寬帶碼分多址網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排舉措

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司南京分公司運行維護(hù)部 卜 寅

寬帶碼分多址網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排舉措

中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司南京分公司運行維護(hù)部 卜 寅

對WCDMA（寬帶碼分多址）網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排的主要策略進(jìn)行研究分析，并結(jié)合中國聯(lián)通南京分公司網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀給出后續(xù)的節(jié)能方案，以及對節(jié)能方案實施取得效果情況進(jìn)行分析，為后期的WCDMA網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排提供思路與相應(yīng)的組網(wǎng)策略建議。

負(fù)載關(guān)斷；多載波；寬帶碼分多址；負(fù)載重整

在移動網(wǎng)絡(luò)的功耗估算中表明，RAN（無線接入網(wǎng)）側(cè)（尤其是基站側(cè)）是在使用階段功耗和二氧化碳排放的最主要部分。這時急需一種可配置的空閑時間段算法，RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制）可以動態(tài)地在業(yè)務(wù)量低（如深夜等）時段將沒有用戶的載波關(guān)斷，而保持其他有用戶的載波正常工作，在其他載波的小區(qū)負(fù)載到達(dá)初級擁塞狀態(tài)或設(shè)置的空閑時段結(jié)束時，這個被關(guān)斷的載波可以被重新打開，通過這種方式功耗可以大大降低。

1 原理與方案

1.1 基本原理

業(yè)務(wù)負(fù)載隨時間而變化，例如在一些中心商業(yè)地區(qū)，白天的業(yè)務(wù)負(fù)載較高，需要多個小區(qū)提供服務(wù)，但是在晚上的業(yè)務(wù)負(fù)載則相對較低。在這種情況下，如果滿足一定負(fù)載條件，動態(tài)小區(qū)關(guān)閉功能將服務(wù)小區(qū)的UE（用戶設(shè)備）切換到其他異頻同覆蓋的鄰小區(qū)，進(jìn)而關(guān)閉該服務(wù)小區(qū)以減少功耗。

1.2 關(guān)鍵算法

圖1中的小區(qū)B是小區(qū)A的鄰區(qū)，可以進(jìn)行盲切換。

1.2.1 條件小區(qū)關(guān)閉的具體流程

1）RNC周期性判斷該小區(qū)是否滿足以下條件：

·用戶總數(shù)小于小區(qū)動態(tài)關(guān)閉總用戶數(shù)門限（TotalUser-NumThd）。這里的用戶由cell_DCH（專用信道）狀態(tài)中的用戶和cell_FACH（前向接入信道）狀態(tài)中的用戶組成。默認(rèn)值是1。

·HSDPA（高速下行分組接入）用戶數(shù)小于或者等于小區(qū)動態(tài)關(guān)閉HSDPA用戶數(shù)門限（HsdpaUserNumThd）。這里的HSDPA用戶包括DC（雙載波）-HSDPA用戶。默認(rèn)值是0。

·HSUPA（高速上行分組接入）用戶數(shù)小于或者小區(qū)動態(tài)關(guān)閉HSUPA用戶數(shù)門限（HsupaUserNumThd）。這里的HSUPA用戶包括DC-HSUPA用戶。默認(rèn)值是0。

·鄰區(qū)的負(fù)載少于LDR門限與NcellLdrRemainThd的差。鄰區(qū)的功率負(fù)載包含non-HSDPA用戶使用的功率，同時功率滿足鄰區(qū)中HSDPA的GBR（保證比特率）要求。

注：在多個鄰區(qū)情況下，每個鄰區(qū)的功率負(fù)載必須少于LDR門限與NcellLdrRemainThd的差。

如果上述所有預(yù)設(shè)的條件滿足，RNC觸發(fā)小區(qū)關(guān)閉并執(zhí)行下一步；否則RNC重復(fù)之前的條件判斷。

2）RNC啟動切換等待計時器T1并且將UE從服務(wù)小區(qū)切換到鄰區(qū)。

HSPA（高速上行分組接入）用戶（包括HSDPA、HSUPA、DC-HSDPA、DC-HSUPA用戶）切換到相鄰的低負(fù)載的HSDPA/HSUPA小區(qū)。如果不存在此鄰區(qū)，小區(qū)不能關(guān)閉。

3）如果本地小區(qū)中沒有UE，并且當(dāng)T1終止時鄰區(qū)的負(fù)載正常，RNC鑒定該小區(qū)為無用小區(qū)，并且向node B發(fā)送一個小區(qū)關(guān)閉指示；否則，RNC返回步驟1。

4）node B關(guān)閉該小區(qū)。

·如果node B關(guān)閉該小區(qū)失敗，RNC從node B接收相應(yīng)的消息后通過一個內(nèi)部審計消息鑒定該小區(qū)為無用小區(qū)，然后返回步驟1。

·如果node B關(guān)閉小區(qū)成功，RNC周期性地判斷開啟該小區(qū)的條件是否滿足。如果滿足條件，RNC開啟該小區(qū)同時啟動一個保護(hù)定時器T2。在T2終止后，RNC返回步驟1。

1.2.2 條件小區(qū)開啟的具體流程

載波關(guān)閉后，如何激活載波也是非常重要。若小區(qū)的參數(shù)DynShutDownType設(shè)置為conditionalshutdown，當(dāng)小區(qū)被自動關(guān)閉后，RNC周期性（周期定義為DynCellOpenJudgeTimerlen）檢查小區(qū)開啟的條件。當(dāng)滿足以下任意一個條件時，小區(qū)會被激活，盡可能減少關(guān)載波操作帶來的網(wǎng)絡(luò)性能負(fù)面影響：

·已超過允許關(guān)閉載波的時間段；

·在允許關(guān)閉載波的時間段內(nèi)，但鄰區(qū)載波已進(jìn)入普通擁塞狀態(tài)（可以是任何原因觸發(fā)的）；

·與關(guān)閉載波異頻同覆蓋的活動小區(qū)出現(xiàn)由于資源擁塞〔如CE（用戶邊緣設(shè)備）、碼、功率〕而引起的接入失??；

·與關(guān)閉載波異頻同覆蓋的活動小區(qū)出現(xiàn)其他反常的失?。ㄈ绫拘^(qū)被意外刪除了，信道失敗，或者不工作等情況，不是指KPI（關(guān)鍵性能指標(biāo)）的異常）。

從激活小區(qū)的條件可以看出，該算法除了考慮節(jié)能外，還考慮了是否對網(wǎng)絡(luò)基本性能造成影響。

1.3 方案概述

1）執(zhí)行BSC6900 MML命令set urnccellshutdownpara設(shè)置“RNC級小區(qū)動態(tài)關(guān)閉開關(guān)”“小區(qū)動態(tài)打開周期判斷定時器時長”“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉保護(hù)定時器時長”。

2）假設(shè)小區(qū)ID（標(biāo)識符）為1，執(zhí)行BSC6900 MML命令lst ucelldynshutdown檢查“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉算法開關(guān)”是否打開。若“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉算法開關(guān)”未打開，執(zhí)行BSC6900 MML命令adducelldynshutdown，打開“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉算法開關(guān)”，設(shè)置小區(qū)動態(tài)關(guān)閉的時間段以及如下參數(shù)：

·“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉類型”；

·“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉總用戶數(shù)門限”；

·“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉HSDPA 用戶數(shù)門限”；

·“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉HSUPA 用戶數(shù)門限”；

·“小區(qū)動態(tài)關(guān)閉中鄰小區(qū)負(fù)載余量門限”。

3）執(zhí)行BSC6900 MML 命令lst uinterfreqncell 檢查是否已配置載波關(guān)斷小區(qū)1的異頻同覆蓋鄰區(qū)。假設(shè)異頻同覆蓋鄰區(qū)的小區(qū)ID為2。只有異頻同覆蓋鄰區(qū)與本小區(qū)屬于同一個node B時，基于業(yè)務(wù)負(fù)載的載波關(guān)斷才可能生效。若該鄰小區(qū)未配置，執(zhí)行BSC6900 MML命令add uinterfreqncell增加需要設(shè)置載波關(guān)斷小區(qū)的異頻同覆蓋鄰區(qū)，并且將“盲切換標(biāo)志”設(shè)為“TRUE(是)”。

4）執(zhí)行BSC6900 MML 命令mod ucellalgoswitch，將“小區(qū)準(zhǔn)入算法開關(guān)”設(shè)置為“HSDPA_GBP（保證速率所需最小功率）_meas（HSDPA GBP 測量）”。

5）/*激活步驟腳本文件如下*/：

·//打開RNC級別動態(tài)關(guān)閉開關(guān)。

set urnccellshutdownpara∶ DynCellShutDownSwitch=ON;

·//打開小區(qū)級別動態(tài)關(guān)閉開關(guān)。

add ucelldynshutdown∶ CellId=1, DynShutdownSwitch=ON_1, StartTime1=18&00,EndTime1=08&00, DynShutDownType=conditionalshutdown。

·//增加載波關(guān)斷小區(qū)的異頻同覆蓋鄰區(qū),命令中的小區(qū)1和小區(qū)2 為同一個node B 下的小區(qū)

add uinterfreqncell∶ RNCId=110, CellId=1, NCellRncId=110, NCellId=2,SIB11Ind=TRUE, SIB12Ind=FALSE, TpenaltyHcsReselect=D0, BlindHoFlag=TRUE,NPrioFlag=FALSE, InterNCellQual-ReqFlag=FALSE;

·//打開異頻同覆蓋鄰區(qū)的GBP測量開關(guān)mod ucellalgoswitch∶ CellId=2, NBMCacAlgoSwitch= HSDPA_GBP_meas-1, NBMUlCacAlgoSelSwitch= algorithm_first,NBMDlCacAlgoSel-Switch=algorithm_first;

2 方案實施效果

2.1 話務(wù)分布

南京聯(lián)通根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的實際情況，考慮市場的發(fā)展與基站負(fù)荷情況，選取兩個具有代表性的基站（江北揚子消防與河西會展中心），基站話務(wù)特點如下：

江北揚子消防〔S4/4/2（表示1、2、3扇區(qū)分別有4、4、2個載頻）〕：周一到周五的8∶00—18∶00屬于話務(wù)高峰期，其他時間段話務(wù)很低。（載頻智能關(guān)閉時間設(shè)置為00∶00—07∶00與18∶00—24∶00）

河西會展中心(S3/3/3/3/2)：每天的0∶00—24∶00都屬于話務(wù)閑時，但是在開放舉辦活動時話務(wù)較高。（載頻智能關(guān)閉時間設(shè)置為00∶00—24∶00）

2.2 節(jié)能效果呈現(xiàn)

2.2.1 江北揚子消防基站

江北揚子消防基站配置為（S4/4/2，10個小區(qū)），考慮到小區(qū)閉塞超過一半以上屬于斷站，只能智能閉塞4個小區(qū)。閉塞4個小區(qū)之后，每天閉塞10 h，能夠節(jié)能5.94%。

2.2.2 河西會展中心基站

河西會展中心基站配置為（S3/3/3/3/2，14個小區(qū)）,考慮到小區(qū)閉塞超過一半以上屬于斷站，只能智能閉塞6個小區(qū)。閉塞6個小區(qū)之后，每天閉塞14 h，能夠節(jié)能7.95%。

2.3 其他KPI指標(biāo)

表1為其他KPI指標(biāo)。

本特性的增益點在于節(jié)能，在本特性啟用的時間段內(nèi)可能同時會對性能KPI造成負(fù)面影響：

1）小區(qū)關(guān)閉前要把用戶切換出本小區(qū)，且采用盲切換的方式，會造成掉話率增加和切換成功率下降的風(fēng)險加大。

?

2）在載波關(guān)斷的時段，非連續(xù)覆蓋的載波（比如F2/F3）若能夠被關(guān)閉，則非連續(xù)覆蓋載波的覆蓋范圍會縮減，出現(xiàn)一些覆蓋空洞，UE移動到這些空洞時，需要切換到連續(xù)覆蓋的F1載波.

3 總結(jié)建議

3.1 節(jié)能效果

根據(jù)功耗測試數(shù)據(jù)，特性的節(jié)能效果如下：

1）一套S2/2/2的node B（DBS3900加RRU3804，下同）在應(yīng)用該特性后，若每天能夠?qū)⒚可葏^(qū)的1個載波關(guān)閉6 h，則平均每天的功耗能節(jié)省5%～6%。

2）一套S3/3/3的node B在應(yīng)用該特性后，若每天能夠?qū)⒚可葏^(qū)的1個載波關(guān)閉6 h，則平均每天的功耗能節(jié)省5%～6%。

3）一套S3/3/3的node B在應(yīng)用該特性后，若每天能夠?qū)⒚可葏^(qū)的2個載波關(guān)閉6 h，則平均每天的功耗能節(jié)省9%～10%。

4）對于一個S333配置的基站，假設(shè)一天內(nèi)有8 h以S333狀態(tài)工作，有8 h以S222狀態(tài)工作，有8 h時以S111狀態(tài)工作。每個射頻單元工作于1載波狀態(tài)，與3載波狀態(tài)相比每小時大約節(jié)約30 W能耗，以S111每天工作8 h計，節(jié)約的電量為：3× 8×30 W＝720 W。每個射頻單元工作于2載波狀態(tài)，與3載波狀態(tài)相比每小時大約節(jié)約15 W能耗，以S222每天工作8 h計，節(jié)約的電量為：3×8×15 W＝360 W。每天每個基站采用此方案可節(jié)約的電量為720 W＋360 W＝1 080 W；現(xiàn)網(wǎng)共有××個基站和××個室分點具備推廣使用價值，大致一年能節(jié)省費用65萬元。

3.2 應(yīng)用建議

基于負(fù)載的智能載波關(guān)斷在關(guān)斷期間，會將所需關(guān)斷載波上的用戶切換至另一載波，因此存在異頻切換的增加，存在異頻切換失敗率增加的潛在風(fēng)險。因此開啟該特性前必須確認(rèn)：

1）本地網(wǎng)有強(qiáng)烈地實現(xiàn)節(jié)能的目的；

2）可關(guān)閉小區(qū)至少存在一個同頻段的異頻同覆蓋鄰區(qū)（盲切換鄰區(qū)）；

3）本地網(wǎng)理解并可接受開啟該特性后帶來的異頻切換次數(shù)的增加及異頻切換成功率的略微下降；

4）若滿足這以上3個條件，則推薦開啟該特性；否則，不推薦開啟，特別在對KPI指標(biāo)要求苛刻的網(wǎng)絡(luò)，不能開啟該特性。

4 結(jié)束語

隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，我們可以根據(jù)自身的話務(wù)量、流量、用戶感知、功耗、網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)、公司的戰(zhàn)略發(fā)展等各種因素推廣此節(jié)能方案的應(yīng)用。