一种通过业务量动态硬关断5G基站节能实现方法与流程

一种通过业务量动态硬关断5g基站节能实现方法
技术领域
1.本发明涉及一种移动通信领域中的节能技术，尤其涉及一种通过业务量动态硬关断5g基站节能实现方法。


背景技术：

2.根据运营商的测试结果，5g单站功耗约为4g单站的2.5～3.5倍。当前5g基站100％业务负荷的功率约3700w，4g基站满载功率约1500w。为何5g比4g耗电量高，这主要是因为5g使用的无线宽带更大，而且5g基站还以64t64r为主。其中aau功耗增加是5g基站功耗增加的主要原因。bbu功耗与所插板件相关，受业务负荷影响不大，s111配置下功耗在293w～330w之间。aau功耗与业务负荷相关，100％业务负荷下功耗在1127w～1175w之间，空载平均功耗在663w。另外，高频5g基站的覆盖范围能力远远不如4g基站，这也就意味着5g网络所需的基站数量要比4g基站多。
3.目前，通信基站侧主流节电技术包括：通道关断休眠、载波关断休眠、符号关断休眠、深度休眠等4种技术。
4.1)通道关断：当某小区负载很轻时，允许关闭本小区的部分发射通道，以节省功耗，当检测到业务负载增加后，退出智能关断休眠模式，恢复原有的通道发射状态。
5.2)载波关断：当小区在异频同覆盖场景下，把同覆盖的异频小区分为“基础小区”和“容量小区”，整个小区的负荷小于设定的门限时，基站进入载频智能关断休眠模式，禁止新用户接入和切换入“容量小区”，同时把小区上的所有用户切换到异频同覆盖的“基础小区”，待没有用户后，休眠小区载频。
6.3)符号关断：在无有效数据发射时刻，关闭功放，达到节能目的。开启智能符号关断功能后，调度器根据业务繁忙程度，通过业务数据量预测，主动将下行数据调度到指定的符号上，在剩余的无有效信息传输的符号时间，关闭功放电源。
7.4)深度休眠：进入深度休眠状态后，基站还处于上电的状态，定期与核心网进行信令交互，维持最低的功耗值(200w)，但是不提供业务。无法根据业务量变化自主唤醒，需要人工手动唤醒。
8.目前，传统节电方案存在以下缺陷和不足，主要包括：
9.1)不佳：符号关断、射频通道关断与深度休眠节电效果不佳；
10.2)时段固定：每天0～6点固定启动深度休眠功能，将基础功耗从600瓦降低至200瓦，方法粗暴；
11.3)不够智能：厂家设备只提供深度休眠功能，需人工判断何时打开基站，进行手动唤醒。
12.现有技术的节电性能不彻底，节电效果不理想，只有硬关断节电效果最好。当4g/5g网络都处于轻载甚至空载状态，此时仅需4g基站提供服务即可，能够使5g基站进入深度休眠，甚至硬关断5g基站，以此来减少5g基站能耗。由于4g此时处于轻载状态，即使用户由5g回落到4g，对用户业务来说基本无影响。同时当5g用户数较多的时候，考虑到用户感知问
题，5g基站不进入深度休眠态或硬关断。如在5g基站处于深度休眠或硬关断状态，当检测到5g用户增多，并且4g基站空口资源高负荷，此时需要把5g基站从深度休眠中唤醒，给5g基站上电，重新使5g基站提供服务。
13.厂家提供基础节电功能包-深度休眠(即：本质就是闭塞扇区)。目前的设置是每天0点到6点，后台启动深度休眠功能，将基础功耗(即：无用户功耗)从600瓦降低至200瓦。此方法的缺点是，深度休眠功能是为了随时醒来做准备，如果固定时间段不工作，还不如直接断电更节能(即：基础功耗从200瓦到0瓦)。未来随着用户数增多，城区部分区域每天固定0点到6点关闭5g是不可行的。同样，对于城乡结合部的5g基站，白天不启动深度休眠也是不可行的。
14.先满足进入深度休眠条件，在此基础上再观察几个周期，还未触发唤醒动作，此时再触发硬关断动作。为最大化灵活节电，白天使用深度休眠方法节电，晚上加入硬关断提升节电性能。
15.当5g基站接入用户较多时，不能触发深度休眠，更不能触发硬关断。5g基站关断后，在共覆盖的4g基站接入的5g用户突然增多，而且4g基站资源也比较高，此时将会触发5g基站上电，且由深度休眠态唤醒。
16.直接对aau进行下电会影响aau使用寿命，5g小区处于深度休眠态时再进行下电操作会大大延长aau使用寿命。5g基站在网管上不能远程下电/上电，需要增加硬关断设备实现，增加物联网模组远程控制，实现远程下电/上电操作。
17.硬关断节电必须能够根据5g网络业务量动态进行控制，实现智能化。但是在什么条件下上电/下电，需要根据历史数据和实时数据来判断，最终找到节能和用户体验之间的一个平衡点。
18.小区的性能指标都存储在性能指标服务器，通过北向接口获取性能指标。小区操作是节电平台通过南向接口把操作命令发给网管，由网管对5g小区进行操作。上电/下电命令是发给物联网平台，是由物联网平台转发给硬关断模组，再由硬关断模组控制空开，实现上电/下电操作。
19.目前处于5g网络发展期，部分区域5g用户数较少，5g网络基本处于轻载，部分区域甚至长时间处于空载。在5g基站处于轻载的情况下，完全可以通过使5g小区进入休眠态或者硬关断，节省电能消耗。
20.目前，要实现智能5g基站深度休眠和硬关断需要解决以下几个关键问题：
21.1)如何判断4g/5g基站的重叠覆盖度；
22.2)如何获取4g/5g基站的空口资源利用率；
23.3)如何判断4g基站下接入的5g终端数量；
24.4)5g基站何时触发进入深度休眠？何时触发硬关断；
25.5)5g基站何时从休眠态唤醒？何时触发上电；
26.6)如何给5g基站下发进入/唤醒深度休眠的命令；
27.7)如何给5g基站远程上电/下电；
28.8)如何维护5g基站的状态？(激活态、休眠、关断态)。
29.目前在4g锚点站覆盖范围内，即使5g基站处于休眠状态，5g用户的手机还是可以显示5g图标，虽然此时无法享用5g服务。在4g/5g共覆盖的区域，4g网络负载不高，5g网络轻
载，此时可使5g基站处于休眠态，对用户基本是无感的，手机上依然显示的是5g图标，在无线资源充足时，现有的业务模式4g/5g网上冲浪基本无区别。


技术实现要素：

30.本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种通过业务量动态硬关断5g基站节能实现方法，该方法能够通过北向接口采集4g/5g的性能指标，分析共覆盖的4g/5g小区空口资源使用情况，最终评估出5g小区下电或者上电，减少了5g网络的能耗，最大化利用了络资源。
31.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种通过业务量动态硬关断5g基站节能实现方法，该方法包括如下步骤：
32.步骤1：确认4g/5g重叠覆盖度；
33.步骤2：性能指标获取，通过北向接口获取4g/5g基站性能指标；
34.步骤3：识别接入4g基站5g终端数量；
35.步骤4：5g小区操作动作判断(即：激活/去激活)；
36.步骤5：5g小区操作动作下发(即：激活/去激活)；
37.步骤6：5g小区上电/下电判断；
38.步骤7：上电/下电命令传送给物联网平台；
39.步骤8：物联网平台转发命令给硬关断模组；
40.步骤9：硬关断模组控制5g基站空开上电/下电；
41.步骤10：操作状态维护；
42.步骤11：循环执行步骤2～步骤10操作。
43.有益效果：
44.1、本发明能够通过北向接口采集4g/5g的性能指标，分析每对共覆盖的4g/5g小区空口资源使用情况，最终评估出5g小区操作动作，使5g小区进入/离开深度休眠态和上电/下电，减少了5g网络能耗，最大化利用了网络资源。
45.2、本发明可以关注网络安全，减少了对现网的冲击，每个周期对操作小区进行流控。同时控制已经处于休眠态小区的总数，避免了休眠态多小区而导致的用户投诉。
46.3、本发明可根据4g/5g网络负荷情况动态对5g小区进行上电/下电操作，在节电和用户感知之间找寻平和点，实现智能化节电。
附图说明
47.图1为本发明的方法流程图。
48.图2为本发明的状态示意图。
具体实施方式
49.下面结合说明书附图对本发明创造作进一步地详细说明。
50.如图1和图2所示，本发明提供了一种通过业务量动态硬关断5g基站节能实现方法，该方法包括如下步骤：
51.第一步：确认4g/5g重叠覆盖度
52.4g基站与5g基站基本都是共站址建设，如共站4g/5g小区共用同一个物理天线，可以认为覆盖一致。针对非共用天线的4g/5g小区通过各自的mr评估，如果重叠覆盖度在85％以上，认为覆盖一致。通过以上判断可以获知4g/5g共覆盖小区对应关系。
53.第二步：性能指标获取
54.通过北向接口获取4g/5g小区性能指标，包括4g小区用户数、4g小区下行资源利用率、4g小区上行资源利用率、4g小区流量、5g小区用户数、5g小区下行资源利用率、5g小区上行资源利用率、5g小区流量等，性能指标统计周期为15min。
55.第三步：4g小区接入5g终端数量统计
56.ue在开机附着到网络或者tau时会上报ue的能力信息，mme会存储ue的能力信息。s-tmsi是由mme分配，而且同一个mme内不重复，可以唯一标识一个ue。5g基站可以统计出当前接入ue的s-tmsi，依据s-tmsi可知该ue是否是5g终端，也就可以统计出4g小区下接入的5g终端数。
57.目前4g小区下接入5g终端数量各运营商基本都依据实现，可以直接通过北向接口提取。
58.第四步：去激活/激活操作动作判断
59.采集信息进入流程判断，输出操作动作(即：进入休眠、离开休眠、保持)。详细操作动作判断流程如图1所示，r/t/i是判断过程中涉及到的3个关键参数，i表示5g用户数门限，t表示由激活态进入去激活态延迟计数器，t＝0时才能由激活态进入去激活态，r表示由去激活态进入激活态延迟计数器，r＝0时才能由去激活态进入激活态。r/t的主要作用是防止频繁互操作。
60.第五步：去激活/激活操作执行
61.通过南向接口，对基站进行操作，执行对应的操作动作。同时需要对动作执行成功与否进行识别，并把结果写入状态表。5g小区处于休眠态，本次分析结果是进入休眠态，本次的操作动作是无，因为目前已经处于休眠态。5g小区处于唤醒态，本次分析结果是唤醒，本次的操作动作是无，因为目前已经处于唤醒态。
62.第六步：上电/下电操作判断
63.如图2所示，只有处于去激活状态(即：深度休眠态)的小区才能进行硬关断操作，也即下电操作。为防止频繁操作，只有连续多个周期都是休眠态时才触发硬关断操作。同时考虑到对5g用户感知影响，只有晚上23:00～06:00时间段才能触发硬关断操作。反之，只有5g用户数突然大量增多，而且4g基站出现高负荷时，才会触发5g小区上电操作。为防止频繁操作影响aau寿命，每个5g小区每天只进行一次下电/上电操作。
64.第七步：上电/下电命令传送给物联网平台
65.节电平台与物联网平台采用restful接口，使用https传送上电/下电命令，物联网平台反馈命令执行成功与否。
66.第八步：物联网平台转发命令给硬关断模组
67.物联网平台转发上电/下电命令给硬关断模组，硬关断模块控制5g小区空开上电/下电。
68.第九步：硬关断模组控制5g基站空开上电/下电；
69.硬关断模组控制5g基站空开上电/下电，同时反馈上电/下电结果。
70.第十步：操作状态维护
71.当前5g小区所处状态(即：激活态、休眠态、关断态)需要维护起来，因为可能会出现状态不一致，如发现不一致，需要及时进行矫正。
72.5g网络多方人员同时在维护，可能出现节电平台使5g小区进入休眠，但是其他用户手动唤醒，此时会出现5g小区实际状态与节电平台维护的小区状态不一致，需要进行状态校正。通过南向接口向5g小区发送命令查询小区状态是最简单有效的，但是该方案会增加南向接口的负荷，对现网的影响较大。
73.第十一步：循环以上步骤15分钟是最小的性能指标采集周期，平台以15分钟为1个周期，每个周期循环执行第一步～第十步。
74.第十二步：结果呈现
75.参与节电小区数，当前正在深度休眠态/关断态小区数呈现；每个小区每天节电时长，整体节电时长等呈现；平台运行状态，主要是各种告警的监控。
76.本发明的主要核心内容包括5g小区进入/离开深度休眠态算法实现、对5g商用网络安全预防机制实现、5g小区状态维护/校正、性能指标提取分析实现等。
77.本发明网络安全，减少对现网的冲击，每个周期对操作小区进行流控。同时控制已经处于休眠态小区的总数，避免休眠态多小区，导致用户投诉。
78.平台运行状态监控，北向接口、南向接口、核心程序运行状态监控，操作时延高告警、状态不一致告警、闭塞比例告警等。
79.需要说明的是，以上具体实施方式的描述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。