構(gòu)建節(jié)能型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方略及效驗(yàn)概述

黃潛

中國(guó)電信股份有限公司武漢分公司 湖北 武漢 430000

前言

5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)2012年在我國(guó)提出，經(jīng)過中國(guó)科研和通信業(yè)界的共同研發(fā)，作為先進(jìn)移動(dòng)通信服務(wù)系統(tǒng)，能很好地服務(wù)于現(xiàn)代信息社會(huì)。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)作為一種無線通信系統(tǒng)，具有高速率、低時(shí)延、快連接、抗干擾的功能。因此，5G移動(dòng)網(wǎng)路趨向神經(jīng)化網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的無線網(wǎng)絡(luò)世界。

1 5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)概述

5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)屬于新一代的通信網(wǎng)絡(luò)，相比較4G網(wǎng)絡(luò)來說，5G具有比其高百倍的數(shù)據(jù)傳輸速度，從理論上講能夠達(dá)到數(shù)十 Gbit/s，而且還具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。5G技術(shù)的使用不僅能夠降低能耗，同時(shí)還能提高安全性、可靠性，而且無須消耗過多成本，因此，可以滿足今后移動(dòng)通信的需求。

從服務(wù)對(duì)象來說，5G網(wǎng)絡(luò)主要的服務(wù)對(duì)象就是終端用戶。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的投入使用，能夠在一些重大的災(zāi)害發(fā)生以前，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確率更高的應(yīng)急通信服務(wù)。同時(shí)，在高鐵等高速運(yùn)行的環(huán)境中，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也能夠提供較好的移動(dòng)性支撐和保障。從服務(wù)的角度上來看，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更加注重用戶的體驗(yàn)感。當(dāng)前，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與運(yùn)行過程中，所需要消耗的能量越來越大。因此，必須設(shè)法發(fā)揮5G節(jié)能的潛在特點(diǎn)，進(jìn)一步降低運(yùn)用中的能耗，才能加快節(jié)能5G型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的大力推廣[1]。

2 節(jié)能型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

2.1 采用符號(hào)節(jié)能技術(shù)

由于5G通信技術(shù)運(yùn)用時(shí)，NR系統(tǒng)信號(hào)發(fā)射并不是均勻分布的，也沒有一直保持最大流量狀態(tài)。因此對(duì)于其子幀里符號(hào)而言，也并不是一直具有有效信息的填充。對(duì)于不同的符號(hào)周期時(shí)刻而言，當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，可以進(jìn)行PA電源開關(guān)的打開，而沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，則將電源開關(guān)關(guān)閉，這樣既可以大幅度減少系統(tǒng)的功耗，同時(shí)還能夠讓業(yè)務(wù)正常進(jìn)行，不受到干擾和影響，這種方式也叫作符號(hào)關(guān)斷節(jié)能。由于符號(hào)關(guān)斷節(jié)能方式具有自適應(yīng)性的特點(diǎn)，因此對(duì)于一些低話務(wù)時(shí)間段，能夠達(dá)到更好的節(jié)能效果。

2.2 采用通道關(guān)斷節(jié)能技術(shù)

在NR系統(tǒng)中，當(dāng)檢測(cè)到小區(qū)負(fù)荷較少時(shí)，進(jìn)行部分信息通道的關(guān)閉，不再進(jìn)行信息的發(fā)射或者接收，這樣也能夠有效降低能耗。

將NR低頻小區(qū)的天線數(shù)記為AntNum，滿足所設(shè)定的負(fù)荷條件時(shí)，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行通道關(guān)斷，對(duì)ChoffNum個(gè)通道進(jìn)行關(guān)閉。同時(shí)與其相對(duì)應(yīng)的所關(guān)閉通道數(shù)量，在總天線數(shù)量中的占比為ChoffProp。由于小區(qū)的上行和下行的通道，在進(jìn)行關(guān)斷時(shí)，是需要獨(dú)立配置的。因此在此基礎(chǔ)上，能夠支持兩種關(guān)斷模式，一是僅僅關(guān)閉下行發(fā)射通道，二是將上下行兩個(gè)通道同時(shí)關(guān)閉。

對(duì)于NR小區(qū)來說，如果AntNum=64，則當(dāng)前系統(tǒng)中硬件和天線之間的映射關(guān)系，有如下反映。首先對(duì)于TRX SOC與天線之間，是4個(gè)天線映射到1個(gè)芯片；而對(duì)于中頻FPGA與天線之間的映射關(guān)系來說，則是8個(gè)天線映射到1個(gè)中頻FPGA；PA模塊與天線之間，則是每個(gè)天線映射到一個(gè)PA模塊。所以在進(jìn)行關(guān)閉通道的選擇時(shí)，需要通過分析具體的硬件與天線的映射情況，來進(jìn)行進(jìn)一步選擇。只有在相同的硬件資源的通道，達(dá)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，才能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的功效。

2.3 采用載波關(guān)斷節(jié)能技術(shù)

在NR多層覆蓋的場(chǎng)景之下，由容量層以及基礎(chǔ)覆蓋層小區(qū)，分別提供熱點(diǎn)及連續(xù)覆蓋。并且，在兩個(gè)層級(jí)小區(qū)負(fù)荷數(shù)值變化的基礎(chǔ)之上，來進(jìn)行技術(shù)的調(diào)控。如果容量層小區(qū)負(fù)荷值比較低，就可以將UE進(jìn)行轉(zhuǎn)移，讓其遷入基礎(chǔ)覆蓋層小區(qū)，從而能夠?qū)τ谌萘繉有^(qū)進(jìn)行關(guān)斷。在基礎(chǔ)覆蓋層小區(qū)負(fù)荷變高時(shí)，則可對(duì)其容量層小區(qū)進(jìn)行喚醒，實(shí)現(xiàn)較好的節(jié)能效益。

在進(jìn)行該項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用時(shí)通常采取定制節(jié)能時(shí)段結(jié)合判斷負(fù)荷閾值完成部署，首先要對(duì)于所配置的節(jié)能時(shí)間段進(jìn)行判斷，到達(dá)節(jié)能開始時(shí)間以后，進(jìn)一步對(duì)于小區(qū)的負(fù)荷進(jìn)行評(píng)測(cè)和估計(jì)，如果負(fù)荷能夠達(dá)到定制的閾值標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行遷移UE，達(dá)到關(guān)斷容量層小區(qū)的狀態(tài)。

2.4 采用深度睡眠關(guān)斷技術(shù)

在NR系統(tǒng)中，可以通過兩種模式，來實(shí)現(xiàn)小區(qū)關(guān)斷的節(jié)能效果。首先就是小區(qū)閉塞。在該模式下，AAU只對(duì)于PA進(jìn)行關(guān)閉。而另一種則是深度睡眠模式。在深度睡眠模式之下，AAU除了關(guān)閉PA，還對(duì)SOC、MCS等硬件，一同進(jìn)行關(guān)閉。因此，深度休眠模式相比較于小區(qū)閉塞模式來說，其具有更加優(yōu)秀的節(jié)能效果，但是在進(jìn)行喚醒時(shí)，小區(qū)閉塞模式在速度上，要優(yōu)于深度休眠。因此，對(duì)于二者而言，都能夠利用其進(jìn)行小區(qū)的定時(shí)關(guān)斷，或者也可以在負(fù)荷水平的基礎(chǔ)上，進(jìn)行小區(qū)關(guān)斷。基于此，在進(jìn)行節(jié)能小區(qū)的喚醒時(shí)，也包含定時(shí)喚醒以及基于負(fù)荷喚醒兩種方式。

2.5 節(jié)能檢測(cè)數(shù)據(jù)的效驗(yàn)

中國(guó)電信武漢分公司通過11個(gè)月試驗(yàn)和推廣，大大降低了5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本，提高了運(yùn)營(yíng)效益。采用符號(hào)關(guān)斷+通道關(guān)斷+深度休眠節(jié)能方案，漢口區(qū)域平均每日節(jié)省能耗11498kwh，節(jié)能比例為19.4%。平均每小區(qū)每日節(jié)省2.44kwh，全年預(yù)計(jì)節(jié)能約460萬kwh，以市內(nèi)電價(jià)0.69元/千瓦時(shí)計(jì)算，漢口區(qū)域全年可節(jié)省成本約320萬元。后期還將在全市其他區(qū)域進(jìn)行節(jié)能策略實(shí)施，如醫(yī)院、校園、車站、政府等重點(diǎn)場(chǎng)景部署符號(hào)關(guān)斷技術(shù)，而其他一般場(chǎng)景部署符號(hào)關(guān)斷+深度睡眠關(guān)斷，以更有效地降低基站閑時(shí)功耗[2]。

3 結(jié)束語

綜前所述，合理構(gòu)建和布局節(jié)能型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，有序?qū)嵤└黜?xiàng)節(jié)能技術(shù)和策略，能進(jìn)一步對(duì)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做出有效調(diào)整，不僅能讓用戶具有良好的體驗(yàn)感，而且讓配套設(shè)備能夠低能耗、高功效運(yùn)轉(zhuǎn)，大大降低設(shè)備的電量消耗，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)創(chuàng)新以及降本增效。