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中国电信:基于AI和大数据的基站智慧节能

文章来源:中国电信集团有限公司  发布时间:2023-07-04

【概况】

中国电信为打造绿色5G千兆网络服务,基于大数据驱动、AI赋能、智能节能控制技术,自主研发全网统一、云边协同的4G/5G融合的基站智慧节能网络化平台“天翼蓝能”,实现跨厂家、跨网络基站的安全、精准、高效、规模节能,形成较为完善的数字化绿色运营能力,最大化挖掘节能空间、最大化保障网络感知不受影响、最大化降低人工维护工作量。

【主要举措】

在基站AI智慧未全面推广前,全网普遍使用传统的软件层基站节能技术,主要手段为通过人工在设备上配置定时节能策略,往往采用“一刀切”方式设置。由于不同基站的业务量千差万别,导致节能精度差、难以做到精细化管理,甚至可能影响用户感知;加之不同厂家设备所提供的节能功能繁多(如符号/通道/载波关断、休眠等,还有相关资源的闭塞/调节等其他节能功能),条件复杂,导致传统节能方式下,只能选取低风险区域,主要实施以符号关断等低风险的浅度节能为主,而中深度节能功能虽然效果好,但应用难度大、维护工作量巨大、风险也相对较大,可能对网络KPI造成影响,难以规模推广。

鉴于解决上述问题,本案例基于大数据驱动、AI赋能、智能节能控制技术,自主研发全网统一、云边协同的4G/5G融合的基站智慧节能网络化平台“天翼蓝能”,实现跨厂家、跨网络基站的安全、精准、高效、规模节能,形成较为完善的数字化绿色运营能力。使节能效率和运维效率双提升,基站能耗和运营成本双降低。

主要技术创新包括:

(一)跨域海量数据采集,建立AI节能数字化底座

中国电信全面推动全国一体化算力网络国家枢纽节点落地,落实“东数西算”要求,将基站AI节能所需的海量数据采集至内蒙、贵州算力集群开展集中处理,依托中国电信企业级大数据湖,通过跨域多源融合数据,打造AI节能的数字化底座,完成全网每个基站、扇区、业务等数据的统一采集、汇聚,跨域关联、融合,包括基站性能数据、配置数据、MR测量报告数据、告警数据、DPI深度包检测数据以及用户话单等数据,日均采集量级约为200多TB。

(二)建立统一AI分析决策引擎及分布式控制引擎

基于“统一分析、分层决策、分布控制和全景可视”设计思路,本案例建立基站节能六大能力体系,包括网络感知、智能分析、智能决策、自动控制、精细评估、策略优化等闭环循环,实现基站AI智慧节能全流程贯通。

1、建立大数据/AI建模预测能力:基于深度学习、机器学习、强化学习建立AI模型算法,实现“一扇区一画像”与智能时空预测。基于客户感知、设备能力、节能效果、执行效率等维度择优智能调度,选择适当节能关断模式。

2、建立安全护航能力:基于网络业务低时延感知能力提供准实时智能唤醒策略,节能同时保障网络感知质量。一旦发生突发业务、应急事件或指标劣化,则自动唤醒节能扇区,保障节能安全性。

3.建立全网分布式基站AI节能控制引擎:负责基站节能功能、物联网智能开关的策略调度、节能实时控制、结果反馈和节能测评,支持数百万级的跨厂家、跨设备、跨制式节能指令并行执行,实现高可靠节能控制,确保每一条节能指令都可在指定时间精准下发至指定基站。

 

图1 中国电信基站智慧节能平台组网示意图

(三)建立AI节能的智慧运营能力

中国电信基站AI智慧节能平台基于历史节能实施结果反馈,完成AI驱动的节能策略、节能效果自评估、自优化,并提供全网节能可视化管理。基于AI/大数据技术,建立基站节能全流程网络指标、能耗指标、业务指标、用户感知等数据的在线融合监控,提供从扇区、策略、性能、能耗等维度的综合分析、评估、应急、管理等能力。

(四)建立AI节能管理体系,推进全网节能部署

中国电信集团层面成立由云网运营部(大数据和AI中心)、云网发展部、5G共建共享工作组、财务部、科技创新部及研究院组成的基站智慧节能领导小组及集中攻关研发团队。31省比照集团成立由省云网运营部、云网操作中心、网络优化中心、财务部、网络发展部、各推广本地网组成的5G智慧节能专项工作组。

中国电信集团公司统筹该平台研发工作,组织跨省“百万基站大作战”专项行动,完成基站升级、网络拉通、系统部署联调、基站节能割接以及节能策略部署、节能效果深入优化。当前,该系统已成为业界最大规模的基站节能系统。截至2022年10月,基于中国电信基站AI智慧节能平台累计实施的4/5G节能扇区数突破400万个(合计130余万个基站)。

【实施效果】

本案例初期于广东、福建、安徽三省试点,历经2年多的发展,该平台已在中国电信完成全国31省部署,5G日综合节能效率达到16%以上,年化节电量达6亿度以上,节省电费4.5亿元,每年直接减少二氧化碳排放约35万吨,同时可节省软硬件相关投资约3亿元,并大幅降低常态化运维工作量,减碳降本增效成效显著。

项目成果申请专利17项,软著2项,形成3GPP标准3份、行业研究报告1项、企业标准6套,筑牢行业影响力。同时,中国电信基站智慧节能系统功能的丰富度和稳定性也已通过第三方权威测评,在具备国家级资质查新机构的科技查新中也未见领域内有相似的文献报道。

项目成果已在5G共建共享中应用,并成功申报发改委《2021年新型基础设施建设专项(新一代信息基础设施领域)——5G低能耗技术和标准示范工程》,中国电信AI节能举措得到发改委和工信部专家高度认可,为促进5G绿色发展做出重要贡献,具有行业示范效应。

成果屡次获得行业殊荣,引领行业数字化节能技术创新,主要奖项包括2021年中国通信学会科技进步三等奖、2021年全国第十届“母亲河奖”绿色项目奖(我国生态环保领域的权威大奖)、2020年 TMF(国际电信管理论坛)催化剂项目“最佳社会影响力奖”(Outstanding Catalyst Impact for Society)。

项目为行业数字化转型的典型案例,树立了行业AI低碳绿色发展示范标杆。项目成果成功入选国家《通信业节能技术产品推荐目录(2021)》,相继亮相2022年全国“双创活动周”集中主题展、2022年世界5G大会、2022年全国节能宣传周(中国电信官方微信视频号)、2021 MWC世界移动通信大会、2021自动驾驶网络中国产业峰会(国际电信管理论坛TM Forum与中国通信标准化协会CCSA联合举办)、第五届中国未来网络发展大会主题展、中国电信天翼生态博览会、中国电信“碳达峰、碳中和”行动计划发布会,多次获主流媒体报道,包括中国中央电视台、人民邮电报、通信信息报、新浪网、网易、今日头条、澎湃新闻等。

【经验启示】

中国电信基站智慧节能系统通过自研的探索实践,建立了一套行之有效的统一AI节能体力体系,率先实现AI节能的大规模工程化应用,节能安全可靠、能耗全景可视,部署运营成本低、效率高,解决了网络级节能的难题,使得AI在节能领域大规模工程化落地成为可能,同时也促进了企业数字化转型进程的加快。

“碳中和”背景对ICT 行业的整体都提出了改革要求,而运营商作为一向引导通信网络产业链发展趋势的排头兵,需要引领产业链各方协作攻关,包括网络共建共享、多网协同节能、云网融合、网络的智能化转型和管理运营、以及通信配套设施环节的节能技术提升。

构建绿色低碳网络是中国电信乃至通信行业可持续发展的重要方向,运营商作为ICT行业的引导者,对通信行业节能减排的发展方向有较强的引领作用,运营商资本开支也是整个通信产业链的主要收益来源。因此,运营商投资方向的变化一定程度上指引了各环节的趋势。通过运营商在基站AI节能技术领域的引导、投入、研发,在移动网络积极推动节能技术部署,建立相关标准规范体系,力争在业内形成标杆效应,能够引导上游的5G无线主设备厂商进行低功耗型5G设备研发工作,能够引导上游的配套厂家如机柜机框厂家等研发散热能力更强的设备,能够使AI节能相关厂家进一步投入研发力量进行攻关,不仅可以提升全行业的资源利用效率,同时也可以降低运营商自身的运营成本,丰富更多AI+低碳应用场景。进而强化产业协作,促使行业形成合力,为ICT行业的节能减排提供基础平台和孵化环境,促进新型信息基础设施的绿色低碳化发展。此外,相关自有知识产权的研发成果,也可应用到ICT其他行业中,进而为运营商带来更多的市场机会。

【责任编辑:俞昭君】

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