Page 15 - 网络电信2023年12月刊

运营商专栏

面向5G-A的无线网络节能关键技术

郭诚 陈梦竹
中兴通讯股份有限公司

摘 要：建立网络能耗模型，对基站在数据发
送状态、接收状态、休眠模式及模式转换的相对功
耗进行建模，可以评估各种网络节能技术的节能增
益。面向5G-A，从时域、空域、频域和功率域等
方面，研究包括公共信号轻量化设计、极简小区架
构、小区不连续发送/接收模式、基站唤醒机制、节
能测量上报增强等网络节能的关键技术，使能更动
态、高效、精准的无线传输，并通过终端和基站间
信息交互的方式提升节能效果。随后，仿真验证了
这些技术的正确性和有效性。

关键词：网络节能;能耗建模;极简小区架构;测
量上报增强;

一、5G-A无线网络节能演进 从而实现硬件功耗随负载逐渐逼近线性变化，最大程度降低中
全球气候变化正在对全人类生存发展带来日益严峻的影 低负载下设备能耗。
响，走向碳中和已成为全球的共识。作为数字化转型重要底座 2）极致响应时间。节能状态下的硬件响应时间是影响网络
的移动通信网络，聚焦数据中心、通信基站、通信机房3类重 指标和用户体验的关键因素。硬件响应时间将实现分钟级到毫
点设施。工业和信息化部发布的《信息通信行业绿色低碳发展 秒级的跨越，使得从仅闲时节能扩展到全天都可节能。
[1]
行动计划（2022—202年）》 要求推动基站主设备及配套设施 在低能耗硬件基础之上，面向5G-A，我们将从时域、空
节能技术的应用推广，使5G基站能效提升20%以上。通过信息通 域、频域和功率域等方面展开网络节能新一轮的研究工作，通
信行业数字化转型赋能全社会降碳，可以助力产业绿色低碳转 过定义基站节能状态和节能模式，用更准确的能耗模型，评估
型，促进居民低碳环保生活，推动城乡绿色智慧发展。 更加灵活的节能策略和关断方式，最终赋能百业，共建绿色生态。
电信运营商及设备商自2G时代起就不断启动节能减排计
划，研究网络节能手段，应对气候及能耗的挑战。在过去的时 二、网络能耗建模
间里，随着产业链的不断发展与成熟，芯片技术的不断提高， 2.1 基站节能模型
通过不断优化电路设计、硬件实现算法，网络节能已经取得了 为了评估节能方案的节能增益，我们设深休眠状态下的基
很大的进步。一些基础节能功能包含符号关断、通道关断、载 站功耗为单位1，定义了不同状态下的基站功耗模型[4]，具体
波关断和设备深度休眠等被提出，以适应不同的通信网络负荷 如表1。
[2]
。
表1 参考配置下基站功耗模型
随着5G-A时代到来，无线通信将使用更高的频段作为信
号载体，数据速率达到太比特每秒量级，同时全息通信、智能
FR1 TDD FR1 FDD FR2 TDD
交互、感官互联、数字孪生、通信、感知等新业务需求不断涌
深休眠P1 1
现，这给网络流量带来了百倍甚至千倍的激增。要想在保持比
特增长的同时尽量降低功耗，需要基于高集成芯片、高效率器 浅休眠P2 2.1
件、新升级工艺、强算力算法，打造新一代绿色设备，实现极 微休眠P3 5.5 5 3
[3]
致关断深度和极致响应时间 。
下行激活状态P4 32 26 17.6
1）极致关断深度。无线软件节能技术的核心理念为通过关
闭部分无线能力，降低网络冗余容量，使得网络能耗匹配分布 上行激活状态P5 6.5 5.8 4.2
在网络中的话务负荷。未来，通过硬件模块化设计和软件可弹 FR：频率范围 TDD：时分双工
缩架构设计、精细化设备休眠机制，持续提升器件关断深度，

20 网络电信 二零二三年十二月