构建节能型5G移动网络方略及效验概述

2021-12-29黄潜

科学与信息化 2021年9期

黄潜

中国电信股份有限公司武汉分公司湖北武汉 430000

前言

5G移动网络2012年在我国提出，经过中国科研和通信业界的共同研发，作为先进移动通信服务系统，能很好地服务于现代信息社会。5G移动网络作为一种无线通信系统，具有高速率、低时延、快连接、抗干扰的功能。因此，5G移动网路趋向神经化网络，能够实现真正意义上的无线网络世界。

1 5G移动网络概述

5G移动网络属于新一代的通信网络，相比较4G网络来说，5G具有比其高百倍的数据传输速度，从理论上讲能够达到数十 Gbit/s，而且还具有相当大的优势。5G技术的使用不仅能够降低能耗，同时还能提高安全性、可靠性，而且无须消耗过多成本，因此，可以满足今后移动通信的需求。

从服务对象来说，5G网络主要的服务对象就是终端用户。5G移动网络技术的投入使用，能够在一些重大的灾害发生以前，实现准确率更高的应急通信服务。同时，在高铁等高速运行的环境中，5G移动网络技术也能够提供较好的移动性支撑和保障。从服务的角度上来看，5G移动网络更加注重用户的体验感。当前，在移动网络服务与运行过程中，所需要消耗的能量越来越大。因此，必须设法发挥5G节能的潜在特点，进一步降低运用中的能耗，才能加快节能5G型移动通信网络的大力推广[1]。

2 节能型5G移动网络的构建

2.1 采用符号节能技术

由于5G通信技术运用时，NR系统信号发射并不是均匀分布的，也没有一直保持最大流量状态。因此对于其子帧里符号而言，也并不是一直具有有效信息的填充。对于不同的符号周期时刻而言，当有数据发送时，可以进行PA电源开关的打开，而没有数据发送时，则将电源开关关闭，这样既可以大幅度减少系统的功耗，同时还能够让业务正常进行，不受到干扰和影响，这种方式也叫作符号关断节能。由于符号关断节能方式具有自适应性的特点，因此对于一些低话务时间段，能够达到更好的节能效果。

2.2 采用通道关断节能技术

在NR系统中，当检测到小区负荷较少时，进行部分信息通道的关闭，不再进行信息的发射或者接收，这样也能够有效降低能耗。

将NR低频小区的天线数记为AntNum，满足所设定的负荷条件时，就会自动进行通道关断，对ChoffNum个通道进行关闭。同时与其相对应的所关闭通道数量，在总天线数量中的占比为ChoffProp。由于小区的上行和下行的通道，在进行关断时，是需要独立配置的。因此在此基础上，能够支持两种关断模式，一是仅仅关闭下行发射通道，二是将上下行两个通道同时关闭。

对于NR小区来说，如果AntNum=64，则当前系统中硬件和天线之间的映射关系，有如下反映。首先对于TRX SOC与天线之间，是4个天线映射到1个芯片；而对于中频FPGA与天线之间的映射关系来说，则是8个天线映射到1个中频FPGA；PA模块与天线之间，则是每个天线映射到一个PA模块。所以在进行关闭通道的选择时，需要通过分析具体的硬件与天线的映射情况，来进行进一步选择。只有在相同的硬件资源的通道，达到关闭状态时，才能够实现节能的功效。

2.3 采用载波关断节能技术

在NR多层覆盖的场景之下，由容量层以及基础覆盖层小区，分别提供热点及连续覆盖。并且，在两个层级小区负荷数值变化的基础之上，来进行技术的调控。如果容量层小区负荷值比较低，就可以将UE进行转移，让其迁入基础覆盖层小区，从而能够对于容量层小区进行关断。在基础覆盖层小区负荷变高时，则可对其容量层小区进行唤醒，实现较好的节能效益。

在进行该项节能技术的应用时通常采取定制节能时段结合判断负荷阈值完成部署，首先要对于所配置的节能时间段进行判断，到达节能开始时间以后，进一步对于小区的负荷进行评测和估计，如果负荷能够达到定制的阈值标准，再进行迁移UE，达到关断容量层小区的状态。

2.4 采用深度睡眠关断技术

在NR系统中，可以通过两种模式，来实现小区关断的节能效果。首先就是小区闭塞。在该模式下，AAU只对于PA进行关闭。而另一种则是深度睡眠模式。在深度睡眠模式之下，AAU除了关闭PA，还对SOC、MCS等硬件，一同进行关闭。因此，深度休眠模式相比较于小区闭塞模式来说，其具有更加优秀的节能效果，但是在进行唤醒时，小区闭塞模式在速度上，要优于深度休眠。因此，对于二者而言，都能够利用其进行小区的定时关断，或者也可以在负荷水平的基础上，进行小区关断。基于此，在进行节能小区的唤醒时，也包含定时唤醒以及基于负荷唤醒两种方式。

2.5 节能检测数据的效验

中国电信武汉分公司通过11个月试验和推广，大大降低了5G网络的运行成本，提高了运营效益。采用符号关断+通道关断+深度休眠节能方案，汉口区域平均每日节省能耗11498kwh，节能比例为19.4%。平均每小区每日节省2.44kwh，全年预计节能约460万kwh，以市内电价0.69元/千瓦时计算，汉口区域全年可节省成本约320万元。后期还将在全市其他区域进行节能策略实施，如医院、校园、车站、政府等重点场景部署符号关断技术，而其他一般场景部署符号关断+深度睡眠关断，以更有效地降低基站闲时功耗[2]。