Page 11 - 网络电信2024年1月刊

运营商专栏

5G无线网节能休眠技术研究

邵庆瑶，刘建华，王晓婷，邓伟，张晟
中国移动通信有限公司研究院

摘 要：5G峰值能效远高于4G，但5G业务存在潮汐效应、负荷不均衡，基站低负荷时段“空转”严重，造成能
量严重浪费。目前业内提出了浅层休眠和深度休眠两种技术来降低功耗，但即使在深度休眠技术下，AAU/RRU设
备仍然还有100W左右的功耗，这些功耗依然属于非必要功耗。因此为了达到更优的节能效果，创新提出极致休眠
技术，并根据现网设备情况提出三种实现方案，实现AAU/RRU设备功耗降至10W以内，进一步提升节能比例。另一
方面通过外场试验综合分析现有三种休眠技术的优势和局限性，提出不同场景下的应用建议，为实现更加绿色、
高效、可持续发展的5G网络贡献力量。

关键词：5G;无线网;节能;休眠

引言 小型小区的睡眠模式，在最大化节能效果的同时最小化对用户
碳达峰、碳中和已上升为国家战略[1]。5G作为新基建之 体验的影响。上面所提到的基站休眠算法能够有效提高网络能
首，将在支撑数字经济发展过程中发挥基石作用，对于实现经 效，但并未对基站的休眠深度进行研究。文献[11]根据基站覆
济与社会绿色高质量发展至关重要[2]。5G规模天线技术在提高 盖范围内是否有用户，基站睡眠模式分为浅睡眠阶段和深睡眠
网络覆盖和容量能力的同时，也将带来严重的高能耗问题[3]， 阶段，根据不同睡眠阶段的功耗进行切换以降低基站功耗。
成为5G网络建设运营的“拦路虎”，引发业界广泛关注。 上述所提到的基站休眠技术，其实是对千基站的AAU/RRU设
因此，研究基站节能技术，降低基站的能耗，打造5G网络 备进行休眠，目前行业内AAU/RRU设备浅层休眠技术节能效果能
的绿色可持续发展刻不容缓、意义重大[4]。 够达到30%及以上，而深度休眠能够达到65%及以上。例如一台
5G峰值能效远高于4G[5]，但5G业务存在潮汐效应、负荷 AAU/RRU设备总功耗为300W(空载功耗），那么采用浅层休眠技
不均衡，基站低负荷时段“空转”严重，造成能量严重浪费。 术之后，功耗可降为210W,采用深度休眠技术之后，功耗可降为
为解决上述问题，目前业内提出了基站休眠技术[6]，即根据现 105W。可以看出，即使在深度休眠下，AAU/RRU仍然还有100W左
网用户情况，基站按需关断部分有源设备的供电，进入休眠状 右的功耗，因此为了达到更优的节能效果，本文提出极致休眠
态。不过目前国内外研究更多的是聚焦在基站休眠算法上，通 技术，将AAU/RRU设备进行极致关断，同时根据现网存噩设备和
过软件算法控制改变基站的模式来降低网络能耗，如文献[7]提 新设备分别提出不同的实现方案。
出一种基于流量预测的基站休眠方法，利用改进的小波神经网 本文主要包括三个部分，首先针对已有休眠技术，深入分
络模型根据基站流量历史信息，对基站流量进行动态预测，判 析其技术原理、实现效果以及应用局限性，为新技术的研究奠
断是否休眠，达到节省网络能耗的目的;文献[8]提出一种基于 定基础；然后根据现网AAU/RRU设备实际情况，提出两种极致休
Sarsa学习的动态基站休眠算法，根据每时刻基站下的用户数以 眠实现方案，进一步降低基站AAU/RRU设备的功耗，实现功耗
及基站的状态来进行强化学习，做出基站休眠决策，对进行休 降低至10W以内。另外，基于现网应用场景，提出5G系统内和
眠的基站结合用户重关联算法使其服务的用户重新关联基站； 4G/5G系统间休眠两种模式，通过现网测试验证极致休眠技术的
文献[9] 提出一种新的基于分簇的节能算法(CPSA) , 在保证 节能效果。最后，通过测试综合分析现有三种休眠技术的优势
用户服务质量的同时，使FBSs大部分时间处于节能模式；文献 和局限性，提出不同场景下的应用建议[12]。
[10]研究并比较了三种动态算法，来控制具有较低功率节点的

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