікацій 3GPP, зокрема концепції «Lean Carrier Design» та багаторівневих режимів «Advanced Sleep Modes» (Micro, Light, Deep Sleep, Hibernation), що дозволяють знизити споживання підсистеми радіодоступу (RAN), на яку припадає близько 70-80% енерговитрат об’єкта.

Методологія дослідження базується на синтезі методів машинного навчання та аналізу великих масивів статистичних даних НКЕК за 2022–2024 роки. Запропоновано децентралізовану архітектуру федеративного навчання (Federated Learning), яка дозволяє об’єктам критичної інфраструктури навчатися колективно на основі локальних профілів трафіку, зберігаючи конфіденційність даних. Для точного прогнозування стану заряду (SOC) літій-залізо-фосфатних (LiFePO4) акумуляторів використано рекурентні нейронні мережі (ResLSTM).

Результати дослідження підтверджують, що використання запропонованої моделі дозволяє змінити профіль розряду 385 551 груп АКБ, зафіксованих у мережах України. Порівняльний аналіз показав, що впровадження федеративного навчання забезпечує приріст часу автономної роботи на 44-180% у критичних сценаріях, зокрема пролонгуючи роботу сервісів до понад 20 годин у період блекаутів. Це дозволяє не лише виконувати нормативні вимоги щодо 72 годин стійкості, а й суттєво подовжує життєвий цикл акумуляторних систем шляхом зменшення глибини розряду (DoD).

Висновки підкреслюють, що технологічний стек 5G NR у поєднанні з інтелектуальними алгоритмами стає стратегічним елементом енергетичної безпеки національної телеком-мережі. Подальші дослідження спрямовані на інтеграцію відновлюваних джерел енергії та адаптацію моделі до архітектур Beyond 5G/6G.

Ключові слова: енергоефективність, федеративне навчання, LiFePO4 акумулятори, Lead-Acid акумулятори, стійкість інфраструктури, ResLSTM, QoS.