浅谈基于5G网络的端到端节能部署策略_魏云良.pdf
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1、192023.025G天地0 引言相较于 4G 基站采用 1.8GHz 或 2.1GHz 频率,5G 基站的主用频率是 3.43.6GHz。根据无线信号的特点,频率越高则在自由空间的衰耗越快,这意味着 5G 基站站间距要小于 4G 基站站间距,5G 基站的密度要高于 4G 基站。同时,因为 5G 大规模多通道等新技术的应用,基站功耗一般为 4G 的 3 倍,单个 AAU 或 RRU 最高可达到 1000W,热点区域部署双载波带宽时功耗将进一步翻倍。若按每个 5G 扇区功耗平均为 800W计算(BBU 板卡等功耗一起折合至扇区),以江苏电信和联通一省建设 10 万个 5G 基站为例,则每小时需耗
2、电 24 万度,每年将耗电20.7亿度。基于上述背景,聚焦5G网络的基站侧、BBU 侧和核心网三个关键节点,从建网思路和节能举措两个角度提出端到端的部署策略,打造绿色低碳通信网络。1 基站侧1.1 节能建设思路坚持共建共享思路在 5G 基站建设中的应用是成效最显著的节能措施,通过共建共享可以成倍地提升基站资源的使用效率、降低公共资源投入,从根本上减少物理资源新增带来的能耗增长。具体来看,主要可以通过两个方面实现:(1)基站共享共享方之间共用同一套基站设备,实现基站共享。例如中国电信和中国联通在全国范围内采用共享载波方式进行 5G共建共享,如图 1 所示,双方共享同一个基站的同一个载波,双上联接
3、入各自的核心网,从而实现物理上一个基站、逻辑上两个基站,双方基站建设量各减少一半。(2)基础设施共享共享方之间共用基站基础设施,包括塔桅、机房、供电等。这里的共享方可以是不同运营商之间共享,也可以是运营商与铁塔公司、运营商与其他第三方社会资源共享,例如电力塔设施的共享、路灯设施的共享等。通过这种共享方式可以有效降低基站设施的重复建设,提升电力、空调等设施的利用率,实现整体能耗的下降。1.2 基站节能举措基站用电分为基础用电和业务用电。基础用电是指在没浅谈基于 5G 网络的端到端节能部署策略魏云良1 张颖聪21.中国电信股份有限公司江苏分公司;2.中通服咨询设计研究院有限公司摘要:5G 网络作为
4、支撑数字经济发展的战略资源和公共基础设施,其建网速度和发展规模超出预期,高能耗的特性也愈来愈突出,因此,对5G网络进行节能减排成为践行“双碳”(碳达峰与碳中和)目标的重点攻关方向。秉承绿色、节能、共享的新发展理念,聚焦 5G 网络部署的三个关键节点,从建网思路和节能举措两个角度介绍了端到端节能部署策略,以助力 5G 网络的节能降耗、降本增效和绿色建网。关键词:5G;共建共享;节能降耗;碳达峰图 1 电信和联通共建共享 5G 网络示意图202023.025G天地有用户使用时,基站仍然要消耗的基础电量。业务用电是指因业务增长(用户使用)导致的能耗增加。在凌晨流量最低时,能耗也随之降至低谷。白天能耗
5、随流量同步增长。因此,可以在业务低流量时,应用 AI 智慧节能技术对基站进行控制,以达到节能降耗的目的。应用 AI 智慧节能技术,能够充分发挥运营商多源融合数据优势,借助 AI 赋能和数据驱动,实现全网性统一的基站智慧节能体系,建立从网络感知、智能分析、智能决策、自动控制、自动评估、策略优化的闭环节能能力,实现能效和运维效率双提升、能耗和成本双降低。在 AI 智慧技术的驱动下,结合以下四种办法可进行智慧节能:(1)符号关断如图 2 所示,在小区低负载时,系统自动关闭部分时隙上“无数据发送”的符号周期内的功放;有业务时,则自动恢复。可全天打开此功能,节能效果约可达 10%。(2)通道关断如图 3
6、 所示,业务流量低谷期间,多通道 RRU 关闭部分发射通道以节省能耗,正常通道以承载轻量业务。流量上升时,则自动打开已关闭通道。实施和关闭此功能有两种触发办法:一种是基于同站址的 4G 流量,4G 流量与 5G 流量有一定的关联性,用户行为相似;另一种是基于特定的时间段,譬如23:00至6:00时间段实施该功能,其他时间段则关闭此功能。节能效果约可达 12 15%。(3)载频关断如图 4 所示,业务流量低谷期间,多频共覆盖 RRU 关闭本小区的载频以节省能耗,业务以共覆盖载频承担。触发此功能的因素,也可如通道关断的两种触发办法,即基于同站址的 4G 流量和基于特定的时间段。载频关断节电率约 2
7、0%。(4)小区休眠小区在固定轻载、空载时间段,关闭本小区基站射频,图 2 符号级节能示意图图 3 通道级节能示意图图 4 载波级节能示意图以进入休眠状态,由周围提高发射功率进行网络补偿。此功能一般以特定时间段触发,节电率达 50 70%。譬如,体育场馆没有举办活动时、地铁夜间停运后、商场打烊后、写字楼下班后、医院门诊楼夜间时段等场景。2 BBU 侧2.1 节能建设思路采用 BBU 集中放置的建设思路,可以通过大容量 BBU板卡,集约 BBU 算力,提升设备利用率,从而减少设备物理212023.025G天地实体的数量,降低网络整体功耗。集中原则可参考以下方式:根据区域内 BBU 部署的数量及机
8、房的容量,结合综合业务接入区的设置,按需配置三种等级的集中方式:(1)大 C-RAN 机房:一般 BBU 集中部署在综合业务局站或边缘 DC 局点内,BBU 集中部署数量通常为 30 台以上。(2)中 C-RAN 机房:一般 BBU 集中部署在综合业务局站内,BBU 集中部署数量通常为 10 30 台。(3)小 C-RAN 机房:一般 BBU 集中部署在接入点机房或综合业务局站内,BBU 集中部署数量通常为 5 10 台。2.2 BBU 节能举措(1)应用竖插机框竖插机框是一种新型安装工艺的节能机框,通过对传统机框的创新,将设备“侧进侧出”的通风方式调整为“下进上出”的方式,并相应地优化设置了
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