5G基站節(jié)能技術白皮書發(fā)布，采用創(chuàng)新技術進一步降低基站功耗

8月28日上午，中國移動i-Green智能無線節(jié)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(xiàn)場發(fā)布《5G基站節(jié)能技術白皮書》。

《5G基站節(jié)能技術白皮書》回顧了過去兩年中國移動在5G基站節(jié)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(wǎng)絡級節(jié)能三方面開展研究。已聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界提出了基站新架構、新材料、新指標等方案，通過大規(guī)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(jié)能等創(chuàng)新技術進一步降低基站功耗，實現(xiàn)更加綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展的5G網(wǎng)絡，滿足5G發(fā)展及網(wǎng)絡運營要求。

設備級節(jié)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(shù)字中頻和電源功耗。

功耗隨著業(yè)務負載的變化而變化，各功能模塊的功耗比例也隨之發(fā)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(shù)字中頻部分的功耗占比最高，平均約為46%。因此，在設備級節(jié)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(shù)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(tài)實時調整狀態(tài)下線性工作。

數(shù)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(shù)模轉換芯片集成度下一代產(chǎn)品需支持8通道，數(shù)字中頻下一代產(chǎn)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(shù)字中頻和基帶處理部分需要進一步優(yōu)化算法，降低處理復雜度，降低功耗。

站點級節(jié)能

基礎型節(jié)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(shù)據(jù)發(fā)送時，在此周期內關閉部分射頻硬件，降低靜態(tài)功耗。主要在低負荷狀態(tài)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(lián)合調度。

通道靜默是指關閉部分發(fā)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(qū)域。實驗室測試功能開啟后，節(jié)省約15%的能耗。

增強節(jié)能技術包括載波靜默、下行功率優(yōu)化等方面。載波靜默是在多層頻點小區(qū)同覆蓋場景下，當小區(qū)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(wǎng)場景。

下行功率優(yōu)化是指，5G支持基站下行基于用戶級調整發(fā)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(fā)射功率，實現(xiàn)節(jié)能效果。適用于部署宏基站場景。

網(wǎng)絡級節(jié)能

網(wǎng)絡級節(jié)能包含兩個方面，一是多網(wǎng)協(xié)作節(jié)能系統(tǒng)，通過在網(wǎng)管段進行數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)處理，自動識別多頻多模網(wǎng)絡狀態(tài)下覆蓋小區(qū)及容量小區(qū)，進行適時小區(qū)靜默和喚醒，需網(wǎng)管系統(tǒng)支持批量指令下發(fā)。該技術可以基于特征聚類和神經(jīng)網(wǎng)絡算法對5G設備級節(jié)能功能進行參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)設備級節(jié)能功能效果最大化，適用于單網(wǎng)或多網(wǎng)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(tǒng)（MCES）的開發(fā)，現(xiàn)網(wǎng)測試結果顯示，4G網(wǎng)絡每萬小區(qū)年節(jié)電超過40萬度，5G網(wǎng)絡接入后總體節(jié)電效果將更明顯。2020年計劃在現(xiàn)網(wǎng)進一步開展MCES的5G升級版本i-GREEN平臺的研發(fā)及測試驗證。

二是多網(wǎng)協(xié)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(wǎng)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(shù)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(jié)省硬件實現(xiàn)功耗降低，建議支持BBU基帶資源池共享，從而節(jié)省硬件板卡配置。

未來3年，中國移動將大力推動節(jié)能技術的研究和應用，實現(xiàn)端管協(xié)作的高效節(jié)能目標。2020年建議實現(xiàn)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(fā)；2021年計劃引入增強型節(jié)能功能，實現(xiàn)i-GREEN平臺樣機和規(guī)模試點，2022年實現(xiàn)i-GREEN平臺現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署。

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