5G智能節電探討XX【摘要】5G站點的數量越來越多，從而由于5G的功耗較大帶來的耗電量巨增問題也開始涌現。經統計5G能耗大約是4G的3倍左右，如何對5G進行節能，使其更綠色更可持續化，本文將旨在討論對5G設備進行節能降耗。【關鍵字】智能節電以太網供電通道關斷5G【業務類別】移動網方案背景隨著5G紅紅火火的大建設，5G站點設備越來越多，其功耗經統計約是同等條件下的4G設備的3倍左右，從而帶來了各種問題，諸如：電源配套的改造，現有線路的修改，機房的改造，電費的提升等等。所以如何想方設法降低5G設備功耗，對相關投資的降低至關重要。設備功耗分析從專業角度，5G為要達到高可靠、低時延、高密度、高速率、廣覆蓋的寬帶高頻傳輸，基站和終端所用的能耗必然要增加，并且單位功耗占比理論上也必然要提高的。我們就大致舉例下：單純就以AAU出發：5G中應用的MASSIVEMIMO技術，利用矩陣型天線、結合波束賦形技術，以此達到同一時刻與更多用戶進行數據傳輸。如：4G：4根天線，5G：64根天線或更多。在保持每根天線傳輸信號強度相同的情況下需要耗費更多電能，并且還要進行碼本校對等；同時由于下沉，帶來了一小部分簡單的計算需要處理；有此可知AAU必然耗電要激增，同時用戶的增加可能再相等條件下較4G的RRU耗電量增加也更大。2.1中興設備功耗就以目前XX本地網5G中興廠家的設備，下文文暫以中興設備來進行相關的討論和實驗。具體我們先以其最關鍵的兩個部分來看下具體的功耗情況：可以看到功耗都較大，BBU情況:基帶板類型基帶板數量站點配置25度DRAN機房45度CRAN機房55度無空調機房典型功耗峰值功耗峰值功耗峰值功耗VBPd011S111210250290335VBPd012S222320370440485VBPd013S333430490585640VBPd014S444540690745820其中AAU和RRU情況:場景分類通道數設備功率最大功耗室外型64TRA9611（現網）200W1120A9631AS35（現網）320W105032TRA9622AS35（現網）320W890FDD4TRR8894ES2100（可以支持4G）4*80W（4*60W）950/750分布式微站4TRQcellR8139T3500（現網）4*250mw45（不計PB）R8149T35004*500mW35（不計PB）R8149M1821352*250mW+2*250mW+4*500mW60（不計PB）2TRQCELLR8149M2135B2*250mW+2*500mW45（不計PB）現網電量分析3.15G未來電量全天趨勢通過網管指標，統計XX市區基站的4G耗電量可以發現基站測量能耗和流量走勢基本一致，凌晨流量最低此時能耗也降至谷底。我們預估5G業務量起來后趨勢應該于4G基本吻合；從目前的46的能耗來看全天頂峰幾乎為低谷的近118%，從5G來看可能將會差距可能會進一步拉大達到20%左右。3.2典型站型4G/5G能耗評估以宏站為例，下掛3個AAU或RRU數量的維度進行統計：以一周的耗電量來看4G目前幾乎滿載約是652W，5G目前空載約是1606W。

節能各技術原理通過對目前的業務和用戶統計和未來的發展態勢，結合小區經緯度處于的物理位置，按場景區分，將時間段分離；尋找可以進行實際降能的場景，并加以實驗為未來的具體的節能降耗提供切實可行的穩固基礎。目前5G系統經過分析，中興廠家可以采用主要如下5種節能手段：＞DTX策略；＞通道關斷策略；＞載波關斷策略；PA調壓測量；PRRU節電下電策略4.1DTXDTX(DiscontinuousTransmission)不連續發送，在5G系統中是讓AAU/RRU自適應判斷，在沒有數據發送的符號周期時刻關閉功放，從而降低功耗。圖1：開啟時PA電源開關狀態加強：目前中興廠家提供符號關斷和時隙關斷2種。區別主要是一種是將少量的用戶數據集中在幾個子幀傳輸，以便在剩余的無用戶數據子幀采用符號關斷技術；另一種是根據當前時隙是否有業務，控制關斷該時隙達到降低靜態功耗目的。4.2通道關斷通道關斷可以在指在特定時間段內，系統根據小區負載情況，智能關閉PA的柵極電壓，以實現關閉PA的射頻通道。例如針對AnrNum=64的機型，通道關斷的粒度設置為16,即支持關閉16、32、48個發射或接收通道。圖2：PA模塊與天線映射關系加強：目前中興廠家提供了2種判斷是否實行關斷和開啟的條件：UE數門限和負荷門限。同時較4G功能進行了增強，增加了上行；即提供了2種選擇:關閉下行，或者同時關閉上下行。4.3載波關斷載波關斷就是將對應的服務小區執行關斷，從而達到降低基站能耗。本質指當本小區上的用戶和業務較少時，將用戶遷移到允許的目標其他小區然后關掉本小區，以節約能耗；或因為無用戶直接關閉。圖3：載波關斷加強：目前中興廠家提供了2種判斷是否執行條件：UE數門限和負荷門限。而載波關斷節能模式較4G也有所增強，食種選擇模式為小區閉塞和深度休眠。小區閉塞是指將載波的發射功率關閉，等于讓小區不再發射信號；但是它只是關閉PA。深度休眠為5G特有狀態，調節小區狀態將小區改為深度休眠狀態，深度將把其他配套的設備視情況也給予關閉，如：TRXSOC、中頻FPGA等（而輕度休眠只為關斷導頻信道，保留尋呼信令與控制信令）4.4PA動態調壓動態調壓是根據小區實際發射功率及載波智能下電狀態來調整PA電壓，并

據此來判斷目標功率的方式，進行調整功放漏極輸入電壓，提高功放效率，達到節能目的。在小區實際功率小于設備額定功率或者載波處于下電狀態時降低功放輸入電壓，在小區實際功率達到設備額定功率時逐漸增大功放輸入電壓，直到功放默認工作電壓，確保設備始終處于高效工作狀態來節能。圖4：PA動態調壓4.5PRRU下電PRRU下電功能是QCell特有的功能。可以對每個PRRU進行對于的是否下電，下電功能是采用定時關斷方式。5GNR新型室分PICORRU主要由數字接口、收發信機、PA、濾波器和LNA幾部分組成。只關斷PA技術效果不明顯，所有在無業務時段可通過網管控制PB端口供電狀態，實現PICORRU定時上下電處理，對PRRU無業務時段進行下電深度休眠，從而極大地節能電費。圖5：5GQcell系統

節能應用5.1小區選取結合網管業務量指標及實際覆蓋場景，在現網選取了PRRU室分小區與宏站小區兩種類型進行節能試驗。其中室分場景：（實驗QCELL特有的功能：PRRU下電）類型站點小區PRRU個數室內PRRU91889宏站場景：（實驗DTX、通道關閉、載波關閉、PA調壓）類型站點小區ARRU個數宏站AAU3995.2策略下發和評估5.2.1DTX

全天開啟DTX,采用時隙關斷。在目前極低用戶的情況下，能省約5.42%的電量，較為明顯:全天開啟DTX，采用符號關斷。在目前極低用戶的情況下，能省約0.57%的電量，較為明顯；效果明顯優于時隙關閉：5.2.2通道關斷全天開啟通道關斷，設置為可關閉/4的通道，發現整體功率約下降2.54%：全天開啟通道關斷，設置為可關閉/2的通道，發現整體功率約下降7.33%：5.2.3載波關斷00-5：00進行載波關斷，發現整體功率約下降00-5：00進行載波關斷，發現整體功率約下降30.10%：0：0：00-5：00進行深度休眠，發現整體功率約下降31.47%：深度休眠5.2.4PA動態調壓全天開啟動態調壓，發現整體功率變化不大在3%附近，認為無效果。6.總結方案實施后，發現除了PA動態調壓外，在極低用戶和業務時，省電效果都較為可觀。<1>DTX功能：“符號關斷”指AAU自檢的關斷的方式，約能省電45.42%。“時隙關斷”為BBU集中調度+AAU符號自檢，效率高一些，約能省前.56%。推薦時隙關斷。好處：可以降低功耗，同時無線網絡平均干擾會有所下降。壞處：較多用戶場景下開啟可能會對用戶做業務的質量會有所影響。<2>通道關斷：全天開啟，設置為通道關閉/4可以省電52.54%，關閉1/2可以省電47.33%；建議非特殊情況可以選擇關閉1/2的通道數。由于通道關斷后，可能導致小區的覆蓋收縮，所以中興提供了可以增加功率來彌補；但是對功能可能會對業務帶來感知下降和RB指標變差的影響，具體如下：1、關斷后使得流間相關性變高，造成小區平均空分流數下降，空分占比下降，使PRB利用率升高。2、關斷后賦型增益受到影響，可能導致用戶調度使用的MCS降低，為提高速率將會使PRB利用率升高。3、關斷后一般會對調度RB數進行限制，導致調度時提供的資源減少。<3>載波關斷：在近乎無業務的凌晨開啟5小時，載頻關斷可以省電30.1%，深度休眠可以省電31.4%。從節能效果上看，深度休眠模式要好于小區閉塞模式；從喚醒速度上看，小區閉塞模式要快于深度休眠模式。通常情況下，使用小區閉塞模式做基于負荷的小區關斷節能，使用深度休眠模式做定時小區關斷節能。<4>PA動態調壓：全天開啟跟蹤發現幾乎在正常波動，前后相差3%左右無明顯的效果。5G由于自身原因，同時又處于初始大規模建網階段；存在的特性是覆蓋不足同時用戶較少，而且小區配置為默認功率。如果在這種情況下進行調壓