關于高能低效站點整治方法研究

摘要：隨著4G/5G網絡的大規模建設，網絡環境越發多樣化、復雜化。近年來，全球運營商營收整體下滑，運營成本支出卻不斷增加。由于5G基站更大的帶寬、更多的通道數、器件集成度低等因素影響，5G基站電費在網絡運營支出中占比超30%，5G功耗相當于4G基站的3～4倍。5G基站節能已成為5G商用中不得不考慮的一個棘手問題。隨著信息技術的快速發展，高能低效站點問題日益凸顯，這不僅影響了網絡服務的質量，還造成了大量的能源浪費。該文旨在研究高能低效站點的整治方法，通過深入分析站點能耗和性能瓶頸，提出針對性的優化措施和策略，以提升站點能效，實現節能減排的目標。

關鍵詞：高能低效站點；整治方法；能效優化；節能

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.05.012

中圖分類號：TN929.53" " " " " 文獻標志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）05-00-03

Research on High Energy Consumption and Low Efficiency Site Renovation Methods

TANG Hai， CHEN Zhiqiang， ZHANG Xu

（China Mobile Group Xinjiang Company Limited， Urumqi 830000， China）

Abstract： The multiplicity of network environment has been complicated along with the large-scale construction of 4G and 5G. In recent years，the income decline of global operators was accompanied by the increasing cost of operations which related to the electricity bills.Due to factors such as larger bandwidth， more channels， and lower device integration of 5G base stations and the electricity bills of the 5G base stations was more than 30% of the entire operating costs， and also the power consumption of 5G was 3～4 times as many as 4G.The tough issue of power consumption of 5G that must be considered in commercial applications.The wasting and inefficiency of base stations issue has been showing increasingly along with the fast-growing of information technology，which has not only affected the network service quality and wasting the power consumption. The purpose of this article is to resolve inefficient and wasting issue via the resolutions of optimization measures and strategies， so that the goals of emission reduction could be achieved.

Keywords： high energy consumption and low efficiency sites; renovation methods; energy efficiency optimization; energy conservation

1" "研究背景

隨著5G技術應用普及及推廣，5G無線基站的部署密度越來越高，在業務增長的同時也給能源消耗帶來了巨大挑戰和壓力。本文針對這一問題，提出了一種基于無線基站的高能耗低效益的站點的解決方案。

高能低效站點是當前網絡通信領域面臨的重要問題之一。站點在提供網絡服務時，往往存在能耗高、業務量低下的現象，不僅影響用戶體驗，還增加了運營成本。因此，開展高能低效站點的整治研究，對于提升網絡服務質量、降低能耗具有重要意義。

2" "研究方法

2.1 能效識別

精準定位高能耗低效益站點是基站能效優化取得良好性能的關鍵因素。使用“4G/5G網絡聯動節能及管控系統規范”作為能效評判指標，從覆蓋數據和場景數據兩個方面聯合分析，篩選出高能耗低效益小區。

基于位置信息的工參進行重疊覆蓋度計算，自動進行更新計算，生成4G/5G各網絡重疊覆蓋度信息[1]；系統依據4G/5G MR測量報告及位置信息，完成基站重疊覆蓋度的分析；完成接入節能系統區域基站的網格化建模，建立覆蓋簇數據庫。

利用爬蟲技術獲取互聯網地圖中的分類場景數據，通過小區工參中經度、緯度、方向角、基站高度、下傾角、覆蓋場景等信息，匹配小區覆蓋場景；通過小區KPI聚類分析，自動識別業務場景，建立業務場景業務分類模型，并自動生成各場景不同的節能策略配置[2]。

能耗管理系統（見圖1）主要通過價值評估模型、覆蓋評估模型等系統能力，一方面實現無線基站精細化節能管理，設備效益最大化；另一方面實現在節能過程中充分保障用戶感知。

（1）構建價值評估模型。構建價值評估模型，結合站點分布、通話統計數據及跨域多元數據進行站點價值評估。使用神經網絡進行復雜的非線性模式識別，實現各類數據特征之間的關聯，并據此制定策略。利用分場景聚類算法，實現站點的屬性與價值匹配，從而使網絡設備能效達到最大化。

（2）構建覆蓋評估模型。構建網絡覆蓋模型，結合用戶分布、場景特征及行為軌跡等多元信息，進行精準的覆蓋評估和優化。使用卷積神經網絡（CNN）捕捉空間和時間信息，實現區域內覆蓋合理性評估，有效提升網絡設備效益。

2.2 能效定位

對于識別出來的高能耗低效益的小區，在系統中進行可視化呈現。通過系統設置以下4種不同維度的規則，自動進行異常定位分析。通過多維度監控網絡KPI數據和告警數據，快速掌握全網動態，保障網絡穩定運行。

（1）通過規劃、運維、網優經驗，對導致高能耗低效益的原因，通過知識規則加判決門限，進行高能耗低效益KPI指標異常原因歸類，根據不同場景網絡覆蓋情況、用戶行為特點、網絡利用率分布等因素，應分場景差異化制定規則與門限[3]。

（2）同時對各網絡指標進行畫像判決高能耗低效益原因。通過標簽識別、特征提取等機器學習方法，建立典型高能耗低效益故障場景，快速對能效異動小區進行能效問題定位。

（3）從空間時間相關性綜合分析故障告警、日志等信息，自動完成問題快速定位。

（4）核查鄰區關系，小區參數配置等，進行智能根因診斷功能。

2.3 能效優化

系統依據網管采集相關參數數據，根據不同的小區場景分析，進行AI模型訓練、預測每個小區最佳節電時間點、生成節能策略，然后通過平臺+網管+智能終端的模式，實現設備的軟關、軟關+硬關、硬關三種模式的節能方案，達到最佳節能效果。

（1）數據自采集。通過網管數據中心開放的API，自動獲取流量、覆蓋、容量等多維數據，包括基站工參、MR采集數據、PM性能數據和鄰區關系等，并通過運營渠道獲取其他影響能效的數據，包括天氣、節假日、重大活動等。

（2）場景自分類。系統根據工參、配置、MR等數據，利用共覆蓋識別算法及場景業務模型，自動識別高能耗低效益小區的網絡節能場景，如高負荷待擴容問題場景、弱覆蓋問題場景、低流量問題場景、多小區同覆蓋場景等，并智能生成最適合該場景的節能方案。

（3）策略自生成。基于時間序列預測算法預測小區業務量趨勢判斷連續閑時，確定小區可節能時段。對小區數據，以小時、日、周、月、季度分周期呈現，進行縱向比較，獲取網絡能效縱向對比前后差異明顯的小區；同時根據周、月為時間粒度開展城市間、區域間、小區簇、基站間橫向比較，獲取橫向對比低能效情況的小區。同時基于AI技術自動檢測其他KPI指標異常小區，做到分場景，分時段的精細化監控。

基于AI算法，結合專家經驗和性能數據，周期性預測未來業務走勢，智能輸出能夠進行節能的小區清單、節能時間段及門限類參數調整值。綜合使用符號/亞幀關斷、通道關斷、載波關斷和深度休眠等4G/5G設備級節能技術。在設備級節能基礎上，使用小區休眠/激活指令進一步提升節能的小區數量和時間范圍。

（4）策略自下發。在軟件層面，基站能耗管理平臺打通與無線設備廠家的OMC，通過AI智慧節能系統下發小區/RRU關斷、休眠、激活、喚醒等命令，實現4G/5G小區節能策略在網絡中自動執行，并實現網絡級AI智能節能策略管理和站點節能調度的協同管控[4]，實現“一站一策”和“多站協同”。

在硬件層面，通過智慧運維終端，控制AAU智能開關，實現端到端設備節能。節能系統嚴格按照無線網絡設備廠商規定的設備上/下電流程進行操作，確保設備使用的安全性，設備壽命不受影響。

（5）策略自優化。根據網絡KPI和能耗數據的實時變化，節能模型進行迭代更新。通過實時監控節能策略對網絡KPI和用戶感知的影響[5]，不斷優化節能策略，實現網絡節能效益最大化。

通過以上5個模塊功能的實現，系統具備對單小區節能算法和多小區協同算法進行統一管理，在不同業務、覆蓋場景下對于節能小區匹配最優化能效方案。

2.4 能效驗證

根據無線網絡建設的發展，建設初期是網絡覆蓋和網絡質量之間的矛盾，隨著通信網絡規模的不斷擴大，基站數量的攀升導致用電量也在不斷上升。如何在保障用戶感知的前提下降低網絡能耗[5]，成為通信行業亟待解決的重要問題。因此圍繞“商務經營與業務運營”為核心構建網絡自智能力標簽。暢通網絡自智、綠色節能生態圈及建立多渠道節能優化機制。

評估對象應包括但不限于：覆蓋類型分類、覆蓋場景分類、基站規模大小、電費價格、當地氣溫等使用加權求和法和能耗流量轉換比判斷節能效率[3]。

地市間橫向對比節能地市和非節能地市的基站使用電費，計算節約電費數量。地市間選擇同等規模、覆蓋類型及覆蓋場景相似的區域，分別計算區域內使用電費量，比較計算節約電費數量。可初略計算出節能地市的節電費用。同地市以日、周、月、季度分周期環比能耗數量，計算節約能耗。采集非節能時段基站能耗為基準電量，用節能期間基站能耗和非節能時段基站能耗對比，計算節約能耗。不同地市可根據不同指標要求，設置不同能耗流量轉換比，以達到指標要求。

在為達到指標要求同時，還應結合網絡性能指標、萬投比等指標調價能效比。根據AI算法用戶使用習慣生成節能策略，結合網絡性能指標、萬投比判斷實時業務和個別用戶習慣，調整節能策略，評估指標體系見表1。

3" "推廣價值

為落實國家“雙碳”戰略、提升用戶網絡體驗，促進網絡運營優化數智化轉型，提出打造能耗管理系統，滿足相關業務生產需求。分別從能效識別、能效定位、能效優化、能效驗證4個方面，實現各種場景下網絡級節能要求，夯實了自智網絡節能應用基礎，形成可廣泛推廣的自智網絡節能應用體系。

參考文獻

[1] 張海平，王強，樊國慶．4G/5G無線網絡協同組網應用研究[J]．信息技術與信息化，2020（10）：4-6．

[2] 童杰斌．多制式基站共站覆蓋下自動啟停節能研究[J]．長江信息通信，2021，34（6）：232-234．

[3] 李露，李福昌，曹亙，等．5G基站智能節能方案研究[J]．移動通信，2021，45（2）：85-88．

[4] 楊鑒．面向節能降耗的智能化電力自動控制技術發展研究[J]．中國科技投資，2021（14）：58，62．

[5] 賴益民．4/5G自智協同助力無線網絡高效健康運營[J]．數字化用戶，2022，28（12）：10-12．