4G与5G双网共存时能效最优策略

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2022098

电信科学 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (9): 187-192.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2022098

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4G与5G双网共存时能效最优策略

薛亚辉, 邵泽才, 崔春风, 金婧, 王菡凝

中国移动通信有限公司研究院，北京 100053

修回日期:2022-05-12 出版日期:2022-09-20 发布日期:2022-09-01
作者简介:薛亚辉（1995- ），男，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为4G、5G和6G等无线通信网络节能技术
邵泽才（1977- ），男，中国移动通信有限公司研究院高级研究员、高级工程师，主要研究方向为4G、5G和6G无线设备节能技术、方案制定、标准化和测试等
崔春风（1973- ），男，中国移动通信有限公司研究院未来研究院院长，主要研究方向为4G、5G和6G等多代移动通信技术与标准制定
金婧（1986- ），女，中国移动通信有限公司研究院高级研究员、高级工程师，主要研究方向为无线通信、MIMO、多用户波束成形、干扰消除等
王菡凝（1992- ），女，中国移动通信有限公司研究院研究员，主要研究方向为无线通信、MIMO、稀布阵、可见光等

Optimal strategy for maximizing energy efficiency of 4G and 5G coexistence network

Yahui XUE, Zecai SHAO, Chunfeng CUI, Jing JIN, Hanning WANG

China Mobile Research Institute, Beijing 100053, China

Revised:2022-05-12 Online:2022-09-20 Published:2022-09-01

摘要/Abstract

摘要：

无线网络的能量效率逐渐成为评估网络的重要指标，4G与5G能效存在差别，双网共存时，如何提高无线网络能效至关重要。为分析4G与5G能效差异，从基站能耗组成出发，通过实测数据建立4G和5G基站能耗模型，然后进行仿真，计算其能效。结果表明，4G和5G存在各自能效占优区间，单站吞吐量小于500 Mbit/s时，4G效更优；单站吞吐量大于500 Mbit/s时，5G能效更优。双网共存时，吞吐量小于500 Mbit/s时只开4G；吞吐量大于500 Mbit/s，只开5G，单站功耗可降低53.4%，能效可提升116.4%。

关键词: 4G, 5G, 双网共存, 能效

Abstract:

The energy efficiency of wireless networks has gradually become an important indicator for evaluating network performance.It’s very important to improve the energy efficiency of the coexisting 4G and 5G networks as there are differences in energy efficiency of them.Firstly, the energy consumption composition of base station was analyzed, energy consumption models for 4G and 5G base stations through measured data were established, and then its energy efficiency was evaluated through simulations.The results show that 4G and 5G have their own optimal energy-efficiency areas separated by the critical point of 500 Mbit/s, above which the 5G energy efficiency is better.When dual networks operate simultaneously under the proposed-solution where only 4G is used when the throughput is less than 500 Mbit/s and only 5G is used otherwise, the power consumption of a single station can be reduced by 53.4% and the energy efficiency can be improved by 116.4%.

Key words: 4G, 5G, coexistence network, energy efficiency

中图分类号:

TP393

薛亚辉, 邵泽才, 崔春风, 金婧, 王菡凝. 4G与5G双网共存时能效最优策略[J]. 电信科学, 2022, 38(9): 187-192.

Yahui XUE, Zecai SHAO, Chunfeng CUI, Jing JIN, Hanning WANG. Optimal strategy for maximizing energy efficiency of 4G and 5G coexistence network[J]. Telecommunications Science, 2022, 38(9): 187-192.

图/表 9

图1

表1

表2

表3

表4

图2

图3

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图5

参考文献 16

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RU利用率	0	5%	10%	15%	20%	30%	40%	60%	80%	100%
RRU功耗/（W·h）	99.07	116	138	155	168	202	249	318	390	465

RU利用率	0	5%	10%	15%	20%	30%	40%	60%	80%	100%
AAU功耗/（W·h）	361.8	376	390	411	425	451	488	556	612	677

参数	4G	5G
带宽	单载波20 MHz，共9个载波	单载波100 MHz，共3个载波
每用户最大流数	2	4
帧结构	DDDUU	DDDUU
基站数	19	19
站间距/m	500	500
天线高度/m	25	25
天线垂直间距（λ）	0.8	0.8
天线水平间距（λ）	0.5	0.5
单天线增益/dB	8	8
终端室外比例	20%	20%

参数	特征
文件大小（S）	2 MB或0.5 MB，每个用户下载一个文件
用户到达速率（λ）	用户到达速率λ符合泊松分布

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Optimal strategy for maximizing energy efficiency of 4G and 5G coexistence network

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