愛(ài)立信BBU深度節電功能助力中國移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò )綠色運營(yíng)

  ICC訊 從2022年中南部某市23個(gè)站點(diǎn)BBU深度節電功能試驗結果看(圖1)，BBU深度節電功能開(kāi)啟后，BBU平均功耗下降32%，系統流量穩定，無(wú)KPI影響，每GB電量可節省20%。

  圖1

  對此，中國移動(dòng)江西地市公司的客戶(hù)對愛(ài)立信的BBU深度節電功能表示了高度認可：“愛(ài)立信5G主流BBU設備支持BBU節能技術(shù)，開(kāi)啟相關(guān)參數即可。在前期地市公司現網(wǎng)開(kāi)展的3個(gè)站點(diǎn)BBU節能功能測試中，對比開(kāi)啟前、后的3天平均能耗，單個(gè)BBU平均功耗節省30%左右，無(wú)KPI影響?！?

  隨著(zhù)中國5G網(wǎng)絡(luò )建設和規模的進(jìn)一步擴大，5G NR中頻段和低頻段的現網(wǎng)存量基站已經(jīng)達到234萬(wàn)站。5G網(wǎng)絡(luò )在給用戶(hù)帶來(lái)更加優(yōu)質(zhì)體驗的同時(shí)，其大帶寬、多天線(xiàn)、大功率發(fā)射的特點(diǎn)必然帶來(lái)基站功耗明顯上升。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò )建設至今，現有網(wǎng)絡(luò )整體負荷相對網(wǎng)絡(luò )支持能力之間還有一定差距。如何加強與提升5G現網(wǎng)的能效比不僅是運營(yíng)商和設備商共同面臨的課題，也是當今社會(huì )綠色發(fā)展的需求。5G網(wǎng)絡(luò )能效提升與節能功能部署是當下運營(yíng)商關(guān)注的重中之重。

  AAU/RRU和BBU是5G基站的主要能耗來(lái)源。如何在保證用戶(hù)體驗的前提下，盡可能降低AAU/RRU/BBU能耗是各個(gè)設備廠(chǎng)商和運營(yíng)商共同面臨的挑戰。對于A(yíng)AU/RRU，目前已經(jīng)開(kāi)展的節能功能部署主要包括亞幀關(guān)斷、載波關(guān)斷、通道關(guān)斷、淺層休眠、深度休眠等;對于BBU，目前已經(jīng)開(kāi)展的節能功能部署則包括低業(yè)務(wù)節能、淺層休眠等。BBU系統的主要構成包括主控電路、基帶電路、電源電路和同步電路、風(fēng)扇等。其中基帶電路是BBU系統能耗來(lái)源的最主要構成部分。因此，如何降低基帶部分的功耗是BBU節能降耗的主要突破方向。

  BBU基帶電路的核心是超大規模數字集成電路ASIC芯片，其工作狀態(tài)下功耗構成主要是靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗，其中靜態(tài)功耗主要是ASIC芯片的漏電流產(chǎn)生的，基帶ASIC芯片一旦上電完成，無(wú)論是否有基帶協(xié)議棧信號處理任務(wù)，靜態(tài)功耗就必然存在;動(dòng)態(tài)功耗主要是由基帶ASIC數字芯片內部邏輯電路運行時(shí)的狀態(tài)翻轉及伴隨的充放電電流產(chǎn)生的功耗，所以動(dòng)態(tài)功耗的大小取決于基帶ASIC數字芯片的工藝制程、數字邏輯電路規模、芯片主頻大小、內核和I/O接口邏輯電壓擺幅、芯片運算負荷及工作溫度等因素。

  在BBU基帶ASIC芯片工藝制程和工作溫度確定的情況下，在保證用戶(hù)體驗的前提下，降低功耗的主要著(zhù)眼點(diǎn)包括調整投入使用的數字邏輯電路規模、調整芯片主頻和內核電壓擺幅等措施。其中，調整投入使用的數字邏輯電路規模是效果最好的技術(shù)措施，也是最難實(shí)現的技術(shù)措施。

  5G網(wǎng)絡(luò )基帶信號處理協(xié)議棧由NR RAN 軟件和基帶硬件共同完成，軟、硬件的高效協(xié)同才能實(shí)現最大化的能效比。通常軟件功能和硬件資源在協(xié)同工作中，功能映射是靜態(tài)的，這樣做的好處是架構簡(jiǎn)單，在應對高中低不同業(yè)務(wù)負荷時(shí)無(wú)需調整軟件對硬件資源的分配和使用;但這樣做也有弊端，即對于系統中低業(yè)務(wù)負荷下全部硬件資源都處于上電工作狀態(tài)，全部基帶芯片資源的靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗和業(yè)務(wù)負荷關(guān)系不大。

  愛(ài)立信BBU數字基帶芯片采用了愛(ài)立信硅芯科技(Ericsson Silicon)超大規模集成電路系統級芯片(System on Chip，也被稱(chēng)為片上系統)，并采用模塊化系統架構設計(圖2)，SoC基帶硬件和RAN 軟件緊密協(xié)同配合主要完成無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議棧層一和層二的用戶(hù)業(yè)務(wù)和控制信令基帶信號處理。系統設計中考慮到在不同業(yè)務(wù)負荷情況下RAN軟件根據業(yè)務(wù)智能感知所需要使用的基帶硬件資源，調用SoC芯片內部的不同基帶模塊投入運算，并結合BBU硬件板級電源域顆?；O計和SoC內部模塊化電源域的設計，可將不投入使用的基帶模塊電路實(shí)現半靜態(tài)或動(dòng)態(tài)關(guān)斷(圖3)從而大幅度節省BBU系統能耗;同時(shí)，RAN 軟件可根據業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)變化所需基帶模塊資源，動(dòng)態(tài)調配所需基帶模塊資源，啟動(dòng)或停止相應基帶模塊的使用，以保證在不影響業(yè)務(wù)負荷和用戶(hù)感知的情況下，最大化BBU系統節能。