2020年5G基站节能技术白皮书_18页_641kb

中国移动5G基站节能技术白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由中国移动研究院发布，旨在系统阐述5G基站节能技术的需求、目标及技术路线，推动5G网络向绿色、高效、可持续方向发展。5G基站因使用高复杂度的Massive MIMO设备、更大带宽及更高流量需求，导致其功耗远高于4G基站，是运营商在部署5G过程中面临的重要挑战。为应对这一问题，中国移动提出了“三技术领域、三阶段部署”的综合节能方案，涵盖设备级、站点级和网络级节能技术，并制定了未来三年的节能技术路标。

主要观点

1. 5G基站节能需求

• 5G基站功耗约为4G的3~4倍，需进一步降低功耗。
• 提升芯片能力、工艺、集成度，推广节电关键功能与网络级节能方案。

2. 5G基站节能目标

• 设备级：提升新架构、新材料、新功能的效率，逐年降低整机功耗。
• 站点级：实现能耗采集、亚帧关断、通道关断、深度休眠等基础节能技术商用部署，探索设备关断、智能节能等增强型技术。
• 网络级：推动多网协作节能系统建设，实现基站的智能关断与唤醒，提升整体能效。

3. 技术体系结构

• 中国移动5G节能技术体系分为设备级、站点级和网络级三部分。
• 设备级关注硬件节能，站点级聚焦软件节能，网络级强调多网协同与智能调度。

关键信息

1. 设备级节能技术

• 能耗分布：AAU功耗占整机的90%，其中功放占58%（满载），数字中频占46%（空载）。
• 主要方向：
  • 提升功放效率，支持DPD算法优化。
  • 提高数字器件集成度，如支持8通道数模转换芯片、32通道数字中频、2载波基带芯片等。
  • 推动7nm工艺及GaN功放的应用，2020年GaN功放应用比例达80%，2021年提升至90%，2022年继续提升。

2. 站点级节能技术

• 基础型技术：
  • 能耗采集：支持BBU和AAU功耗采集，误差控制在5%以内。
  • 亚帧关断：在无数据发送时关闭射频硬件，降低静态功耗，实验室测试可降功耗约10%。
  • 通道关断：关闭部分射频通道，实验室测试可降功耗约15%。
  • 深度休眠：关闭大部分射频与数字通路，仅保留基本接口电路，可实现零业务零功耗，恢复时间建议控制在5分钟以内。
• 增强型技术：
  • 载波关断：在低负荷场景下关闭部分载波，2020年将开展现网验证。
  • 4G/5G共模协作关断：在4G与5G共存覆盖区域，根据业务量智能关断5G载波，提升节能效果。
  • 下行功率优化：支持用户级功率调整，减少不必要的发射功率。
  • 智能节能：引入AI算法，实现“一站一策、一时一策”的精细化节能策略。
  • 设备关断：进一步下电关断AAU，需提升设备可靠性，目前联合厂商进行技术验证。

3. 网络级节能技术

• 多网协作节能：基于现网数据与策略算法，智能关断小区以降低能耗，支持多种网络制式（如TD-LTE、LTEFDD、5GNR）。
• 多网协作硬件架构：采用C-RAN架构，通过基带集中部署，减少基站数量和配套设备，降低机房功耗与维护成本。预计单站维护成本下降17.1%~23.7%。
• 2020年计划：启动iGREEN项目，推进多网协作节能系统的现网测试与部署。

技术路标

• 2020年：
  • 设备级：推动基带芯片支持3载波（64通道），采用7nm工艺，GaN功放应用比例达80%。
  • 站点级：实现亚帧关断、通道关断、深度休眠的全面商用。
  • 网络级：开展多网协作节能系统开发，推动iGREEN项目测试验证。
• 2021年：
  • 设备级：建议GaN功放应用比例提升至90%。
  • 站点级：引入增强型节能技术，实现自适应启动/关闭功能。
  • 网络级：实现样机与规模试点。
• 2022年：
  • 设备级：基带芯片支持5nm工艺，GaN功放比例继续提升至90%。
  • 站点级：继续探索新节能功能。
  • 网络级：实现现网规模部署，推动BBU基带资源池共享。

总结与展望

中国移动将持续推动5G基站节能技术的研究与应用，结合设备、站点与网络三个层级，实现节能目标。未来三年，通过硬件升级、软件优化与网络协同，将有效降低5G基站功耗，提升网络运营效率，助力实现绿色、高效、可持续发展的5G网络。