構(gòu)建節(jié)能型5G移動網(wǎng)絡方略及效驗概述

黃潛

中國電信股份有限公司武漢分公司 湖北 武漢 430000

前言

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

1 5G移動網(wǎng)絡概述

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

從服務對象來說，5G網(wǎng)絡主要的服務對象就是終端用戶。5G移動網(wǎng)絡技術(shù)的投入使用，能夠在一些重大的災害發(fā)生以前，實現(xiàn)準確率更高的應急通信服務。同時，在高鐵等高速運行的環(huán)境中，5G移動網(wǎng)絡技術(shù)也能夠提供較好的移動性支撐和保障。從服務的角度上來看，5G移動網(wǎng)絡更加注重用戶的體驗感。當前，在移動網(wǎng)絡服務與運行過程中，所需要消耗的能量越來越大。因此，必須設法發(fā)揮5G節(jié)能的潛在特點，進一步降低運用中的能耗，才能加快節(jié)能5G型移動通信網(wǎng)絡的大力推廣[1]。

2 節(jié)能型5G移動網(wǎng)絡的構(gòu)建

2.1 采用符號節(jié)能技術(shù)

由于5G通信技術(shù)運用時，NR系統(tǒng)信號發(fā)射并不是均勻分布的，也沒有一直保持最大流量狀態(tài)。因此對于其子幀里符號而言，也并不是一直具有有效信息的填充。對于不同的符號周期時刻而言，當有數(shù)據(jù)發(fā)送時，可以進行PA電源開關(guān)的打開，而沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時，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，同時還能夠讓業(yè)務正常進行，不受到干擾和影響，這種方式也叫作符號關(guān)斷節(jié)能。由于符號關(guān)斷節(jié)能方式具有自適應性的特點，因此對于一些低話務時間段，能夠達到更好的節(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，當檢測到小區(qū)負荷較少時，進行部分信息通道的關(guān)閉，不再進行信息的發(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，滿足所設定的負荷條件時，就會自動進行通道關(guān)斷，對ChoffNum個通道進行關(guān)閉。同時與其相對應的所關(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，在進行關(guān)斷時，是需要獨立配置的。因此在此基礎上，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，二是將上下行兩個通道同時關(guān)閉。

對于NR小區(qū)來說，如果AntNum=64，則當前系統(tǒng)中硬件和天線之間的映射關(guān)系，有如下反映。首先對于TRX SOC與天線之間，是4個天線映射到1個芯片；而對于中頻FPGA與天線之間的映射關(guān)系來說，則是8個天線映射到1個中頻FPGA；PA模塊與天線之間，則是每個天線映射到一個PA模塊。所以在進行關(guān)閉通道的選擇時，需要通過分析具體的硬件與天線的映射情況，來進行進一步選擇。只有在相同的硬件資源的通道，達到關(guān)閉狀態(tài)時，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多層覆蓋的場景之下，由容量層以及基礎覆蓋層小區(qū)，分別提供熱點及連續(xù)覆蓋。并且，在兩個層級小區(qū)負荷數(shù)值變化的基礎之上，來進行技術(shù)的調(diào)控。如果容量層小區(qū)負荷值比較低，就可以將UE進行轉(zhuǎn)移，讓其遷入基礎覆蓋層小區(qū)，從而能夠?qū)τ谌萘繉有^(qū)進行關(guān)斷。在基礎覆蓋層小區(qū)負荷變高時，則可對其容量層小區(qū)進行喚醒，實現(xiàn)較好的節(jié)能效益。

在進行該項節(jié)能技術(shù)的應用時通常采取定制節(jié)能時段結(jié)合判斷負荷閾值完成部署，首先要對于所配置的節(jié)能時間段進行判斷，到達節(jié)能開始時間以后，進一步對于小區(qū)的負荷進行評測和估計，如果負荷能夠達到定制的閾值標準，再進行遷移UE，達到關(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只對于PA進行關(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SOC、MCS等硬件，一同進行關(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，但是在進行喚醒時，小區(qū)閉塞模式在速度上，要優(yōu)于深度休眠。因此，對于二者而言，都能夠利用其進行小區(qū)的定時關(guān)斷，或者也可以在負荷水平的基礎上，進行小區(qū)關(guān)斷?；诖耍谶M行節(jié)能小區(qū)的喚醒時，也包含定時喚醒以及基于負荷喚醒兩種方式。

2.5 節(jié)能檢測數(shù)據(jù)的效驗

中國電信武漢分公司通過11個月試驗和推廣，大大降低了5G網(wǎng)絡的運行成本，提高了運營效益。采用符號關(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，全年預計節(jié)能約460萬kwh，以市內(nèi)電價0.69元/千瓦時計算，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)域進行節(jié)能策略實施，如醫(yī)院、校園、車站、政府等重點場景部署符號關(guān)斷技術(shù)，而其他一般場景部署符號關(guān)斷+深度睡眠關(guān)斷，以更有效地降低基站閑時功耗[2]。

3 結(jié)束語

綜前所述，合理構(gòu)建和布局節(jié)能型5G移動網(wǎng)絡，有序?qū)嵤└黜椆?jié)能技術(shù)和策略，能進一步對相關(guān)設備運行狀態(tài)做出有效調(diào)整，不僅能讓用戶具有良好的體驗感，而且讓配套設備能夠低能耗、高功效運轉(zhuǎn)，大大降低設備的電量消耗，推動企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)創(chuàng)新以及降本增效。