双核驱动:用户中心化与绿色节能引领5G-A新时代

发布时间:2024-12-16 作者:中兴通讯 郭诚,范英鹰

        随着全球气候变化的加剧,极端天气事件频发,全社会对绿色低碳发展的呼声越来越高。数字技术对碳中和具有重要赋能作用,在应对气候变化进程中扮演着重要角色。在通信领域,随着5G-A时代的到来,解决能耗问题不只节能一方面,还要兼顾业务发展和用户体验,这意味着在节能功能应用于网络时,需要以用户的实际需求、使用体验为核心,在确保用户的网络体验不受影响的同时,尽可能降低每比特所需能耗。

 

HI-RAN:网管训练+基站推理提升节能效率

 

        无线网络基站节能技术依托时域的符号关断、频域的载波关断、空域的通道关断、功率域的下行功控、设备域的深度休眠和极致休眠等多维度解决方案实现了创新发力,但由于存在多制式多频组网、业务场景繁杂、用户感知需求差异等客观因素,使得节能方案难以“一站一时一策”精准高效落地。

        中兴通讯HI-RAN(Hybrid Intelligent RAN)节能解决方案,通过无线网络网管与基站网元内生双层算力,将AI三要素(数据标注、模型训练、指令推理)进行了分布式架构设计(见图1),构建网管模型训练+基站近端推理,即通过预测寻优、自主编排、多频协同、孪生可视等多项创新技术,实现无线网络能耗压降、能效提升、感知无损的目标。

 

        方案通过收集到的网络指标和能耗数据,实现业务负荷预测功能,并根据业务或无线网络指标的变化触发合适的节能策略:

  • 业务负荷预测分析:深度学习基站小区级业务负荷预测,筛选低负荷节能小区;
  • 业务分流能力分析:通过实时测量报告分析筛选节能共覆盖小区,通过共覆盖小区负荷趋势预测,选择最优分流(覆盖补偿)小区;
  • 节能策略自配置:依据策略规则(关断阈值、时间段、时长、节电类型等),生成节能策略;
  • 策略迭代自优化:通过对网络话务、节能效果和KPI趋势进行大数据分析,强化自学习,在线不断迭代优化,最终达到节能和系统性能的最佳平衡点。

        为了避免话务突发或者用户感知的下降,实现节能功能激活期间“零投诉”,基站需要快速进行网络性能恶化识别,对节能策略进行实时调整。基站在“节能前、节能中、节能后”三个阶段实现近端实时监测,通过“实时性、事件性、周期性”性能保障方案,确保节能区域内网络性能指标稳定。

  • 节能前:在节能前,监测节能小区和基础覆盖小区的控制面及业务面指标,未达成设定目标的前提下,不发起小区禁止接入流程。
  • 节能中:在小区禁止接入及用户迁移期间,监测控制面指标,若性能指标超出预期范围,则退出节能状态。
  • 节能后:在节能生效后,监测基础覆盖小区的控制面及业务面指标,若性能指标超出预期范围,则退出节能状态。

 

用户中心化:基于业务体验的节能技术增强

 

        移动互联网的迅猛发展催生了多种业务形态,如视频流媒体、在线游戏、 社交媒体、电子商务等。在这一过程中,无线基站肩负着重要的责任,不仅要确保整体网络的稳定性和可靠性,还要保障各类型业务的高质量体验。这对于基站的业务感知能力提出了更高的要求,需要基站为AI模型提供计算能力、存储能力等。通过在基站内部署算力,如新增智算板的方式,可为无线网络AI应用提供硬件能力。

        基于业务体验的节能技术增强,通过基站算力采集业务数据,跟踪热门应用数据传输特征,并迅速响应热门应用特征变化,确保重点业务的高感知率,实现APP级节能功能的升级。

        对于时延敏感型业务,如实时视频通话、在线游戏、云端会议等,用户对网络时延和数据传输稳定性要求极高,即使是几毫秒的时延增加,都会导致画面卡顿、音频不连续或游戏响应延迟等问题,对用户体验产生负面影响。基站系统在处理这类业务时,为了避免网络时延的增加,会设置较小的数据联合调度时延门限,甚至在必要时完全不进行数据联合调度,以确保数据能迅速传递给用户。这种方式能够保证实时业务的流畅性,同时兼顾网络的稳定性。

        时延不敏感型业务(如文件下载、大数据同步、系统更新等)对网络时延的要求较低,用户不需要实时获得数据反馈,这类业务为节能提供了更大的空间。在处理这类业务时,网络可以采用更灵活的节能策略。基站系统可以为这类业务设置较高的数据联合调度时延门限,即允许更多数据包在一段时间内聚合后再统一发送,从而增加符号关断的时长。这种方式可以极大降低功放能耗,提高系统的整体能效。

 

        未来的无线通信网络将面临更大的挑战,随着全息通信、智能交互、数字孪生等新型业务的需求不断增加,网络流量的爆炸式增长将带来更多的能耗压力。智能化的节能策略部署叠加用户中心化的节能技术增强,未来通信网络将能够在极大提升网络效率的同时,降低整体能耗,推动全球数字化经济向低碳、智能化方向发展,为无线网络“净零碳”提供有力支持。