5G基站技术节能策略分析与研究

通信技术
基站技术节能策略分析与研究
周普成，蔡文科
（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏
基站技术节能方案有符号关断和深度休眠等。

探讨不同方案节能效果与规模部署策略，通过基站符号关断和深度休眠技术的综合运用，分场景开展5G技术节能试点，
摸索出最佳节能配置方案。

实践表明，若实行全网开启全天符号关断，在
启深度休眠混合策略，将为电信运营商大面积推进绿色无线网络建设打下坚实基础。

技术节能；符号关断；深度休眠
Analysis and Research on Technology Energy Saving Strategy of 5G Base Station
ZHOU Pucheng, CAI Wenke
(China Information Consulting & Design Institute Co., Ltd., Nanjing
Abstract: At present, energy-saving solutions of 5G base station technology include symbol shutdown, deep sleep, etc.This paper mainly explores the energy-saving effect and scale deployment strategy of different solutions.Through
G base station symbol off and deep sleep technology,
EN-DC场景下的载波关断（NSA）EN-DC场景，低业务时间段关闭载波
EN-DC下的NR载波关断
图1 载波关断节能原理
载波关断节能按覆盖关系可以分为NR 小区覆盖NR 小区场景和LTE 小区覆盖NR 小区场景两种。

1.2.1 NR 小区覆盖NR 小区场景
NR 小区覆盖NR 小区场景如图2所示。

图中，NR Cell A 为容量层小区，NR Cell B 为基础覆盖层小区，当Cell A 负荷较低时，将UE 迁移至Cell B ，关断Cell A ，Cell A 节能，当Cell B 负荷升高时，唤醒Cell A 。

NR Capacity Cell
NR Base Coverage Cell
NR Cell A
NR Cell B
图2 NR 小区覆盖NR 小区场景
1.2.2 LTE 小区覆盖NR 小区场景
LTE 小区覆盖NR 小区场景如图3所示。

图中，NR Cell B 为容量层小区，LTE Cell C 为基础覆盖层小区，当Cell B 负荷较低时，将UE 迁移至Cell C 、关断Cell B ，Cell B 节能，当Cell C 负荷升高时，唤醒Cell B 。

1.3 深度休眠原理
为了达到极致的节能效果，考虑在话务闲时，
关闭尽量多的休眠的定时策略，当休眠时间点到达时指示入深度休眠，节能时间结束时退出基站休眠模式。

无用户期间，有器件全部进入节能状态，实现最大程度节能。

1.4 通道关断原理
NR 荷水平，采取不同颗粒度关闭发射通道，接收通道也可同时关闭，实现节能。

通道关断后，可对广播和数1/4 off 1/2 off 3/4 off Channel 1Channel 16Channel 17Channel 32Channel 33Channel 48Channel 49Channel 64
Channel 1
Channel 16
Channel 17
Channel 32Channel 33Channel 48
Channel 49Channel 64
Channel 1
Channel 16Channel 17
Channel 32Channel 33Channel 48Channel 49Channel 64
Channel 1Channel 16Channel 17Channel 32Channel 33Channel 48Channel 49Channel 64
A n t .
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A n t .
A n t .
A n t .A n t .A n t .图4 通道关断节能原理
NR Capacity Cell
LTE Base Coverage Cell
NR Cell C
NR Cell B
 2021年1月25日第38卷 第2期
Telecom Power Technology
Ｊａｎ．　２５，　２０２１　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．２　
周普成，等：5G 基站技术节能策略
分析与研究
图5 TRX SOC 与天线映射关系
图6 中频FPGA 与天线映射关系
（3）PA 模块与天线映射关系，每个天线映射到1个PA 模块，如图7所示。

图7 PA 模块与天线映射关系
关闭通道的选择需要结合硬件与天线的映射情
况来选择，相同硬件资源的通道关闭才能达成节能的效果。

2 节能策略和试点区域选择
2020年，某市电信运营商的5G 网络已实现密集城区和普通城区的室外连续覆盖，5G 选用的主设备厂家为中兴通讯。

综合考虑当前已建成的5G 站点分布、厂家技术实现能力以及5G 业务时段性规律，在2020年6月至7月之间就该市浦北、浦南、开发3个市辖区分别开展符号关断、深度休眠及符号关断配合深度休眠的节能策略试点。

统计全网5G 话务量指标如图8所示，可以明显发现0：00-6：00话务量较低，为低业务时段。

剔除目标区域内医院、交通枢纽以及重点园区等5G 业务重点保障场景关联5G 站点，确定本次实施节能试点小区数和策略如表1所示。

表1 本次实施节能试点区域、小区数及策略
区域实施小区数/个节能策略策略时段浦北
75符号关断全天浦南29深度休眠
0：00-6:00
开发
65
深度休眠+符号关断深度休眠（0：00-6：00）/符号关断（7：00-24：00）
3 节能效果评估
能耗统计方法中，5G 网管可统计平均功率值，根据时间可计算统计周期消耗电量，该值与实际测量值基本相当，故直接使用该值计算5G 基站设备能耗情况。

主要根据各节能策略开启的时间节点，统计开启前后的电源平均功率并作对比，并以此计算节能效果。

3.1 符号关断节能效果
取7月20日-7月30日期间的试验数据，符号关断节能策略全天开启，对比开启前后区域全部节能实施站点平均功耗下降了17.17%，如图9所示。

0：00
1：00
2：00
3：00
4：00
5：00
6：00
7：00
8：00
9：00
10：00
11：00
12：00
13：00
14：00
15：00
16：00
17：00
18：00
19：00
20：00
21：00
22：00
23：00小区下行RLC层数据量（Mb）
低业务时间段
3 500 0003 000 0002 500 0002 000 0001 500 000
1 000 000
500 000
400350300250200150
10050
小区用户面平均激活UE数
5G小时级话务统计图
图8 全网5G 小时级话务统计
Telecom Power Technology
图9 5G符号关断节能效果统计
3.2 深度休眠节能效果
取7月20日-7月30日期间的试验数据，深度休眠策略开启时间段为0：00-6：00，对比策略开启前后0：00-6：00同时段区域全部节能站点平均功耗下降了53.69%，对比0：00-24：00全天区域全部节能站点平均功耗下降了12.7%。

0：00-6：00同时段节能对比如图10所示。

图10 5G深度休眠同时段节能效果统计
0：00-24：00，全天节能对比如图11所示。

图11 5G深度休眠全天节能效果统计3.3 符号关断
取
关断及深度休眠混合策略，对比开启前后区域全部实施节能站点功耗下降了
图12 5G符号关断+深度休眠混合策略节能效果统计
4 结 论
经过6月-7月期间多次试验表明，对比3种节能策略，符号关断生效时段可节能17.17%，深度休眠生效时段可节能53.69%，0：00-6：00折算到全天可节能12.70%，符号关断+深度休眠混合策略可节能21.16%。

在保障5G感知不下降的前提下，为了实现更好的节能效果，建议全网实施5G符号节能，在夜间低流量非重点保障站点可差异化叠加时段性深度休眠，为电信运营商大面积推进绿色无线网络建设打下坚实基础。

参考文献：
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