LTE网络智能关断技术节能指标试验与分析

杜诗研，江伟，王猛，周雷雷

（中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司, 合肥 230041）

LTE网络智能关断技术节能指标试验与分析

杜诗研，江伟，王猛，周雷雷

（中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司, 合肥 230041）

本文从LTE网络基站节能技术出发，分析了通道智能关断技术和符号智能关断技术原理，重点对满足试验条件的智能关断技术进行现网测试分析，通过对比基站采用节能措施前后节能指标、网络性能指标及路测结果的差异，得出基站节能措施的效果和对网络性能的影响的结论。

LTE网络；基站节能；智能通道关断；符号通道关断

目前，在整个移动网络设备的耗电量中，以无线网耗电为主，其中基站设备的耗电量已占到无线能耗的50%～ 80%。因此，基站节能是整个移动通信网络节能的关键，如何降低基站能耗成为通信运营商最关注的话题。

由于铁塔公司的引入，无线网节能减排工作需要更加偏重于主设备节能技术研究及落地。无线网络资源并不是无时无刻都在高效的被占用着，如夜晚的工业园区、工作时间的住宅小区等，网络设备在白白消耗着电能。如果这些网络资源能在闲置状态下被关闭、在需要的情况下被激活，那么将会有大量的能源被节省下来。

基站节能的技术和方案在不断发展，各设备厂家都在无线通信网络的节能技术和解决方案上加大研发力度。为降低4G网络能耗现状，LTE网络采用了多种节电策略。本文通过分析通道关断休眠和符号关断休眠两种技术的实现原理，结合网络现状对满足现网试验条件的节能技术提出现网应用测试方案，开展现网应用测试，并根据测试结果分析节能技术在现网应用的经济性与可行性。

1 LTE基站节电策略

1.1 通道智能关断

通道关断是指在业务量负载低时，基站关闭部分发射通道，从而达到节能的效果。通道关断技术包括通道关断激活流程与通道关断去激活流程。当同时满足如下条件时， 将进入通道智能关断激活流程，图1为通道智能关断原理图。（1）负荷低于一定的门限；（2）进入预设定的时间段，通常在凌晨，话务量较低的时段；（3)通道关断使能开关打开。

图1 通道智能关断原理图

当满足如下条件之一时，eNode B将退出通道智能关断模式，打开被关掉的发射通道。（1）eNode B的负荷高于一定的门限；（2）设定的时间段结束；（3）关闭通道关断使能开关；（4）被保留的发射通道出现异常。

1.2 符号智能关断

符号关断是指在业务量负载低时，基站在部分符号没有数据发送时，基站在这些“没有数据发送”的符号周期关闭功放，从而降低系统功耗，又称为基站DTX节能技术，DTX (Discontinuous Transmission，非连续发送)。符号关断的具体实现方案如图2所示。

图2 符号智能关断原理图

（1）BBU周期性地根据目前业务量大小，计算PRB占有率，并将业务数据集中在某几个子帧上调度。BBU通过PRB占用率判决是打开子帧还是关闭子帧，并通过位图方式来指示一个帧中哪些子帧上的符号需要关闭；

（2）BBU将生成位图指示发送给RRU；

（3）RRU对收到位图指示发送Ack， 用以确认收到位图指示；

（4） RRU在位图指示生效的时间，关闭相应子帧上的符号（RS、SSCH、PSCH、PBCCH，PCFICH，PDCCH所在符号除外）。

2 测试方案

2.1 测试方法

以相同时间跨度为测试周期，比较节电功能加载前后的基站耗电数据并进行耗电及网络质量分析。在测试期间对测试站点开展路测，收集路测数据和网管数据，分析网络质量的变化情况。在测试基站安装电表，通过钳流表及人工抄表的方式，收集测试站点的耗电量测试数据。测试期间在不影响现网指标的情况下原则上不做测试站点的载频扩减容工作。

2.2 测试站点选择

为确保测试效果，站点选择首选不移交铁塔公司的站点；为保证测试仪表的稳定性，站点选择首选有机房站点；为保证测试站点类型的全面性，站点选择尽量覆盖F频段、D+F双频段、D频段载波聚合各类站点。

2.3 测试数据分析

2.3.1 耗电量分析

以相同时间跨度为测试周期，比较节能软件功能加载前后的基站耗电量数据。根据前期测试的经验，长期测试分别选取3天、7天或30天作为功能验证期。通过耗电量对比来验证节能软件功能的节能有效性。

2.3.2 单载频耗电分析

通过单载频耗电分析来验证节能软件功能的节能有效性。用测试所得的耗电量数据，除以测试站点的载频数，得出单载频的耗电分析。一般对同一站点来说，测试期间载频数据不会产生变化，因此，该结论同耗电量分析结果应近似。

2.3.3 单位4G流量耗电分析

通过单位4G流量耗电量的对比来验证节能软件功能和网络业务承载间的关系。统计测试时间段内测试站点的流量数据，比较节能软件功能加载前后测试站点的单位4G流量耗电情况。单位4G流量耗电量=耗电量/数据流量（单位：度/MB）。

2.3.4 路测分析和网管数据分析

通过路测和网管数据分析来验证节能软件功能对4G网络实时性能关键指标的影响，以此来判断该节能软件的适用场景。在测试时间段内，选取相同特征的时间点（如同一个工作日或周末等）进行路测，分析节能软件功能开启对现网性能的实时影响。

3 测试与节能分析

本论文主要以通道智能关断主要测试对象，选取诺基亚设备厂家分析相关节能参数。

3.1 测试步骤

测试步骤1：关闭所有节电功能，检测被测设备能耗。测试目的主要为无节电功能时，统计测试目标设备能耗及相应网络质量，为后续测试结果提供比较基准。

测试步骤2：基于通道智能关断技术。测试目的主要为检测“基于通道智能关断技术”的节电性能。

预置条件如下：

(1) eNode B或各待测站点工作正常；

(2) 控制器与网管系统连接正常，并可以小区级为单位提取业务负荷及相关KPI指标；

(3) 关闭或打开所有节电功能；

(4) 测试站点安装直流电表进行电量计量，记录待测试站点直流表初始值及测试时间点；

(5) 测试时长为3天、7天、30天。

3.2 测试结果

第一次通道关断测试：3日测量未开启通道智能关断功能的5个站点的主设备能耗，5日测量开启通道智能关断功能的主设备能耗，从测试数据可以看出，节电效果在5%～14%之间。但是由于测试周期短，测试站点较少，受基站环境及负荷影响差异较大，节电效果有待进一步验证。

第二次通道关断测试：7日测量未开启通道智能关断功能的5个站点的主设备能耗，7日测量开启通道智能关断功能的主设备能耗，从测试数据可以看出，基于负荷的多层网络节电功能在2%～6%之间，节电效率已趋向于稳定。

第三次通道关断测试：30日测量未开启通道智能关断功能的5个站点的主设备能耗，30日测量开启通道智能关断功能的主设备能耗，从测试数据可以看出，基于负荷的多层网络节电功能在2%～6%之间，与7日周期测试结果接近，节电效率已趋向于稳定。

3.3 测试分析

3.3.1 耗电量分析

对比3天、7天及30天的耗电测试数据，节能效果约在2%～6%之间，见表1。

表1 不同时间段耗电数据节能效果表

3.3.2 单载频耗电分析

测试期间测试站点载频数没有变化，单载频耗电量变化情况与总耗电量变化情况一致，见表2。

表2 不同时间段单载频耗电节能效果表

3.3.3 单位4G流量耗电分析

由于3天时间较短，取7天及30天测试数据，从表3可以看出，单位4G流量耗电波动较大。

3.3.4 路测及网管数据分析

提取闲时RCU路测log分析，发现5个站点在节能功能开启前路测，信号正常，切换正常；节能功能开启后发现存在部分小区无信号情况，导致路测过程中出现弱覆盖和质差。由网管数据可得，5个站点在开启前和开启后指标较为平稳；在闲时发现这5个站点的部分小区无切换，见表4。

根据以上测试分析结果，无线设备开启通道关断功能后，总耗电量有较明显的下降；对4G业务的夜间流量有一定影响；对网络质量影响不大，对网络覆盖有一定影响。因而，该节能软件具有较明显的节能效果，但部分小区出现弱覆盖现象。

此外，以符号智能关断为主要测试对象，选取华为等其它设备厂家分析相关节能参数。在无线设备开启关断功能后，总耗电量、BBU和RRU的耗电量均有较明显的下降，对网管指标、路测结果影响均不大。因而，该节能软件具有较明显的节能效果。

表3 节能软件开启前后节能指标变化表

4 总结

测试结果表明，通道关断休眠节能技术的节能效果符合预期，在维持网络KPI指标的同时，能大幅降低网络运营成本，真正实现绿色通信这一愿景。通道关断休眠等节能技术可实施性较强，对现网和业务的影响较小，但由于此技术对现网覆盖和容量尚有影响，建议在现网中做进一步推广试点验证。

表4 节能软件开启前后路测数据统计表

[1] 李韶英, 庄湛海, 倪伟彬. 基于LTE网络的智能关断技术研究[J]. 移动通信, 2014(18):45-49.

[2] 刘硕豪. 基站智能节电技术在移动通信网络中的研究与应用[D].上海：上海交通大学, 2012(06).

[3] 肖奇良. 机房节能减排技术分析及应用分析[J]. 中国新技术新产品, 2014(09):77-78.

Experiment and analysis on energy conservation index of intelligent shutdown technology based on LTE network

DU Shi-yan, JIANG Wei, WANG Meng, ZHOU Lei-lei
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Anhui Branch, Hefei 230041, China)

This paper analyzes the channel intelligent shutoff technology and intelligent shutoff technology principles, which is based on LTE base station energy saving technology. It focus on intelligent shutoff technology satisfy the test conditions are now net test and analysis by comparing the base station energy saving indexes before and after adopting energy-saving measures, the differences between the network performance indicators and road test result. It is concluded that the effect of the base station energy saving measures and the conclusion of the impact on the network performance.

LTE network; base station energy conservation; intelligent channel shutdown; sign channel shutdown

TN929.5

A

1008-5599（2017）07-0059-04

2017-05-03