5G节能降耗，还看R18

面对备受关注的网络能耗挑战，即将到来的5G最新演进版本R18引入了哪些节能创新？

R18节能创新主要包括网络能耗模型和网络节能技术两方面。网络能耗模型为行业评估创新节能技术构建了统一的标准，利于产业链聚力推进网络绿色化加速发展。网络节能技术包含跨空域、时域、频率域和功率域的多项创新技术，可更加灵活动态地匹配业务特征，实现更加精细化的节能机制。

作为全球领先电信设备供应商，爱立信已提出以“卓越性能、绿色低碳、赋能增长、高度自智”为四大支柱，打造“价值驱动的卓越网络”的战略规划，将“绿色低碳”列为5G下一波演进和发展的重要内容。那爱立信为R18阶段的网络节能发展做出了哪些贡献？

“作为R18节能标准的重要推动者，爱立信不仅在定义网络能耗模型上做出了重要贡献，尤其是贡献了Cat 1模型，还发布了一套独门绝技…..”在以下视频中，爱立信专家们将给你带来关于R18节能创新的精彩解读。

首次定义网络能耗模型

谁是网络能耗大户？广泛分布的基站。据统计，无线接入网（RAN）的能耗占移动网络总能耗的70%至85%。无疑，降低RAN网络能耗是运营商实现节能降本的关键。

鉴于此，3GPP从R18开始更加关注RAN网络能耗，启动了网络节能研究项目，旨在通过定义网络能耗模型和评估方法、研究节能技术，最大限度地提升RAN网络能效。

无标准不成方圆。为了公平、高效、精准地评估和比较未来各种节能技术的潜力，R18将之前版本已定义的UE侧的功耗建模和评估方法适配至基站侧，首次定义了网络能耗模型。

网络能耗模型主要定义了参考无线配置集和五种功耗状态，并定义了五种功耗状态在参考无线配置下的相对功耗和转换时长。参考无线配置包含与基站功耗密切相关的频率范围、发射天线数量、发射功率等参数。五种功耗状态分别是上行激活（Active UL）、下行激活（Active DL）、微休眠（Micro sleep）、浅层休眠（Light sleep）和和深度休眠（Deep sleep）。转换时长指进入和退出不同休眠状态所需要的时间。通常，休眠程度越深，关断的组件越多，也意味着关断和激活所需的时间越长，因此微休眠的转换时间达微秒级，而浅层休眠和深度休眠则需要几毫秒和几十毫秒。

图片来源：爱立信

网络能耗模型的诞生对于网络节能减排发展意义重大。首先，产业链有了统一的标准，不同厂商可在统一的标准下研究和评估网络节能技术，利于促进行业技术交流和合作，加速推动网络向绿色低碳方向发展。其次，该模型面向当下及未来设计，考虑了未来软硬件发展趋势，可作为未来五年甚至更长时间的网络节能技术评估“标尺”，对于行业长期持续提升网络能效有着非常重要的指导意义。再者，更多的功耗状态意味着网络节能手段更丰富、休眠颗粒度更细，利于促进以精细化的节能机制动态响应网络业务变化，实现在保障业务体验的前提下最大化提升网络能效。

作为R18网络节能项目的重要参与者，爱立信在定义网络能耗模型上做出了重要贡献，尤其是贡献了Cat 1模型。该模型基于优化的软硬件和架构，以及未来可实现的技术，使得五种功耗状态可定义更低的相对功耗和转换时长。以深度休眠为例，传统深度休眠所需转换时长通常在5分钟以内，而在Cat 1模型下仅为50ms，转换时间缩短了6000倍，意味着可提供更多的忙时节能机会，对未来提升整网能效有着不可估量的潜力。

“细致精当”的节能技术

就每比特能耗而言，随着Massive MIMO等新技术引入，5G NR比前几代移动通信技术更加节能。有运营商研究指出，5G网络能效是4G的20至30倍。那如今为何5G网络能耗依然居高不下？

一个重要的原因是，网络能耗无法动态精准匹配业务变化，存在严重的能源浪费问题。比如，小区容量是按照高峰时段的业务需求而设计的，但小区业务量随时间变化而变化，通常在一天24小时内处于业务高负荷状态的时段很少，大多数时间处于中低负荷状态，到了夜间甚至处于零负荷状态，这就导致了网络在大部分时间内会产生大量无效功耗。而随着5G网络和业务不断发展，站点变得越来越多，并使用更多的天线、更大的带宽和更多的频段，这种“浪费”现象会进一步加剧。

对此，R18研究了空域、时域、频率域和功率域中的多种节能技术，旨在通过精细、及时地调整无线和硬件资源的方式来动态响应业务变化，并确保网络性能不受影响。

图片来源：爱立信

比如，在空域方面，5G AAU设备内有大量空间元件，包含64个甚至更多的射频通道，每个通道都有PA、LNA等功耗器件，如果所有这些器件一直处于激活状态，就会产生大量不必要的无效功耗。而R18引入了动态天线适配技术，可根据小区业务变化动态关断相关器件。

与传统粗放式的通道关断技术不同，R18动态天线适配在关断器件时不仅更灵活、关断粒度更细，而且引入了一项重大创新，即可根据终端反馈的信道状态信息来作出更优化的关断决策，从而可在确保网络性能不受影响的前提下最大化降低AAU能耗。

在时域方面，R18引入了Cell DTX/DRX （小区不连续发射和不连续接收）技术，可通过周期性地关闭数据业务的发送和接收的方式来节省功耗。Cell DTX/DRX与终端侧的DTX/DRX同步，网络会将小区关闭周期告知终端，当小区关闭发送和接收时，终端也同时停止发送和接收，从而也更利于终端节能。

再比如，在功率域方面，R18 动态功率适配技术可根据终端与基站之间的距离，灵活动态调整小区发射功率。在频率域方面，R18 Scell SSB-LESS技术可在载波聚合场景下省去或减少SSB、SIB等公共信道传输，让小区在低负荷场景下实现如同关闭SCell一样的节能效果。

爱立信亮出独门绝技

为帮助运营商打破能耗曲线，爱立信一直致力于网络节能技术研究，并不断推出更加节能的产品和解决方案。其中，爱立信已发布了一款名为Booster Carrier Sleep的节能功能，受到行业广泛关注。

Booster Carrier Sleep是一项基于多层网的节能技术，可根据业务需求动态激活和关断载波。比如，当基站负荷较低时，可通过关断容量层的小区/载波、保留覆盖层的方式来实现节能。

据爱立信专家介绍，Booster Carrier Sleep具有“自动化”和“全天候”两大亮点。自动化，即根据业务需求自动化休眠和激活小区/载波。全天候，将节能时间从传统的0点到6点，拉长到0点到24点，从而能让小区/载波在更多的时间里处于休眠状态，进一步降低网络能耗。同时，该技术可在小区休眠之前将用户切换到其他载波/小区或制式之上，能确保网络性能和用户体验不受影响。

值得一提的是，Booster Carrier Sleep并非只是一个创新的软件功能。由于“自动化”和“全天候”增加了浅层休眠和深度休眠的次数，即增加了激活和关断硬件组件的次数，会对硬件损坏率带来影响，它还需在硬件方面进行重大创新。

网络节能，势在必行。从首次定义网络功耗模型，到引入 “细致精当”的多域节能技术，再到爱立信推出Booster Carrier Sleep，不难看出，一场轰轰烈烈的网络节能浪潮正从R18开始涌起。面向未来，相信随着AI加速引入、软硬件能力持续提升，更加精细化、智能化的节能技术持续涌现，行业终将能彻底打破能耗曲线，实现绿色低碳可持续发展愿景。