移动互联网业务对基站能耗的影响

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2015253

摘要/Abstract

摘要：

快速发展的移动互联网业务，为运营商带来了诸多挑战，业务特性与网络能耗之间的映射关系尚属空白。为了准确评估业务对网络资源的影响以及网络设备由此产生的能耗，深入物理层资源粒度，提出一种改进的“二次线性映射”模型及四步建模思路，同时选取了11种典型业务场景，定量评估数据、信令分别消耗的网络资源和能耗大小，便于业务能耗的精细化管理和运营管控，为降低端到端资源开销和业务能耗打下基础。

关键词: 移动互联网, 业务, 能耗, 模型, 信令

Abstract:

Rapid growth in mobile internet service has broughtsignificant challenges to the mobile operators in terms of network resource utilization and energy consumption.The relationship between mobile services’ characteristics and its impact on network energy consumption is still unclear.In order to accurately assess the impact of mobile serviceson network resourcesand the resulting energy consumption of mobile network equipment，the physical layer resources requirements for various mobile services was measured，and then an improved four-step“Quadratic Linear Mapping”modeling methodology was proposed.11 types of typical services were quantitatively evaluated in terms of network resources and the resulting network energy consumed by data and signaling traffic.The proposed methodology provided a foundational model for mobile operators to develop optimization techniques to reduce the overall energy consumption of provisioning mobile internet services.

Key words: mobile internet, service, energy consumption, model, signaling

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Wenwen Li,Sen Bian,AunChan Chien,Zecai Shao. Influence of Mobile Internet Services on Base Station Energy Consumption[J]. Telecommunications Science, 2015, 31(10): 158-164.

图/表 13

图1

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图6

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图7

图8

参考文献 13

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11	珠海世纪鼎利通信科技股份有限公司. Pilot Pioneer 无线网络空中接口测试工具. ， 2013DingLi Communications Corp.，Ltd. Pilot pioneer wireless network air interface test tool. ， 2013
12	3GPP TS 36.304.User Equipment （UE）Procedures in Idle Mode （Release 10）， 2014
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	变量名	含义	单位	数据来源
式（1）	E_{DL.data_incre}	RRU下行数据产生的增量功耗	焦耳（J）
	P_{in_max}	RRU最大功耗	瓦（W）	第4.1.1节
	P_{in_base}	RRU基线功耗	瓦（W）	第4.1.1节
	T_{max_DL.data}（t）	小区PDCP层下行最大吞吐量	千比特每秒（kbit/s）	第4.1.2节
	T_{OTT_DL.data}（t）	被测业务PDCP层下行数据流量	千比特每秒（kbit/s）	第4.1.4节
	D_{OTT_DL.data}（t）	被测业务数据持续时间	秒（s）	第4.1.4节
	E_{DL.sig_incre}	RRU下行信令产生的增量功耗	焦耳（J）
	R_DL.data	下行数据所占RE数	个	第4.1.3节
	R_DL.sig	下行信令所占RE数	个	第4.1.3节
	R_{OTT_DL.sig}（t）	被测业务控制信道所占RE总数	个每秒（RE/s）	第4.1.4节
	D_{OTT_DL.sig}（t）	被测业务信令持续时间	秒（s）	第4.1.4节
式（2）	E_{DL.data_base}	RRU下行数据产生的基线功耗	焦耳（J）
	p_data	上下行数据在上下行总资源占比		第4.1.3节
	U_max	与业务不相关的固定信令开销比例		设备生产商预留资源
	T_{max_UL.data}（t）	小区PDCP层上行最大吞吐量	千比特每秒（kbit/s）	第4.1.2节
	E_{DL.sig_base}	RRU下行信令产生的基线功耗	焦耳（J）
	p_DL.sig	下行信令在上下行总资源占比		第4.1.3节
	E_{UL.data_base}	RRU上行数据产生的基线功耗	焦耳（J）
	T_{OTT_UL.data}（t）	被测业务PDCP层上行数据流量	千比特每秒（kbit/s）	第4.1.4节
	D_{OTT_UL.data}（t）	被测业务数据持续时间	秒（s）	第4.1.4节
式（3）	PDSCH	PDSCH物理信道所占RE数	个	第4.1.3节
	UL_RE	上行所有RE资源总和	个	第4.1.3节
	DL_RE	下行所有RE资源总和	个	第4.1.3节
	PDCCH	PDCCH物理信道所占RE数	个	第4.1.3节

Resource	0	25%	50%	75%	100%
BBUP_in/W	103.5	104.2	105.1	106.2	107.66

Resource	0	25%	50%	75%	100%
P_out/W	1	18.6	39.3	61.2	74.2
RRUP_in/W	84.3	122.4	156.8	196	202.5

站点	忙时（上午8点-凌晨1点）		闲时（凌晨1点-上午7点）
站点	下行最大吞吐量T_{max_DL}/（kbit·s^-1）	上行最大吞吐量T_{max_UL}/（kbit·s^-1）	下行最大吞吐量T_{max_DL}/（kbit·s^-1）	上行最大吞吐量T_{max_UL}/（kbit·s^-1）
北京小区1	114 199.12	20 071.32	74 807.58	11 852.23
北京小区2	140 877.02	18 721.43	96 831.03	11 684.01
北京小区3	112 109.91	23 658.75	96 577.40	24 880.64
杭州小区1	11 960.04	2 744.96	12 516.45	2 551.60
杭州小区2	13 145.31	3 368.88	18 536.11	3 239.64
杭州小区3	12 332.97	3 050.24	17 181.91	2 634.76

序号	业务场景	下行数据流量T_{OTT_DL.data}/（kbit·s^-1）	上行数据流量T_{OTT_UL.data}/（kbit·s^-1）	数据持续时间D_{OTT_data}/s	控制信道所占RE总数R_{OTT_DL.sig}/（RE·s^-1）	信令持续时间D_{OTT_DL.sig}/s
1	发送短信息	1.26	1.60	1	192.00	14
2	接收短信息	1.43	0.62	1	144.00	12
3	发送彩信	1.61	139.28	19	144.00	35
4	发送邮件	16.31	1 136.59	17	129.87	31
5	接收邮件	86.56	5.21	3	164.16	17
6	FTP上传	95.87	4 678.38	101	124.05	114
7	FTP下载	1 562.90	27.28	299	138.65	311
8	HTTP刷新	511.13	31.43	27	138.09	39
9	HTTP登录	396.24	29.99	45	135.48	56
10	微博互动	27.38	65.05	220	136.52	236
11	流媒体播放	267.06	6.15	62	144.00	78