5G時代的網(wǎng)絡(luò)需要怎樣的節(jié)能方案?

一年一度的PT展如期而來。伴隨著我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初具規(guī)模，在本次PT展上，我們看到5G網(wǎng)絡(luò)正攜手AI、云、邊緣等技術(shù)走進(jìn)工業(yè)、醫(yī)療、媒體、交通等千行百業(yè)，5G應(yīng)用逐漸繁榮，為數(shù)字化經(jīng)濟(jì)不斷注入動力。

如果說數(shù)字經(jīng)濟(jì)是一輛高速行駛汽車，那么5G就好比發(fā)動機(jī)。發(fā)送機(jī)的排量、功率等指標(biāo)決定了汽車的動力，這通常是人們買車時非常關(guān)注的數(shù)據(jù)。動力充沛固然是好事，但發(fā)動機(jī)的綜合效率也非常關(guān)鍵，你一定不會一味追求大排量而無視高油耗。

5G這臺發(fā)動機(jī)動力強(qiáng)勁，網(wǎng)速比4G快5-10倍，但隨著數(shù)據(jù)傳輸和處理量倍增，網(wǎng)絡(luò)能耗也越來越高，給運(yùn)營商帶來了越來越大的運(yùn)營成本壓力。5G這臺發(fā)動機(jī)要驅(qū)動數(shù)字經(jīng)濟(jì)這輛汽車可持續(xù)地快速行駛，當(dāng)然需要大幅提升網(wǎng)絡(luò)能效。

為此，尋找綜合效率最高的網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方案，是我們本次PT展之行的重要任務(wù)之一。

5G時代的網(wǎng)絡(luò)需要怎樣的節(jié)能方案？

我們經(jīng)常把通信網(wǎng)絡(luò)比喻為道路，車輛比喻為用戶。城市道路不同路段的車流量會隨著時間段變化而變化，比如一些路段在早晚上下班高峰車流量極大。移動通信網(wǎng)絡(luò)與城市道路一樣，網(wǎng)絡(luò)和各個小區(qū)的業(yè)務(wù)量在時間上存在不均衡性，比如白天和夜間的數(shù)據(jù)流量相差很大，某些時段流量可能極大，而某些時段可能較小。

這導(dǎo)致了如下問題：分析發(fā)現(xiàn)，一方面，小區(qū)業(yè)務(wù)量隨著時間有明顯的變化；另一方面，站點(diǎn)能耗幾乎沒有多大的浮動。

即使在閑時低流量時間段，站點(diǎn)能耗并不隨著流量下降而同步下降，仍然居高不下，這意味著站點(diǎn)在閑時會產(chǎn)生無效功耗。

因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的中心思想就是，在基站業(yè)務(wù)量降低時，盡可能減少不必要的能耗，讓能耗隨業(yè)務(wù)量變化而變化，也就是讓比特驅(qū)動瓦特。

怎么解決這個問題呢？那就在基站小區(qū)空載或負(fù)載較低時，關(guān)閉部分與功率發(fā)射相關(guān)的功能，從而減少無效功耗。

通常，無線基站有三種節(jié)能技術(shù)：載頻關(guān)斷、通道關(guān)斷和符號關(guān)斷技術(shù)。載頻關(guān)斷，指小區(qū)可在設(shè)定的時間段內(nèi)關(guān)斷載波，以達(dá)到節(jié)省能耗的目的，通常適用于地鐵、大型場館等流量變化隨時間相對固定的場景；通道關(guān)斷，指在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)比較低時，通過關(guān)閉冗余通道來降低能耗，通常適用于學(xué)校、醫(yī)院等放學(xué)或下班后業(yè)務(wù)量大幅降低的場景；符號關(guān)斷，指基站在部分符號沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時，在這些“沒有發(fā)送數(shù)據(jù)”的符號周期實(shí)時關(guān)閉如功放等硬件，以降低系統(tǒng)功耗。

過去，運(yùn)營商正是基于以上三種技術(shù)，首先分析小區(qū)是否處于空載或低負(fù)載狀態(tài)，再確定實(shí)施功能“關(guān)斷”，來降低站點(diǎn)功耗。

這看起來是非常簡單的流程，但實(shí)際操作起來非常復(fù)雜，稍有不慎還會影響用戶上網(wǎng)、打電話，一直讓運(yùn)營商畏手畏腳，無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)最大化節(jié)能。

首先，確定哪些小區(qū)應(yīng)該“關(guān)斷”，怎么“關(guān)斷”，是非常頭痛的問題。

移動通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)場景非常復(fù)雜，商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、學(xué)校、車站、碼頭、郊區(qū)等各種場景的業(yè)務(wù)量隨時間變化的差異性很大，比如，商業(yè)區(qū)在白天的流量很高，到了夜間流量會驟降；居民區(qū)全天流量比較均衡；而地鐵、體育場館等場景在夜間停運(yùn)或閉館后基本沒有業(yè)務(wù)量。同時，移動通信網(wǎng)絡(luò)由在地理位置上廣泛分布的基站和小區(qū)組成，一個普通地市網(wǎng)絡(luò)就有上萬個小區(qū)，不同小區(qū)都有不同的話務(wù)模型。

同時，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)2/3/4/5G不同制式、不同頻段共存，室內(nèi)、室外不同站型立體組網(wǎng)，不同制式、不同頻段、不同站型容量不一，并存在重疊交叉覆蓋，如何在不影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋和用戶感知的前提下精準(zhǔn)判斷哪些小區(qū)、頻段可以實(shí)施關(guān)斷策略？以載頻關(guān)斷為例，當(dāng)本小區(qū)的業(yè)務(wù)量較少時，其允許將業(yè)務(wù)遷移到負(fù)荷允許的目標(biāo)基礎(chǔ)小區(qū)上，然后關(guān)掉本小區(qū)，以節(jié)省能耗。但前提是：本小區(qū)的覆蓋范圍一定是處于目標(biāo)基礎(chǔ)小區(qū)的覆蓋范圍之內(nèi)，否則，關(guān)閉本小區(qū)后會造成覆蓋盲區(qū)，這要求能精準(zhǔn)的識別相鄰小區(qū)之間的共覆蓋關(guān)系。

顯然，網(wǎng)絡(luò)節(jié)能不像街邊的路燈那樣到了一定時間就統(tǒng)一開關(guān)那么簡單，這里沒有一種通用方式，需要根據(jù)不同場景、不同小區(qū)精準(zhǔn)制定不同的節(jié)能技術(shù)和策略。

其次，試想一下，一個普通地市網(wǎng)絡(luò)就上萬個小區(qū)，而節(jié)能相關(guān)特性有30+涉及參數(shù)100+，有100萬級的參數(shù)組合，若通過傳統(tǒng)人工取表格分析的方式來為每個小區(qū)制定節(jié)能策略，工作量極大，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)高而且節(jié)能效果難以保障，據(jù)調(diào)查手動方式節(jié)能在網(wǎng)絡(luò)性能無損的情況下節(jié)能效果很難突破。

5G時代如何解決這些難題呢？

帶著以上這些問題，在本次PT展上，華為展示的PowerStar方案讓人眼前一亮。

發(fā)現(xiàn)本次PT展上最靚的仔

華為PowerStar最大的特點(diǎn)是，在載頻關(guān)斷、通道關(guān)斷和符號關(guān)斷基礎(chǔ)技術(shù)之上，通過引入AI等創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多制式、多站點(diǎn)、多頻段間協(xié)同聯(lián)動的網(wǎng)絡(luò)級節(jié)能。

具體的講，PowerStar可通過綜合分析網(wǎng)絡(luò)配置和話務(wù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，定制基站間、頻段間和制式間的協(xié)同節(jié)能調(diào)度策略，為每個站點(diǎn)自動找出合適的節(jié)能小區(qū)、合適的節(jié)能時間點(diǎn)以及合適的節(jié)能策略，實(shí)現(xiàn)“一站一策”的節(jié)能方案輸出。同時，PowerStar還使用AI來學(xué)習(xí)歷史話務(wù)和KPI，構(gòu)建節(jié)能和性能的關(guān)聯(lián)模型。依據(jù)模型，AI會動態(tài)調(diào)整節(jié)能參數(shù)，可在保障網(wǎng)絡(luò)性能的同時，充分挖掘網(wǎng)絡(luò)節(jié)能潛力。另外，PowerStar提供節(jié)能可視化，運(yùn)營商可以看到基站能耗、網(wǎng)絡(luò)能效和節(jié)能增益的動態(tài)信息，從而進(jìn)行更精細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)能耗管理。

網(wǎng)絡(luò)節(jié)能最大挑戰(zhàn)莫過于在不影響網(wǎng)絡(luò)KPI的前提下保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)能效益最大化，那華為PowerStar采用了哪些核心技術(shù)呢？

1）通過站間的共覆蓋的識別技術(shù)，自動分析異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的共覆蓋關(guān)系，從而可以識別出更多的可休眠的小區(qū)。

2）通過AI使能的節(jié)能參數(shù)調(diào)優(yōu)算法，在線監(jiān)控KPI指標(biāo)變化情況，并依據(jù)KPI實(shí)時調(diào)整，迭代尋優(yōu)最佳節(jié)能參數(shù)，可增加10%節(jié)能生效時間。

3）可以在多個頻段，多個制式間高效協(xié)同，聯(lián)合確定節(jié)能策略，來提升節(jié)能效率和提高節(jié)能的收益，多頻多制式協(xié)同，破解多模耦合的限制，低負(fù)載時實(shí)現(xiàn)RRU的休眠，最大可能提升節(jié)能效果。

移動通信網(wǎng)絡(luò)要傳輸和處理更多的數(shù)據(jù)，必然會消耗更多電力。面對5G流量海嘯時代，運(yùn)營商肩上的運(yùn)營成本壓力越來越大。面向未來，降低網(wǎng)絡(luò)能耗，實(shí)現(xiàn)5G可持續(xù)發(fā)展，勢在必行。盡管PowerStar在眾多光鮮的5G創(chuàng)新應(yīng)用中顯得并不起眼，但我們認(rèn)為，他才是那個最靚的仔。
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