1、5G优化最佳实践东莞基于智能关断和符号关断的4G节电功能验证案例东莞分公司-基于智能关断和符号关断的4G LTE节电功能验证案例2019年8月 【摘要】基于LTE站点自适应的节能减排功能优化研究，减少基站功耗，实现绿色环保。【关键字】节能减排、智能、关断【业务类别】无线接入网、参数优化一、功能概述LTE网络运营过程中，功耗成本是运营商最主要的运营支出费用之一。移动通信网络符合存在时间上不连续不均衡性，如白天话务高峰与夜间相差较大，而无线设备对于不同话务下的功耗输出也截然不同，利用网络话务模型周期性不规律的特点，引入了LTE智能节能的概念，Energy Saving（ES）是SON的主要功能之一
2、，可以达到绿色节能的目的。基站耗能的主要部件是馈线、射频、基带、电源和空调，其中耗能最大的就是射频。节能功能：RF智能关断、符号关断等功能主要针对射频部分进行节能减排。通过功能相关门限的控制，达到减少射频资源（直接体现为耗电量）输出的目的。与传统频繁断电相比，智能节能方式，不会对设备造成影响，避免了频繁断电节能模式会带来设备故障的风险，软件智能实时监控并实时节电策略，降低了人工成本，并提高了节电效率。功能实现机制：本次节电测试基于爱立信的RF智能关断、符号关断功能开启进行验证测试。具体实现机制如下：1.1智能关断当本小区上用户数较少且进入某设定时间段时，关闭部分发射通道。（如：4T4R，关闭2
3、个发射通道；2T2R时，关闭1个发射通道，在退出RF智能关断时，解闭塞关闭的载波）。eNodeB进入通道智能关断模式后，将关闭部分发射通道并提升参考信号发射功率以保障覆盖。 为了防止小区频繁进出RF智能关断，小区在RF智能关断特性生效时间段之内退出后，会延迟半小时再检查、判决该小区是否具备进入RF智能关断的条件。由于该功能是在用户较少的情况下关闭一个通道，因此基本不会影响用户感知。智能通道关断示意图当小区同时满足如下三个条件时，通道智能关断触：1.进入设定的时间段，例如可以设定为2:00至6:00。2.PRB资源利用率低于设定的值，选择PRB资源利用率较低的时候关断，减少了对用户速率感知的影响
4、。3.RRC连接用户数低于设定的值，选择RRC连接用户数少的时候关断，同样减少了对用户速率感知的影响。当满足如下条件之一时，通道智能关断结束：1.设定的时间段结束，用户活跃度较高时段开启双通道，提升用户感知。2.PRB资源利用率高于设定值，当小区资源利用率较高，智能打开双通道，提升用户感知。3.RRC连接用户数高于设定值，当小区连接用户数较多，智能打开双通道，提升用户感知。功能开启时间段里对于双流比指标有一定影响，可以需要根据网络优化需要，按需设定站点进入节能模式的门限值和时间段，以减小对网络带来的指标波动。对于其他日常KPI，影响较小。1.2符号关断 符号关断指基站在部分符号没有发送数据时，
5、基站在这些“没有发送数据”的符号周期关闭功放，从而达到降低系统功耗的目的。该特性分为基本符号关断和增强型符号关断。符号关断功能需要RRU支持，增强型符号关断还需要UE支持。基本符号关断的原理就是在RRU检测，如果当前符号不承载数据，则关闭功放。检测是符号级的，如图1所示，在1个Slot中Symbol #1、#2、#3、#5、#6周期内可以关闭功放。增强型符号关断模式是基站在部分子帧没有用户数据发送时，基站将这些“没有用户数据发送”的子帧配置成MBSFN子帧，实现关闭更多的符号。如图2所示，1个MBSFN子帧可以只在Symbol #0发送参考信号，其他Symbol可以都关闭功放。功能开启对于双流
6、比指标有一定影响，可以需要根据网络优化需要，按需设定站点进入节能模式的门限值和时间段，以减小对网络带来的指标波动。对于其他日常KPI，影响较小。二、测试方案说明2.1站点选取本次针对东莞爱立信石龙新区站点进行功能开启验证，以下是站点的基本信息：基站名(英文)小区名(英文)小区名(中文)Site_IDeNBIdPCI天线通道类型DGSLXinQuDGSL_FE_D497849_A石龙新区1DGSL_FE_D497849497849272T2R测试工具和连接说明Agilent 34970 ， 34901 card 和 电流钳ADP06 测试工具连接图如下：基站节电功能测试现场工具安装连接图示如下：
7、 现场安装图1 现场安装图22.2参数说明提前对对测试站点进行license加载和功能激活，并配置节电参数如下为东莞测试站点的相关参数设置及说明：Parameter Name配置说明sleepStartTime0:00每天开始监测和切换的时间sleepEndTime24:00:00每天停止监测和切换的时间（开始和结束时间设置相同则表示功能一直处于工作状态，即监测和切换）switchDownPrbThreshold10(%)切换SIMO配置之前，在MIMO sleep mode的监测期间，最大下行PRB使用百分比switchDownRrcConnThreshold10切换SIMO配置之前，在MI
8、MO sleep mode的监测期间，允许用户接入最大值switchDownMonitorDurTimer5(min)切换SIMO配置之前，MIMO sleep小区监测时间switchUpPrbThreshold15(%)切换回MIMO配置之前，在MIMO sleep mode监测期间，最小下行PRB使用百分(switchUpPrbThreshold=switchDownPrbThreshold)switchUpRrcConnThreshold15切换回MIMO配置之前，在MIMO sleep mode监测期间，要求用户接入最小值switchUpMonitorDurTimer5(min)切换回
9、MIMO配置之前，MIMO sleep小区监测时间 可根据节能需要和每个小区话务情况，灵活设置进入节电功能参数。当小区同时满足如下三个条件时，通道智能关断触：1. 进入设定的时间段，例如可以设定为0:00至5:00，个别特殊场所火车站、学校、娱乐场所不建议关断；节假日不建议关断。2. PRB资源利用率低于设定的值，选择PRB资源利用率较低的时候关断，减少了对用户速率感知的影响。3. RRC连接用户数低于设定的值，选择RRC连接用户数少的时候关断，同样减少了对用户速率感知的影响。当满足如下条件之一时，通道智能关断结束：1. 设定的时间段结束，用户活跃度较高时段开启双通道，提升用户感知。2. PR
10、B资源利用率高于设定值，当小区资源利用率较高，智能打开双通道，提升用户感知。3. RRC连接用户数高于设定值，当小区连接用户数较多，智能打开双通道，提升用户感知。通道关断节能通过减少发射通道数据降低射频单元能耗。并有以下2个特性：1. 监测：该功能监测一段时间内的小区流量状态，若该状态满足全部预设条件/阈值，触发节能转换。2. 转换：该功能进行小区配置操作，全部载扇都会被更新至相同的目标配置。2.3相关计数器说明提前对测试站点进行license加载和功能激活，并配置节电参数如下为东莞测试站点的相关参数设置及说明：Counter说明pmMimoSleepOppTimeReports the am
11、ount of time in seconds the cell has the opportunity to remain in MIMO sleep state. This counter accumulates the potential amount of time a cell can change to SIMO configuration to achieve MIMO sleep mode. It is reported when MIMO sleep mode is set to DETECTION.Exists for MO classes:EUtranCellFDD.pm
12、MimoSleepOppTimeEUtranCellTDD.pmMimoSleepOppTimepmMimoSleepTimeReports the amount of time in seconds the cell is in MIMO sleep state. This counter accumulates the actual amount of time a cell has been changed to SIMO configuration to achieve MIMO sleep mode. It is reported when MIMO sleep mode is se
13、t to SOFT SWITCH or SWITCH.Exists for MO classes:EUtranCellFDD.pmMimoSleepTimeEUtranCellTDD.pmMimoSleepTimepmMicroTxSleepTimeTime in seconds when no power is indicated to the radio. This counter indicates the total amount of time that power savings can be achieved with the feature activated and radi
14、os capable of Micro Sleep Tx.(1) 2.4测试说明通过用电流钳测试直流分配单元RRU输出端口电压电流数值，以30秒为时间间隔进行测试并记录测试结果，具体过程如下选取一个RRU对其DCDU上的电源输出端挂电流钳测量，记录24小时的测量电压数值。开启符号关断和通道关断功能后，再进行24小时测量并记录。通过计算得出设备功耗数值。三、节电效果通过电流钳准确的后处理分析小时级别的功耗对比，评估节电功能效果：3.1功能开启前后RRU功耗对比以下为功耗曲线图：节电系数=100%*（1-功能开启后实际功率/功能开启前实际功率） 节电功能开启后，RRU节电效果明显。节电功能开启前，
15、RRU每小时的平均功耗大概为209W，开启2个节电功能后，不同时间段的功耗数值不同，尤其是进入通道关断模式之后，节电效果更加明显，节电百分比为5.06%47.12%，日均节电系数25.6%。 1个RRU平均每小时节电50W计算，1天节电约1度电，1年节电大约360度电。全网60000个RRU计算，全年可节约2千万度电。3.2节电时间统计开启节电功能后，进入节电模式的计数器节电功能启动时间统计如下：四、多场景参数研究为了验证功能开启对于大网的KPI影响，从前期的单个站点开启，到后期的多个站点开启的场景，分别验证了功能对于KPI的影响，更严谨分析客观影响。4.1单站单小区KPI趋势验证功能开启前后
16、对于关键性能指标的影响，确保功能正常工作的同时，对KPI没有产生负面影响。节电功能开启对日常接入、掉话、切换成功率，用户上下行吞吐率等日常指标影响不大。以下是具体指标：DATERRC_Setup_Success_RateERAB_Drop_RateLTE_HOExe_Succ_RateLTE_Redirect_to_3G_RateCQI_Fine_RateUe_Rank1_distribute_Rate2018/12/1299.96%0.0899.760.00%98.2170.222018/12/1499.96%0.1599.760.00%98.1473.01DATEPDCP_DL_User_
17、Volume_kBytePDCP_UL_User_Volume_kBytePDCP_UL_User_Avg_ThroughPut_Rate_MbpsPDCP_DL_User_Avg_ThroughPut_Rate_MbpsRRC_Connected_Users_AvgRRC_Connected_Users_Max2018/12/12692255 64600 1.7712.7718.72332018/12/14810583 80447 1.0111.5223.6440各项指标波动不是特别明显。4.2多站多小区KPI趋势为了更严谨分析功能开启后对于现网指标的影响，通过3个站点涉及到9个小区进行单独
18、的功能开启，验证其影响：场景星期datePDCP下行流量_MBytePDCP上行行流量_MByte下行PRB利用率(%)上行PRB利用率(%)平均RRC用户数双流比PDCP下行用户速率_MbpsPDCP上行用户速率_MbpsRRC连接成功率(%)ERAB掉线率(%)切换执行成功率(%)T0周六4月13日2102.75164.3321.645.2721.3183.0420.280.6899.690.3999.55T0周日4月14日2437.17185.1824.786.0921.8281.8218.140.7099.710.4799.46T0周一4月15日1718.71145.0618.794.
19、8721.0184.0520.080.9099.760.3499.66T0周二4月16日2041.81155.1020.774.9421.1484.0021.330.8899.720.3799.56T0周三4月17日1751.20152.8018.934.8921.0583.0920.370.7199.700.4399.54T0周四4月18日1832.10158.2719.845.1721.3084.4119.590.7699.760.4099.53T1周六4月27日2055.00167.4623.025.8221.4777.3216.850.6799.800.3599.63T1周日4月28日
20、1927.27166.0422.105.7021.4274.0817.090.6699.760.3899.67T1周一4月29日1632.29135.5818.774.8221.1970.4218.330.6599.810.2999.70T1周二4月30日1805.36174.9421.125.5121.9769.7816.410.6899.780.3399.70T1周三5月1日2823.09250.9828.286.9822.2666.7216.220.9899.730.2599.33T1周四5月2日2351.59177.0923.335.7121.3765.0418.670.7999.84
21、0.2999.62T1-T0周六-47.753.131.390.550.16-5.72-3.43-0.010.11-0.030.08T1-T0周日-509.91-19.14-2.68-0.39-0.40-7.74-1.05-0.040.05-0.090.21T1-T0周一-86.42-9.47-0.02-0.050.18-13.63-1.75-0.240.05-0.050.04T1-T0周二-236.4519.830.350.560.83-14.21-4.91-0.200.06-0.040.14T1-T0周三1071.8998.189.362.091.21-16.37-4.150.270.03
22、-0.18-0.22T1-T0周四519.4918.823.490.540.07-19.37-0.920.030.08-0.110.09节电前均值1980.62160.1220.795.2021.2783.4019.960.7799.720.4099.55节电后均值2099.10178.6822.775.7621.6170.5617.260.7499.790.3199.61差值118.4718.561.980.550.34-12.84-2.70-0.030.06-0.080.06从3个站点KPI对比趋势，对于RRC接入、ERAB掉线、切换等指标，影响较小。双流比影响十分明显，符合通道关断的功能
23、设计原理。对于下行用户速率也存在一定的负面影响，但是由于用户速率与无线环境、流量变化、PRB变化、接入用户数等多方面因素存在的紧密关联，单从节电功能开启，不能作为影响速率的全部因素。4.3不同参数配置下KPI分析选取了2组门限值相对较高和较低的小区进行了相关KPI对比，小区参数配置如下：站名DGCSChaoLangGongYeQuDGCSXinTangNan中文站名茶山超朗工业区茶山新塘南CellDGCS_FE_D499430_ADGCS_FE_D550734_C参数极端门限值常规门限值sleepStartTime0:000:00sleepEndTime24:00:0024:00:00swit
24、chDownPrbThreshold25(%)10(%)switchDownRrcConnThreshold3015switchDownMonitorDurTimer5(min)5(min)switchUpPrbThreshold30(%)15(%)switchUpRrcConnThreshold3520switchUpMonitorDurTimer5(min)5(min)sleepmode4（ADVANCED_SWITCH）4（ADVANCED_SWITCH）4.3.1极端门限值- DGCS_FE_D499430_A从上图了解到，该小区从4月29日4时开始，每小时几乎都有绝大部分时间进入了节
25、电模式。以下时该小区开启前后的指标变化具体情况：场景星期datePDCP下行流量_MBytePDCP上行行流量_MByte下行PRB利用率(%)上行PRB利用率(%)平均RRC用户数双流比PDCP下行用户速率_MbpsPDCP上行用户速率_MbpsRRC连接成功率(%)ERAB掉线率(%)切换执行成功率(%)T0周六4月13日1778.01116.8323.214.9818.1879.7114.190.5699.880.0899.72T0周日4月14日2011.08162.2727.066.8118.6176.1012.000.6099.880.1099.81T0周一4月15日1607.351
26、08.1821.604.7718.3580.4015.050.6699.920.0699.61T0周二4月16日1742.92100.8421.064.3518.0682.8717.140.6699.890.1399.83T0周三4月17日1666.82108.1920.134.5817.0180.4217.260.5699.690.1099.84T0周四4月18日1720.30102.0321.374.6617.5382.2314.330.4199.910.0999.72T1周六4月27日2242.69176.8128.997.0720.7379.5212.300.6099.920.0999
27、.73T1周日4月28日1887.96141.4226.146.0919.4881.1812.150.6299.800.0899.74T1周一4月29日1113.28104.9418.204.1415.5845.1912.310.4499.900.0999.62T1周二4月30日989.6586.8218.804.0215.1931.4910.350.5299.910.0999.73T1周三5月1日1146.2293.6120.824.4213.5340.629.490.4599.830.1599.66T1周四5月2日1299.58107.6122.534.8616.7236.489.370.4499.870.0999.57T1-T0周六464.69 59.97 5.78 2.09 2.55 -0.19 -1.89 0.04 0.04 0.01 0.01 T1-T0周日-123.12 -20.85 -0.92 -0.72 0.87 5.08 0.15 0.03 -0.08 -0.03 -0.07 T1-T0周一-494.07 -3.24 -3.40 -0.63 -2.77 -35.21 -2.74 -0.22 -0.02 0.03 0.01 T1-T0周二
