数智化平台在4/5G网络级节能中的应用

王续凯，赵志强，杨 鑫，张 涛，孟显秋，郭晓光

(中国移动通信集团内蒙古有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020)

1.1 移动网络节能方案发展背景

近年来，运营商Opex与收入复合增长率剪刀差明显增大，移动，电信等运营商对降低Opex有强烈诉求。其中电费支出占运营商运营费用的30%左右，“节能”成为降低Opex的重要手段之一。5G时代基站相关设备功耗增加，移动网络节能迫在眉睫。同时根据国际能源机构的统计，过去30年全球能源消耗增长了超过70%，碳排放累计增加近80%，能源消耗激增导致全球温室效应加剧。保护环境、阻止气候进一步恶化已经成为人类面临的共同挑战，整个社会对能耗的关注越来越多，亟需能够通过更高效的“比特管理瓦特”方案实现网络能效的提升。

随着5G进入千行百业，无线网络能耗也快速增加，5G基站的能耗约为4G基站的2～3倍。目前运营商与设备商已针对无线网络开发了相当的节能特性，但传统节能特性仅通过业务量门限配置，采用“一刀切”的方式进行节能，突发高负荷情况下可能会影响到用户感知，故亟须对无线网基站引入更加高效的节电方案。

1.2 无线网络设备级节能特性

近年来随着网络不断建设，尤其是5G网络的建设导致网络能耗不断攀升，无线网用电量占公司整体网络用电量的77%，基站设备是其中的用电大户，尤其5G网络建设以来，为支撑5G高速率，5G设备均采用32/64通道RRU，导致5G耗电量是4G的2倍以上。

目前运营商与设备商已针对无线网络开发了相当的节能特性，节能特性是指在系统轻载或者无负载的情况下，根据预设条件进行分析，在不影响新用户接入和已在线用户的正常使用情况下，采取用户切换和迁移等措施，关断部分射频资源(空闲模块发射通道、空闲载波、空闲符号等)以节省基站闲时能耗[1]。

节能特性的节电效果从高至低依次为：载频级关断、通道级关断以及符号级关断，每种关断级别又有多种关断方式。

1.2.1 载频级关断：载波智能关断/深度休眠

载频级关断包含载波智能关断和深度休眠两种关断方式。

(1)载波智能关断：通过识别和定义覆盖层和容量层，在话务低时关闭容量层小区/载频，对非覆盖层小区进行智能关断。该功能主要应用于小区配置有同站异频邻区的场景下，在当前小区及其同站异频邻区的负载均较低，满足载频智能关断相关PRB门限要求时，则将当前小区用户都切换到其同站异频邻区中去，待当前小区没有用户时关闭当前小区的载频，在当前小区的同站异频邻区负载较高时，自动打开当前小区的载频，从而达到节能目的[2]。

(2)深度休眠：5G基站由于功耗较高，在载波关断基础上增加深度休眠功能，深度休眠主要是指在话务闲时关闭5G AAU的功放、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工作。

1.2.2 通道级关断：射频通道智能关断

射频通道关断是指某小区上无业务或业务负荷较低，并且当前进入某个设定时间段时，关闭本小区的部分发射通道，以节省能耗。由于射频通道智能关断是关闭小区的部分发射通道，因此在小区配置为多通道发射的场景下(发射天线数为2天线或4天线以上)，通道关断功能才起作用。关闭部分通道后会提升参考信号的发射功率，以保证系统覆盖。关闭一半发射通道时可降低15%以上的射频模块功耗[3]。

1.2.3 符号级关断：符号/亚帧关断

符号/亚帧关断是指基站根据业务量的变化，将没有数据发送的空闲符号关闭。目前符号关断的具体实现方式有两种，一种是RRU自主检测可关闭PA的时段；
另外一种是由BBU通知RRU关闭PA的时段。

高中生，因为文理分科，往往在高二时就会进行分班。在这个时候，我们通常会通过其他班主任了解高一时学生担任班干部的情况，然后初步确定班干部人选。

1.3 当前主设备网络级节能方案

节能收益的最大来源主要是对射频资源即PA的功耗管理，当前华为、中兴等主流设备商均提供符号级、通道级、载波级节能特性以实现射频资源管理的灵活性，在现网实际开通的过程中需要在其中充分地挖掘主设备节能特性的潜力。

节能特性的应用包括节能功能的使用场景评估与基础开通策略、验证，实施、节能参数优化(策略调优)、网络保障(保障对象包括容量，覆盖和频谱和KPI指标)等；
重点及难点是在设备侧打开节能特性后，需要再根据现网实际情况，包括KPI指标的影响、话务走势、覆盖以及流量的波动等进行策略优化，通过对节能参数和门限的深度优化，充分提升节能特性开通收益，同时也需要关注并保障网络指标稳定。

当前主要通过各厂家OMC平台结合小区覆盖场景与业务量情况制定一套综合节电解决方案。但由于现网站点繁多，人工方案无法精细分析每个站点的实际情况。当前节能工作仅对不同场景的站点设置不同节能门限，未真正做到“一站一案”，节电功能开启门限与生效时间精细化不足，节电效果仍有挖潜空间。

内蒙古移动节能大平台基于海量无线大数据分析及AI算法实现多模多频网络下智能场景识别、精准业务预测、实时小区关断/唤醒，完善用户保感知障，实现深度节能[4]。

该平台为实时在线平台，基于采集的所有小区网络配置和业务情况等信息，定制频段内节能特性(符号关断/通道关断/载波关断)以及频段间(比如：TDD/FDD)和制式间(比如：4/5G)协同的节能调度策略，并可对网络质量、业务量和节能效果进行自主学习，构建网络指标和节能效果的关联模型，动态调整节能参数，因站施策，一站一案，在保障网络KPI指标的前提下实现最佳节能。

数智化平台较传统人工部署方案优势显著，首先该平台可实现场景化定制节能策略，根据不同场景网络覆盖情况、用户行为特点、网络利用率分布等因素，开展分场景节能方案研究分析，建立分场景智能化节电体系，制定分场景节电方案，实现节电效果最大化。例如商场白天业务多，但夜里业务量几乎为0，而住宅区的业务高峰在晚上。平台针对商业区、住宅区、郊区等不同的话务模型定制节能策略，在不同频段、制式以及宏微之间实现深度协同，最大化节省能耗。

其次由于该平台为实时在线平台，可实时监控网络指标，实时监控KPI变化从而迭代调优节能参数，在KPI受影响时进行回退，在有突发业务时对休眠的载波秒级唤醒；
通过栅格化的大数据分析，预估休眠后的业务迁移情况以及对KPI的影响，更好地进行载波关断和休眠，多维度保障KPI平稳，而且始终保留覆盖层小区，只对容量层小区进行关断和休眠，保证用户体验。

2.1 专业数智化工具平台形成批量快速交付能力

在内蒙古移动实际应用过程中，依托AI计算，通过实时从厂家OMC网管获取网元配置文件、话统文件及工参数据后，基于网络话务模型学习及组网场景匹配，自动、高效地完成节能特性及节能策略的智能生成，最终针对单站/单小区级输出节能特性开通/回退的MML配置脚本。

内蒙古移动在2个月内完成全省无线小区节能特性交付配置，整体交付时间短，节奏快，单批次最高节能方案交付接近2万小区，脚本输出效率和准确性达到了较高的水平。

2.2 数智化平台可基于现网话务模型调优深度挖掘节能收益

数智化节能平台通过建模预测，设定寻优策略，根据KPI指标变化情况，不断迭代调整，通过观测节能效果与KPI波动情况，针对性分析重点区域现网网络配置，按照场景分类建立话务模型，忙/闲时段分析，制定差异化的节能策略，从而实现节能的“一站一策”。同时根据节能收益统计适时剔除节能收益较低网元，保障网络体验，通过不断迭代优化后将节能收益和网络指标实现平衡。数智化节能平台从节能小区数量、节能开启时间以及节能生效时间3个维度提升节电效果，同时确保关键指标与用户感知不受影响，稳步有序推进节能工作。

2.3 数智化平台跨制式跨频段同覆盖识别策略

通过对内蒙LTE网络小区覆盖，配置，硬件模块进行综合分析，在现有同覆盖方案下进行深度优化，将不同频段小区进行组合同覆盖识别，利用FDD频段进行网络连续覆盖，TDD频段在保障覆盖和用户体验的基础上进行闲时关断，通过优化后的同覆盖识别方案获得更多的可关断小区和更长的关断时长。

该数智化平台投入运营以后，较传统人工节能提升2个百分点以上，4/5G平均开启时长由原来的13.8小时提升至20小时,通道关断与载波关断的平均生效时长由2.94提升至4.23小时/天，提升比例超过40%，4G综合节能比例可达到10%以上，5G综合节能比例达到15%以上。

网络级节能方案需要采用多种技术来降低设备模块的功耗，想要充分挖掘各环节的节能潜力，就需要一系列有效的方案作为支撑。网络级节能方案除了硬件节能(节能特性)以外，软件优化(软实力)也是重要不可或缺的一环。

通过软件搭建数智化大数据平台预测分析，以智能化手段预测现网业务模型，搭建大数据分析平台，自动采集分析话务、工参、KPI等关键信息，对节电小区进行精准评估，实现节能情况可视、节能策略可管、KPI指标可控，同时优化相关节电观测时间窗、负荷检测周期及门限迟滞等参数，不断提升节能开启时长与生效时长，实现节能特性的一站一策，实现节能效果的最大化。