5G的3D-MIMO及小基站绿色节能技术探讨

/3G的时隙关断和载波关断到4G时代的符号关断、通道关断以及小基站关断，在网络中都已经得到了规模化的应用。对于一些特殊场景，比如高铁场景下，运营轨迹时是线性可预测的，因此可以使用一些特定的节能技术，并已经得到应用。

比如2/3G共模基站，在时隙对齐的基础上，节能技术也得到了大幅提升并已经规模应用。网络级和跨网络技术从2014年就已经进行了工作，2/3/4G网络作为一张网，一个系统，进行整体的跨网协作、协同和部署，不光跨系统还跨厂商，所以是一个很完备的全面适配的系统。

简单来讲，就是用纯软件方式，采用服务器等简单技术来进行2/3/4G网络的管理，一个服务器可管理的小区容量就达到了4万个，目前已经在多个城市进行了规模化部署，后续会考虑省级部署，并引入了大数据分析技术，将其引入到网络管理和节能技术中，让未来的2/3/4/5G以及WLAN等实现全局的节能优化，目前已经能够做到根据流量和用户需求每15分钟进行一次无线参数配置了，将来是否能够更加提升实时性还有待研究。

中国移动在5G方面提出的5G之花中的关键指标基本上全部被ITU接受了，除了成本效益有争议没有被接受之外。其实，当初有提出17个关键指标的，也有提出3个KPI的，我们提出的9个中有8个被接受，应该很值得中国人自豪。其中，能效提升几百倍(我们提的是一千倍但是ITU最终确定是几百倍)表明能效是非常受重视的。

一大一小，即大规模天线和超密集小站是5G很重要的关键技术，但目前实际上5G技术4G化，所以这些技术在4G网络中已经得到了应用，其应用规模也在增加。对于mMIMO(大规模天线)基站，中国移动在2015/8已经在上海市中心区采用128天线部署了全世界第一个预商用基站，2016年开发出3载波mMIMO技术，今年会在2000个基站上得到应用。其应用范围不太大的原因是成本实在太高。

目前，单载波8T8R基站的功耗约为22W，64T64R就增加到100W，基本上为指数增长方式，因为BBU的处理复杂度指数级增加。RRU部分整机效率目前大多为15%，达不到20%，相比成熟的4G技术的40%有很大差距。而这些还是满载时候的统计数据，其实网络并非经常满载，在中等负荷的情况下，整机效率则低至10%，这是非常糟糕的事情。对于单载波128天线基站来说，其发射功率为120W时，基站的功耗约为600~800W，假如部署3/3/3载波的站点，同样方式下，其站点功耗约为2500W~4000W，非常不理想，需要大力改进。

小基站从2015年逐步规模化部署，2015年一体化基站约为10万套，今年集采中超过50万套RRU，BBU也超过20万套，未来还会逐步增加。由于整机效率不到1%，250mw的小站的功耗约为20~40W，实在浪费得很。

由此可见，一大一小需要改进的空间确实很大。欧盟有个项目的能耗模型表明，小基站的功耗特性与宏站不同，小站只要开机，其功耗和流量没有关系，因此小站的能耗区别是开与不开，基本上满载不满载都一个样，其最有效的节能放大就是如何有效地进行休眠，休眠时间如何拉长。

估算表明，如果将LTE的160万站中的1%(不到10万个)升级为一大一小基站，以目前的水平看，其耗电量就会达到20亿度，当然将来规模部署时可能不止10%的比例；对于小站转换比例，按照小站和宏站的比例不到1:3来考虑，长期看可能会有300万个小站，以目前技术水平看，其耗电量会增加15亿度。而其中绝大多数是浪费掉的，小站有效能耗只有1%，大站也只有10%，其余都会造成环境污染。

这些数字都是按照4G在2.6GHz上，小站20MHz带宽，大站60MHz带宽得到的，而5G系统可能会在3.5GHz上甚至更高，带宽100MHz起跳，而能效带宽越高能耗越低，频带越高带宽越大能耗越低，因此未来5G时代能效改善的挑战很大，机会也很大，需要大家一起努力共同实现能耗提升的目标。