中国移动-5G基站节能技术白皮书.docx

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1、目录1.中国移动5G基站节能概述21.15G基站节能需求21.25G基站节能目标22.中国移动5G基站节能技术和应用场景32.1设备级节能技术32.1.1基站能耗分布32.1.2基站能耗降低需求42.2站点级节能技术52.2.1基础型节能技术52.2.2增强型节能技术72.3网络级节能技术82.3.1多网协作节能技术82.3.2多网协作硬件架构93.中国移动5G基站节能技术总体路标114.总结与展望13缩略语列表14参考文献151.中国移动5G基站节能概述1.15G基站节能需求2019年以来，通过引入新架构、新材料以及提出新的共存指标，5G基站功耗值已大幅降低

2、，但与4G相比仍偏高，建议通过进一步提升基站芯片能力、工艺和集成度，扩大节电关键功能以及网络级节能方案的规模应用，力争功耗平均每年可降低10%以上（近三年内）。1.25G基站节能目标基于以上节能需求，设备级、站点级和网络级节能目标如下：²设备级节能：实现更高效率的新架构、新材料、新功能。扩大液体散热、高功放效率、高集成度器件的应用，实现整机功耗的逐年降低；²站点级节能：实现能耗采集、亚帧关断、通道关断、深度休眠的5G商用部署，并探索设备关断等增强性节能技术的性能及应用场景，推动网络智能节能，充分挖掘节能潜力；²网络级节能：开展多网络协作节能系统建设，实现商用网

3、络规模部署；在C-RAN集中部署的条件下，通过BBU基带资源池共享，节省硬件板卡配置，实现节能效果。1.中国移动5G基站节能技术和应用场景中国移动5G节能总体技术体系包括设备级、站点级和网络级节能。其中，设备级重点从器件、硬件设计开展硬件节能方案研究；站点级主要从亚帧、通道关断及深度休眠等方面开展软件节能方案研究；网络级节能重点从多网协调角度，开展智能节能方案研究。图1：中国移动节能技术体系示意图1.1设备级节能技术2.1.1基站能耗分布5G产品功耗高是由多因素累加导致的，具体包括：1）收发通道数从原来的8通道变为64/32通道；2）带宽从原来的几十兆变为16

4、0/200兆；3）流量从传统的2流变为16流；4）发射功率从100多瓦变为240/320瓦。以上因素共同导致5G基站额定满载功耗约4G的3~4倍。基站功耗可以分为AAU和BBU两大部分，AAU的功耗约占整机功耗的90%，是基站功耗的主要组成部分。AAU功耗按照功能模块可分为功放、小信号、数字中频和电源功耗。功耗随着业务负载的变化而变化，各功能模块的功耗比例也随之发生变化。在满载条件下，功放的功耗占比最高，平均约58%；在空载条件下，数字中频部分的功耗占比最高，平均约46%。因此，在设备级节能技术领域，不仅要提升功放效率，降低功放功耗，在5G初期负载较低的情况下

5、，更需要降低小信号和数字中频模块的基础功耗。图2：基站能耗分布图2.1.1基站能耗降低需求基站设备中，能耗最高的是射频功放，需进一步提升功放在整机中的工作效率，以及在低负载下保持较高效率的能力，并增强DPD算法的鲁棒性，支持功放配置状态实时调整状态下线性工作。数字器件的集成度和芯片处理能力也会大幅影响设备功耗，其中，数模转换芯片集成度下一代产品需支持8通道，数字中频下一代产品需支持32通道，基带处理芯片需单颗支持2载波NR@64通道。在芯片处理能力提升的同时，数字中频和基带处理部分需要进一步优化算法，降低处理复杂度，降低功耗。1.1站点级节能技术2.2.1基础

6、型节能技术a)能耗采集5G基站能够采集BBU及AAU的功耗并通过OMC-R上报，测量精度误差控制在5%以内。b)亚帧关断基站检测到部分下行亚帧（符号）无数据发送时，在此周期内关闭功率放大器等射频硬件，降低静态功耗；功能生效时间颗粒度为微秒级别。图3：亚帧关断技术方案示意图亚帧关断主要适用于低负荷场景，实验室测试显示整机功耗可降低10%左右。目前已开展现网商用验证。另外，4G/5G共模场景，建议支持4G/5G联合调度，实现更优的节能效果，并降低对时延敏感类业务的影响。c)通道关断室外宏站通过关闭（或休眠）部分发射射频通道，以达到降低功耗的目的；关断或开启的时间颗

7、粒度为秒级。图4：通道关断技术方案示意图通道关断功能主要用于部署了64通道、32通道宏基站的区域，实验室测试可节省约15%的能耗。目前已开展现网商用验证。当前通道关断为网管静态配置，建议支持基于用户覆盖和容量的需求，动态实现最佳的通道关闭策略。a)深度休眠基站关闭AAU功放、绝大部分射频以及数字通路，仅保留最基本的数字接口电路，使AAU进入深度休眠状态以达到降低功耗的目的。图5：深度休眠技术方案示意图深度休眠适用于5G负荷不高的场景或者时段，该功能基本不影响用户体验，AAU启动深度休眠为秒级，从深度休眠状态恢复时间约5~10分钟，当宏站及其覆盖范围内的微站承载

8、的业务量均降低到一定阈值时，还可将微站