LTE基站智能節(jié)能技術(shù)的研究和實踐

藺俊燕

（中國電信股份有限公司山西分公司，太原 030006）

隨著通信技術(shù)的不斷更新變革，電信行業(yè)能耗正在迅猛增長，為持續(xù)推進綠色通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，積極響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，提高能效是需要長期重視和應(yīng)對的問題。

通信網(wǎng)絡(luò)能耗主要集中在基站，目前，LTE基站能耗激增問題越發(fā)突出，提升LTE基站資源利用率，降低LTE基站能耗，減少無線網(wǎng)絡(luò)能耗成本是當(dāng)前亟需解決的問題。山西電信積極探索LTE基站智能節(jié)能技術(shù)，針對網(wǎng)絡(luò)的運行特征及各種應(yīng)用場景，調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài)，在對用戶體驗沒有影響的前提下，實現(xiàn)設(shè)備的高能效工作，降低設(shè)備的電量消耗，促進企業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)新和降本增效。

1 節(jié)能技術(shù)原理

LTE基站目前比較成熟的節(jié)能措施有：符號關(guān)斷、通道關(guān)斷和載波關(guān)斷。

1.1 載頻智能關(guān)斷

異頻同覆蓋小區(qū)場景中，把異頻同覆蓋小區(qū)分為“基礎(chǔ)小區(qū)”和“容量小區(qū)”，基站判斷整個小區(qū)的負荷小于設(shè)定門限時，基站啟動載頻智能關(guān)斷模式。基站禁止新用戶接入及切換進入“容量小區(qū)”，把小區(qū)存量用戶切換到異頻同覆蓋“基礎(chǔ)小區(qū)”，待小區(qū)沒有用戶后，關(guān)斷小區(qū)載頻。

載頻智能關(guān)斷使用場景為容量小區(qū)所在的RRU不共模；有兩個或兩個以上LTE頻段。

1.2 射頻通道關(guān)斷

多發(fā)多收（MIMO）技術(shù)是LTE中普遍使用的技術(shù)，單個小區(qū)前向通常使用兩個或者多個通道進行信號的發(fā)射，當(dāng)小區(qū)無業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)負荷較低，并且進入設(shè)定時間段時，關(guān)斷本小區(qū)的部分發(fā)射通道，以節(jié)省能耗。為保證控制信道覆蓋和業(yè)務(wù)感知，系統(tǒng)會提升控制信道的發(fā)射功率并自動調(diào)整小區(qū)用戶的傳輸模式。當(dāng)檢測到業(yè)務(wù)負荷增加后，退出智能關(guān)斷模式，恢復(fù)通道發(fā)射狀態(tài)。

射頻通道關(guān)斷特性使用場景：多發(fā)射通道RRU，低負荷期間；建議在密集城區(qū)區(qū)域使用；對小區(qū)帶寬有要求：無用戶數(shù)時的通道關(guān)斷要求小區(qū)帶寬在10M及10M以上；而有用戶時的通道關(guān)斷要求帶寬在15M以上。

1.3 符號關(guān)斷

在LTE網(wǎng)絡(luò)實際通信過程中，由于基站并不是時刻都處于最大流量的狀態(tài)，所以子幀中的符號，也不是任何時刻都填滿有效信息。啟動符號智能關(guān)斷功能，調(diào)度器完成業(yè)務(wù)流量預(yù)測評估，將下行數(shù)據(jù)調(diào)度到特定符號，在無有效信息傳輸?shù)姆枙r間，關(guān)閉功放，實現(xiàn)基站節(jié)能。

符號關(guān)斷特性使用場景：RRU不共模；RRU模塊需支持符號關(guān)斷。

2 節(jié)能技術(shù)實施方案

射頻通道智能關(guān)斷和載頻智能關(guān)斷不能同時生效，兩者同時開啟時，載頻智能關(guān)斷優(yōu)先觸發(fā)，因此兩者的收益不能疊加，以載頻關(guān)斷為主。符號關(guān)斷的生效時間為全天24小時，載頻智能關(guān)斷和射頻通道關(guān)斷生效時間根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置為01:00-06:00。選擇綜合節(jié)能方案，符號關(guān)斷+載頻只能關(guān)斷或者符號關(guān)斷+射頻通道智能關(guān)斷，可以獲得更好的節(jié)能收益。每種節(jié)能方案進行一周的特性開通觀察，進行對比分析。

站點選取原則及站點信息分布：

（1）試驗站點的覆蓋應(yīng)連續(xù)連片，包括一般商區(qū)或居民小區(qū)場景，業(yè)務(wù)量存在明顯的話務(wù)高峰低谷。

（2）站點具備智能電表，能自動采集基站設(shè)備實際耗電量，能通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)匯總。

（3）站點主設(shè)備原則上不進行軟、硬件改造。

3 節(jié)能技術(shù)實施效果

綜合模式單站日均節(jié)電為4.6度，平均節(jié)電比例為17%，單RRU日均節(jié)電為0.83度。

基站KPI指標(biāo)開通特性前后平穩(wěn)

4 結(jié)束語

本次LTE智能節(jié)能實踐了四種方案：一是綜合節(jié)能方案1（符號關(guān)斷+載頻智能關(guān)斷）；二是綜合節(jié)能方案2（符號關(guān)斷+射頻通道智能關(guān)斷）；三是載頻智能關(guān)斷；四是符號關(guān)斷。由于載頻智能關(guān)斷和射頻通道關(guān)斷生效時間為01:00-06:00，符號關(guān)斷的生效時間段為全天，因此載頻智能關(guān)斷和射頻通道智能關(guān)斷的實際節(jié)能收益較小。同時射頻通道關(guān)斷也會在生效時間段內(nèi)引起峰值速率降低。結(jié)合山西電信實際場景、綜合考慮節(jié)能效果、業(yè)務(wù)運行、運行管理指標(biāo)等方面影響，綜合節(jié)能方案可以達到網(wǎng)絡(luò)最大的節(jié)能減排收益。

開啟綜合節(jié)能技術(shù)模式，單RRU日均節(jié)電效果為0.83度，單站節(jié)電比例為17%，預(yù)估單月節(jié)省能耗成本10%左右。

由于站點覆蓋范圍、場景和廠商設(shè)備耗能差異，節(jié)電效能的呈現(xiàn)并不完全一致。在低話務(wù)低流量區(qū)域，節(jié)電效果相對更為明顯。由于目前整體山西電信的平均設(shè)備負荷還處于較低水平，預(yù)計在全面開啟節(jié)能功能后，會產(chǎn)生比較良好的節(jié)能效益。