8月28日上午,中國移動i-Green智能無線節能技術研討會上,中國移動研究院無線與終端技術研究所副所長鄧偉現場發布《5G基站節能技術白皮書》。
《5G基站節能技術白皮書》回顧了過去兩年中國移動在5G基站節能方面的工作,基于“三技術領域、三階段部署”綜合解決思路,從設備級、站點級、網絡級節能三方面開展研究。已聯合產業界提出了基站新架構、新材料、新指標等方案,通過大規模天線與射頻濾波器一體化設計、化合物材料替代CMOS碳基材料的PA器件以及研究并制定合理有效的新射頻指標等工作,5G基站的整機功耗已下降約25%。但基站功耗整體還是偏高,仍需i-Green等智能節能等創新技術進一步降低基站功耗,實現更加綠色、高效、可持續發展的5G網絡,滿足5G發展及網絡運營要求。
設備級節能
基站功耗可以分為AAU和BBU兩大部分,AAU的功耗約占整機功耗的90%,是基站功耗的主要組成部分。AAU功耗按照功能模塊可分為功放、小信號、數字中頻和電源功耗。
功耗隨著業務負載的變化而變化,各功能模塊的功耗比例也隨之發生變化。在滿載條件下,功放的功耗占比最高,平均約為58%;在空載條件下,數字中頻部分的功耗占比最高,平均約為46%。因此,在設備級節能技術領域,不僅要提升功放效率,降低功放功耗,在5G初期負載較低的情況下,更需要降低小信號和數字中頻模塊的基礎功耗。
基站設備中,能耗最高的是射頻功放,需進一步提升功放在整機中的工作效率,以及在低負載下保持較高效率的能力,并增強DPD算法的魯棒性,支持功放配置狀態實時調整狀態下線性工作。
數字器件的集成度和芯片處理能力也會大幅影響設備功耗,其中,數模轉換芯片集成度下一代產品需支持8通道,數字中頻下一代產品需支持32通道,基帶處理芯片需單顆支持2載波NR@64通道。在芯片處理能力提升的同時,數字中頻和基帶處理部分需要進一步優化算法,降低處理復雜度,降低功耗。
站點級節能
基礎型節能技術包括亞幀靜默、通道靜默等方面。亞幀靜默是指下行亞幀(符號)無數據發送時,在此周期內關閉部分射頻硬件,降低靜態功耗。主要在低負荷狀態下生效。實驗室測試功能開啟后,顯示整機功耗可降低10%左右;針對4G/5G共模場景,建議支持4G/5G聯合調度。
通道靜默是指關閉部分發射射頻通道,以達到降低功耗的目的。主要用于部署宏基站的區域。實驗室測試功能開啟后,節省約15%的能耗。
增強節能技術包括載波靜默、下行功率優化等方面。載波靜默是在多層頻點小區同覆蓋場景下,當小區負荷較低時,考慮關閉其中一個載波,降低功耗。適用于異頻同覆蓋組網場景。
下行功率優化是指,5G支持基站下行基于用戶級調整發射功率,在保證用戶感知不下降的前提下,減小基站對部分用戶的下行發射功率,實現節能效果。適用于部署宏基站場景。
網絡級節能
網絡級節能包含兩個方面,一是多網協作節能系統,通過在網管段進行數據采集和大數據處理,自動識別多頻多模網絡狀態下覆蓋小區及容量小區,進行適時小區靜默和喚醒,需網管系統支持批量指令下發。該技術可以基于特征聚類和神經網絡算法對5G設備級節能功能進行參數優化,實現設備級節能功能效果最大化,適用于單網或多網共存場景,支持TD-LTE和LTE FDD、5G NR等多種制式。目前研究院已完成相關4G系統(MCES)的開發,現網測試結果顯示,4G網絡每萬小區年節電超過40萬度,5G網絡接入后總體節電效果將更明顯。2020年計劃在現網進一步開展MCES的5G升級版本i-GREEN平臺的研發及測試驗證。
二是多網協作硬件架構,即C-RAN架構。C-RAN是中國移動研究院于2009年提出的新型無線接入網架構,通過機房集中,僅在遠端保留射頻和天線的方式,減少基站的數量及其配套設備(如空調、備電需求),降低能耗。在C-RAN集中部署的條件下,通過節省硬件實現功耗降低,建議支持BBU基帶資源池共享,從而節省硬件板卡配置。
未來3年,中國移動將大力推動節能技術的研究和應用,實現端管協作的高效節能目標。2020年建議實現亞幀靜默、通道靜默、深度休眠功能的全面商用,開展i-GREEN平臺開發;2021年計劃引入增強型節能功能,實現i-GREEN平臺樣機和規模試點,2022年實現i-GREEN平臺現網規模部署。
責任編輯:gt
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