4G基站多角度多方位節(jié)能降耗【摘要】基站功耗的主要是RRU的功率消耗占大比例，如何提升RRU的PA效率、通過各種智能技術降低RRU的功耗，減少人工的參與應成為節(jié)能降耗的重點。本文從多個角度及手段進行節(jié)能，并對不同場景的進行評估。以試驗小區(qū)的節(jié)能效果為參考，通道關閉的節(jié)能效率為6%，PA調壓的節(jié)能效率為3%，載波關斷4小時相對于全天節(jié)能效率為9%，PRRU智能下電4小時相對于全天的節(jié)能效率為5%，組合策略節(jié)能效率為19%，指標無明顯惡化現(xiàn)象。其中符號關斷由于對指標有影響，不作具體介紹。【關鍵字】節(jié)能通道關閉PA調壓載波關斷PRRU節(jié)能下電【業(yè)務類別】移動網1、問題描述1.1能耗問題目前現(xiàn)網C網、CDMA2000、LTE、NG有4個網絡共存，基站越建越多，能耗也越來越大。能耗已經成為電信運營的主要成本之一，同時節(jié)能減排也已經被國家提升到了戰(zhàn)略高度。從統(tǒng)計來看通信基站占總能耗的1/4左右，但是基站在運行過程中配套的相關通信設備、空調占比還超過該比例。如果適當?shù)淖尰驹诤侠淼臅r段或適當?shù)男枨笠暂^低功率運行，就能降低該部分功耗。而基站功耗的主要^RU的功率消耗占，所以我們將從各方面來智能的降低RRU的功率。考慮現(xiàn)網最大基站量的網絡LTE，同時LTE也是較為智能的網絡應用更加便捷安全。本文涉及的功能目前華為和中興皆有且原理基本一致；由于本地網最大的4G設備目前為中興，所以下文的實驗場景都以中興區(qū)域來做。1.2節(jié)能思考通過對話務統(tǒng)計指標、MR/CDT數(shù)據(jù)、客戶投訴分析，結合小區(qū)經緯度處于的物理位置，將場景細分、將時間段分離。尋找可以進行降能的場景，區(qū)分可以全天實施或分時段；降能的手段以不同的場景實施不同的策略。（1）統(tǒng)計的數(shù)據(jù)需要：0-24點分時段指標：小區(qū)數(shù)據(jù)流量，小區(qū)PRB平均利用率，小區(qū)RRC最大在線用戶數(shù)，小區(qū)MR采集數(shù)據(jù)數(shù)。（2）收集的數(shù)據(jù)需要：用戶投訴小區(qū)，用戶投訴大致位置（經緯度），小區(qū)所在經緯度），MR/CDT結合用戶分布。（3）目前LTE系統(tǒng)可以采用節(jié)能手段：DTX（智能符號關斷，通過SON實現(xiàn)）；>通道關斷（通過SON實現(xiàn)）；>載波關斷（通過SON實現(xiàn)）；PA調壓（單模通過SON實現(xiàn)，混模通過配置實現(xiàn)）智能下電（目前Qcell設備可實現(xiàn)）2、節(jié)能原理2.1通道關斷通道關斷指在特定時間段內，系統(tǒng)根據(jù)小區(qū)負載情況，智能關閉PA的柵極電壓，以實現(xiàn)關閉PA的射頻通道，比如從兩發(fā)射通道降為單發(fā)射端口，實現(xiàn)MIMO降級，以節(jié)省RRU的功耗。

注意：智能通道關斷需要分析小區(qū)的PRB利用率、小區(qū)當前在線用戶數(shù)，來設置門限，使通道到達該門限進行關閉。2.2載波關斷載波關斷是指當本載波上的用戶數(shù)較少時，將用戶遷移到負荷允許的目標基礎載波上，然后關掉本載波，以節(jié)約能耗。其中本載波與目標基礎載波可以是系統(tǒng)內，也可以是系統(tǒng)間，但是需要有同覆蓋的。注意：載波關斷需要判斷小區(qū)是否有重疊，以免關斷無覆蓋，目前該方案不成熟暫不建議使用；如果只有單個小區(qū)覆蓋且該小區(qū)某時段業(yè)務為0，可設置虛擬的異系統(tǒng)小區(qū)來實現(xiàn)。2.3PA調壓調壓目前分為靜態(tài)和動態(tài)兩種:?靜態(tài)調壓是根據(jù)配置的載波功率來判斷目標電壓，載波功率是在給定配置下載波所能達到的最大功率。該方式在配置不變的情況下，調整調壓的次數(shù)非常有限。LTE及混模均支持靜態(tài)調壓。?動態(tài)調壓是在靜態(tài)調壓的基礎上，結合使用節(jié)能的載波下電功能，在調壓頻率和節(jié)能效果中達到折中。注意：PA調壓斷需要判斷RRU配置。靜態(tài)適用于RRU未配置在滿功率情況下的節(jié)能，且調整調壓的次數(shù)有限；動態(tài)適用范圍較廣，如果結合載頻關斷功能能達到較理想的節(jié)能效果，目前可以用動態(tài)調壓增強功能。2.4智能下電智能下電目前中興只適用于QCELL，當然QCELL也支持載波關斷、通道關斷、符號關斷，但是PRRU下電功能是QCell特有的功能，下電功能采用定時關斷方式，相對更省電。PB與PRRU之間通過以太網供電，采用的是PoE(PowerOverEthernet)技術。本身較為智能，通過特定的檢測方法來判斷PRRU是否已經斷開，如果斷開，將關閉端口輸出電壓。端口狀態(tài)返回到Detection。對于PB供電系統(tǒng)，其理想的輸出波形如下圖。(配置中定時下電的時段，則定時停止供電)注意：智能下電目前只適用QCELL。QCELL布置場景和覆蓋有限，需要采集小區(qū)時段業(yè)務量來判斷下電的時段，或者熟悉覆蓋區(qū)間可以針對該邏輯小區(qū)下的只某一個或大部分PRRU，而不全部下電。3、節(jié)能應用和評估3.1通道關斷選取標準（1）通道關斷由于關閉了RRU的發(fā)射通道導致降MIMO和覆蓋變小，在弱覆蓋、高負荷或時延敏感性業(yè)務集中區(qū)域和時段不建議開啟。（2）通道關斷只能關閉雙通道RRU其中一個通道（固定為4通道），只有在開通雙通道MIMO的小區(qū)才具備開通通道關斷的條件。（3）建議的小區(qū)和條件：選取小區(qū)疝時間段時間段內操作FWB利用率RRC連接數(shù)語音用戶數(shù)雙通道小區(qū),1PVIP.有出現(xiàn)低業(yè)務眄時段確認業(yè)務低，川戶低時稅:如：1:00-8:g10:00-11;00,L4:0（M7:00美斷<=10<=12喚醒:-奇>=25>=5

實施優(yōu)勢圖1:操作截圖（1）當進入節(jié)能時間段之后，系統(tǒng)會啟動節(jié)能；但是由于時間段是我們用過去數(shù)據(jù)統(tǒng)計而設定的。但是網絡中仍可能會出現(xiàn)突發(fā)的業(yè)務，所以針對不同場景；我們可以進一步設置小區(qū)的PRB利用率、小區(qū)當前在線用戶數(shù)、在用的用戶數(shù)，來促使其能進行智能的通道節(jié)能判斷。（2）本身小區(qū)的覆蓋受到的影響并不太大。（3）同時中興廠家還對該節(jié)能動作進行了日常工作日、特殊節(jié)日和周末的區(qū)分，對時間控制也精確到了15分鐘的粒度，讓我們的可操作性更強。具體流程和操作見下圖:效果評估對業(yè)務較少的小區(qū)進行全天通道智能關閉，發(fā)現(xiàn)整體功率約下降16%：(實驗對象為BBU下帶的所有QCELL)3000025000200001500010000提取操作前后小區(qū)網管KPI指標對比發(fā)現(xiàn)各項指標均在正常范圍內波動:3.2載波關斷選取標準圖1：操作截圖載波關斷直接影響是關閉RRU后覆蓋下降。載波關斷建議實施在用戶較少且行為分布比較統(tǒng)一的覆蓋區(qū)域。考慮到載波關斷實施的復雜程度和可行度：系統(tǒng)內必須有通過X2接口交互負荷信息，需要周期性的判斷且不支持異廠家同覆蓋；異系統(tǒng)對網目前的支持難以確認。同時經過寧德本地網實驗設置為載波關斷且為系統(tǒng)內的，存在極大的風險和失敗性。其大體流程如下：所以建議現(xiàn)場實施載波關斷時，不考慮補償覆蓋。使用虛配異系統(tǒng)的非存在小區(qū)的方式，將異系統(tǒng)節(jié)能開關選開啟但是獲取異系統(tǒng)負荷開關選關閉來實現(xiàn)。最終是通過時間和本小區(qū)門限的設置，來達到定時關斷的效果。（3）建議的小區(qū)和條件：選取小成實施時段時段內操作FRB利川率RRC連核數(shù)仍凱1戶數(shù)有較長時段的極低業(yè)務和投低用廣.IF地下室、也悌豎特蛛區(qū)域疏認業(yè)務低ft■用戶低時段，如，D0-5；00美斷<=5<=40實施優(yōu)勢（1）載波關斷是所有智能節(jié)電中最省電的方式。（2）和通道關閉一樣對時間控制也可以精確到了15分鐘的粒度，也可以分正常和周末等時段。效果評估載波關斷需要判斷小區(qū)是否有重疊，以免關斷無覆蓋，目前該方案不成熟暫不建議使用；如果只有單個小區(qū)覆蓋且該小區(qū)某時段業(yè)務為0，可設置虛擬的異

系統(tǒng)小區(qū)來實現(xiàn)。設置為正常的RRU：載波關斷為1：00-5:00,共計4小時；在關斷發(fā)起時刻需判斷是否達到標準，關斷后2小時蘇醒一次，再判斷是否關斷，如果不滿足條件就將不再進入關斷。發(fā)現(xiàn)整體功率約下降9%，與預估相差較大。提取操作前后小區(qū)網管KPI指標對比發(fā)現(xiàn)各項指標均在正常范圍內波動:250002DDOO150001.DDOO50003D252DJ1Q5Q8=9育0ZByte

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g港巨oz量士jlLsn空—OZOE一m食RQ數(shù)富富戶用SZJgHZoz大寸接z以些局oz:iRR目食局FI「mMND7589O-57口0.97596。第0.0005C.OOOG0.0004G.D002chL、e君鹽MS^.0SN匚W昌ogfonlCIELr.罷MgrJ比qlywozDs_/=!捋\發(fā)。官rjg匚zgAJZCIEE-ogfonlCIE寸昌墨門昌￡士、克OSWDS首先需提取RRU型號，區(qū)分單模RRU和混模RRU。單模RRU通過SON策略配置動態(tài)調壓增強實現(xiàn)，混模RRU通過配置中打開混模調壓開關實現(xiàn)。建議選取的小區(qū)：實施時間段選取小K可實施全天，或者避開最忙時h-vip和核心小IX,功率未滿配

實施優(yōu)勢圖1:操作截圖（1）動態(tài)調壓增強支持的場景較多、硬件約束較少且對網絡影響小；在非大業(yè)務場景且RRU功率未滿配的情況下，可全天開啟。（2）和前面2種方式一樣，該方案也能支持日常和周末的單獨設置。其控制粒度不再為最短15分鐘反饋進行，為設置的整個時間段內，并且時間可以精確到分鐘級別。（3）寧德實驗如果同時結合通道關斷可以取得比較明顯的節(jié)能效果，可以使節(jié)電措施變成一種較為理想的梯度。效果評估全天實施正常的RRU，約省電3%左右。

提取操作前后小區(qū)網管KPI指標對比發(fā)現(xiàn)各項指標均在正常范圍內波動：但是UE上下文掉線率有變好的趨勢，猜測可能與周邊同時采取PA調壓導致功率有所下降，干擾有所減小。

D.0015Q.OOlQ.OQCSCL99CL98庭7爵60,950,94CL93CL92Q.002高/'^QrllQr-d寸N/^'oD.0015Q.OOlQ.OQCSCL99CL98庭7爵60,950,94CL93CL92Q.002高/'^QrllQr-d寸N/^'ozoz偵崗@昌獻a段舄0侍■71GWWJ.村陌坦段onloz93宥2317史舄念M宣oforsmieonlo宇更言.角g$3^―CInMJoEoz配置FDD節(jié)能策略時，可在一個策略參數(shù)模板中，對于一個普通RRU可以同時開啟智能符號關斷、載波關斷、通道關斷和動態(tài)調壓等四個功能的節(jié)能開關。通常一個節(jié)能小區(qū)的負荷從高慢慢變低時，動態(tài)調壓進行中，會先進入符號關斷，然后是通道關斷，最后是載波關斷，這些通過配置的門限值實現(xiàn)。符號關斷由于存在一些風險，這里未開啟進行實驗。而載波關斷和通道關斷之間的關系：當節(jié)能小區(qū)的負荷急劇下降導致同時滿足載波關斷和通道關斷的條件時，優(yōu)先載波關斷。當節(jié)能小區(qū)的負荷從高慢慢變低時會先進入通道關斷，然后才是載波關斷。本文實驗的是：（1普通RRU采用＜1＞、動態(tài)調壓，＜2＞、疊加通道關閉，＜3＞、載波關斷。最終動作將是動態(tài)調壓，疊加通道關閉，再疊加載波關斷。選取小區(qū)和大致設置參數(shù):選取小M宣麻時段時段內挽作PRB利用率RRC姓接數(shù)"II戶數(shù)IWIP削核心小區(qū)且非微站全玲:?施PA闔壓通道關閉<=1D<=12<=2翊道矗活，=35，=罪>=5確認業(yè)備低&H戶低時段裁淀關閉<=40實施優(yōu)勢（1）將節(jié)電措施分為階段性動作，一步步實施；這樣能最小化降低影響網絡同時將節(jié)電能效果較大化。（2）依然可以分時段、分周末，而且可以每個策略的時間段不完全重疊。（3）對小區(qū)評估后甚至可以采用全天時段開啟。效果評估全天實施組合策略，約省電19%（實驗對象為BBU下帶的所有QCELL）。網口供電功辜平均值（瓦）16D140修改時間\1201OD-SO-60ttJ20-kJ11111111111提取操作前后小區(qū)網管KPI指標對比發(fā)現(xiàn)各項指標均在正常范圍內波動:

3.4QCELL的智能下電實施優(yōu)勢（1）QCELL智能下電可以針對小區(qū)下的每個子屬PRRU，更精確性。（2）QCELL實施較為容易。且只有當邏輯小區(qū)下的所有PRRU都下電后，才會出現(xiàn)告警，避免了告警的數(shù)量。效果評估圖1:操作截圖智能下電4個小時，相對于平常全天24小時仍然能省電高達15%,還是相當可觀。提取操作前后小區(qū)網管KPI指標對比發(fā)現(xiàn)各項指標均在正常范圍內波動:4、經驗總結通過上文的分析驗證，最后得到了一些成果和經驗，從節(jié)電的難易、影響、省電情況和相對場景可以大致區(qū)分如下。（1）節(jié)電策略從易到難排序為：1）單模單載波通道關斷（部署簡單、支持硬件廣、效果明顯）；2）多模多載波通道關斷（需要多載波同時達到門限、部分制式不支持）；3）載波關斷（網絡影響大、網優(yōu)操作較為復雜）；4）動態(tài)調壓增強（支持多模、支持硬件廣、場景受限少）；5）PRRU下電（只支持QCELL）；6）符號關斷（場景受限多、節(jié)能效果受負荷影響大、且對指標有較大影響、需要硬件支持，本文該方案未詳細介紹）；（2）節(jié)電策略對網絡影響各自影響如下：?智能通道關斷：關閉后RRU只有一個發(fā)射通道。RSRP的統(tǒng)計結果會隨著UE在小區(qū)的位置不同有所下降，整體均值約下降2-3db。同時會帶來覆蓋的下降，使覆蓋范圍略為縮小。?載波關斷：關斷后該小區(qū)無發(fā)射功率，會導致覆蓋區(qū)域無該小區(qū)覆蓋。?調壓節(jié)能：主要目的在于降低功耗的同時不明顯影響網絡基礎指標，預期和實際基礎KPI基本保持穩(wěn)定。?PRRU下電：下電后該PRRU無發(fā)射，影響PRRU覆蓋的小片區(qū)域。?智能符號關斷：原理是將數(shù)據(jù)的調度退后，所以時延會略有增大。FDD的測試結果大約為4ms左右較為影響感知，同時由于接入前綴響應接受的搜索窗口（毫秒））置過短會導致接入問題。（3）節(jié)電各情況對比：（由于通道關斷和載波關斷與設置的滿足條件和小區(qū)的業(yè)務量相關，所有以下數(shù)據(jù)作為參考）設備類型場景節(jié)電策略節(jié)電效果周邊小區(qū)負載情況有源室分QCELL室內容量型場景（東僑上汽宿舍區(qū)）時段下電（2:00-5:30）全天15%正常區(qū)間內波動有源室分QCELL室內容量型場景（福安鼎信生活區(qū)宿舍）通道關斷+時段下電（2:00-5:30，PRB利用率彳低于30%開啟單通道，PRB利用率超過40%開啟雙通道）全天24%正常區(qū)間內波動普通RRU室內覆蓋型場景（東僑宏星美凱龍室