Ahorro de energía y reducción del consumo de 5G: R18

Ante el desafío de alto perfil del consumo de energía de la red, ¿qué innovaciones de ahorro de energía se han introducido en la próxima versión más reciente de evolución de 5G, R18?

La innovación en ahorro de energía R18 incluye principalmente dos aspectos: el modelo de consumo de energía de la red y la tecnología de ahorro de energía de la red. El modelo de consumo de energía de la red establece un estándar unificado para que la industria evalúe tecnologías innovadoras de ahorro de energía, lo que favorece los esfuerzos de la cadena industrial para acelerar el desarrollo de redes verdes. La tecnología de ahorro de energía de la red incluye una serie de tecnologías innovadoras en el dominio del aire, el dominio del tiempo, el dominio de la frecuencia y el dominio de la potencia, que pueden adaptarse de manera más flexible y dinámica a las características comerciales y lograr un mecanismo de ahorro de energía más refinado.

Definición del modelo de consumo de energía de la red por primera vez

¿Quiénes son los grandes consumidores de energía de la red? Estaciones base ampliamente distribuidas. Según las estadísticas, el consumo de energía de la red de acceso radioeléctrico (RAN) representa entre el 70% y el 85% del consumo total de energía de las redes móviles. Sin duda, reducir el consumo de energía de la red RAN es la clave para que los operadores logren la conservación de energía y la reducción de costos.

En vista de esto, 3GPP ha prestado más atención al consumo de energía de la red RAN desde R18 y lanzó un proyecto de investigación de ahorro de energía de la red, con el objetivo de maximizar la eficiencia energética de la red RAN mediante la definición de modelos de consumo de energía de la red y métodos de evaluación e investigando tecnologías de ahorro de energía.

El modelo de consumo de energía de la red define principalmente un conjunto de configuración inalámbrica de referencia y cinco estados de consumo de energía, y define el consumo de energía relativo y el tiempo de transición de los cinco estados de consumo de energía bajo la configuración inalámbrica de referencia. La configuración inalámbrica de referencia incluye parámetros tales como rango de frecuencia, número de antenas de transmisión y potencia de transmisión que están estrechamente relacionados con el consumo de energía de la estación base. Los cinco estados de consumo de energía son UL activo, DL activo, microsueño, sueño ligero y sueño profundo. La duración de la transición se refiere al tiempo necesario para entrar y salir de diferentes estados de sueño. Generalmente, cuanto más profundo es el nivel de sueño, más componentes se apagan, lo que también significa mayor tiempo necesario para apagarse y activarse. Por lo tanto, el tiempo de transición del microsueño es del nivel de microsegundos, mientras que el sueño superficial y el sueño profundo requieren varios milisegundos. y decenas de milisegundos.

Modelo de consumo de energía 3GPP R18 NW

El nacimiento del modelo de consumo de energía de la red es de gran importancia para el desarrollo de la conservación de la energía de la red y la reducción de emisiones. Primero, la cadena industrial tiene estándares unificados. Diferentes fabricantes pueden investigar y evaluar tecnologías de ahorro de energía en redes bajo estándares unificados, lo que ayudará a promover los intercambios y la cooperación de tecnología de la industria y acelerará el desarrollo de redes en una dirección ecológica y baja en carbono. En segundo lugar, este modelo está diseñado para el presente y el futuro, teniendo en cuenta las tendencias futuras de desarrollo de software y hardware. Puede utilizarse como una 'regla' para la evaluación de la tecnología de ahorro de energía de la red en los próximos cinco años o incluso más, y tiene una importancia rectora muy importante para que la industria mejore continuamente la eficiencia energética de la red a largo plazo. Además, más estados de consumo de energía significan más métodos de ahorro de energía de la red y una granularidad de suspensión más fina, lo que conduce a una respuesta dinámica a los cambios comerciales de la red con mecanismos refinados de ahorro de energía, maximizando la eficiencia energética de la red y al mismo tiempo garantizando la experiencia comercial.

Como participante importante en el proyecto de ahorro de energía de la red R18, Ericsson ha realizado importantes contribuciones en la definición de modelos de consumo de energía de la red, especialmente el modelo Cat 1. Este modelo se basa en software, hardware y arquitectura optimizados, así como en tecnologías alcanzables en el futuro, de modo que los cinco estados de consumo de energía puedan definir un consumo de energía relativo y un tiempo de transición más bajos. Tomando el sueño profundo como ejemplo, el tiempo de conversión requerido para el sueño profundo tradicional suele ser de 5 minutos, pero en el modelo Cat 1 es de solo 50 ms. El tiempo de conversión se reduce 6000 veces, lo que significa que puede brindar más oportunidades de ahorro de energía durante las horas punta, lo cual es bueno para el futuro. Mejorar la eficiencia energética de toda la red tiene un potencial inconmensurable.

Tecnología meticulosa y precisa de ahorro de energía

En términos de consumo de energía por bit, con la introducción de nuevas tecnologías como Massive MIMO, 5G NR es más eficiente energéticamente que las generaciones anteriores de tecnologías de comunicación móvil. Algunos estudios de operadores han señalado que la eficiencia energética de redes 5G es de 20 a 30 veces mayor que el de 4G. Entonces, ¿por qué el consumo de energía de las redes 5G sigue siendo alto hoy en día?

Una razón importante es que el consumo de energía de la red no puede coincidir de manera dinámica y precisa con los cambios comerciales, lo que genera graves problemas de desperdicio de energía. Por ejemplo, la capacidad de una celda se diseña de acuerdo con la demanda comercial durante las horas pico, pero el volumen de negocios de la celda cambia con el tiempo. Por lo general, hay muy pocos períodos de alta carga comercial dentro de las 24 horas del día, y la mayor parte del tiempo se encuentra en un estado de carga media a baja. Por la noche, incluso se encuentra en un estado de carga cero, lo que hace que la red genere una gran cantidad de consumo de energía ineficaz la mayor parte del tiempo. A medida que las redes y servicios 5G sigan desarrollándose, se utilizarán cada vez más sitios y más antenas, mayores anchos de banda y más bandas de frecuencia, y este fenómeno de 'desperdicio' se intensificará aún más.

En este sentido, R18 estudia una variedad de tecnologías de ahorro de energía en el dominio del aire, el dominio del tiempo, el dominio de la frecuencia y el dominio de la potencia, con el objetivo de responder dinámicamente a los cambios comerciales mediante el ajuste preciso y oportuno de los recursos inalámbricos y de hardware, y garantizar que el rendimiento de la red sea no afectado.

Técnicas de ahorro de energía 3GPP R18 NW

Por ejemplo, en términos de espacio aéreo, hay una gran cantidad de componentes espaciales en los equipos 5G AAU, incluidos 64 o más canales de radiofrecuencia. Cada canal tiene dispositivos que consumen energía como PA y LNA. Si todos estos dispositivos están siempre activados, provocará un gran consumo de energía innecesario e ineficaz. R18 introduce la tecnología de adaptación dinámica de antena, que puede apagar dinámicamente los dispositivos relacionados según los cambios en el servicio celular.

A diferencia de la tecnología tradicional de apagado extensivo de canales, la adaptación dinámica de la antena R18 no solo es más flexible y más precisa al apagar el dispositivo, sino que también introduce una innovación importante, que puede tomar decisiones basadas en la información del estado del canal enviada por el terminal. . Decisiones de apagado más optimizadas pueden minimizar el consumo de energía de AAU sin afectar el rendimiento de la red.

En el dominio del tiempo, R18 introduce la tecnología Cell DTX/DRX (transmisión discontinua de celda y recepción discontinua), que puede ahorrar consumo de energía al apagar periódicamente la transmisión y recepción de servicios de datos. Cell DTX/DRX está sincronizado con DTX/DRX en el lado del terminal. La red informará al terminal del ciclo de apagado de la celda. Cuando el celular apaga el envío y la recepción, el terminal también deja de enviar y recibir al mismo tiempo, lo que favorece más el ahorro de energía del terminal.

Ericsson muestra sus habilidades únicas

Para ayudar a los operadores a romper la curva de consumo de energía, Ericson se ha comprometido a investigar tecnologías de ahorro de energía en redes y continúa introduciendo más productos y soluciones de ahorro de energía. Entre ellos, Ericsson ha lanzado una función de ahorro de energía llamada Booster Carrier Sleep, que ha atraído una gran atención en la industria.

Booster Carrier Sleep es una tecnología de ahorro de energía basada en redes multicapa que pueden activar y apagar dinámicamente a los operadores según las necesidades comerciales. Por ejemplo, cuando la carga de la estación base es baja, se puede lograr un ahorro de energía apagando las celdas/portadores en la capa de capacidad y reteniendo la capa de cobertura.

Según los expertos de Ericsson, Booster Carrier Sleep tiene dos aspectos destacados: 'automatización' y 'todo tipo de clima'. Automatización, es decir, latencia y activación automática de células/portadores según las necesidades del negocio. En cualquier clima, el tiempo de ahorro de energía se extiende del tradicional 0:00 a 6:00 a 0:00 a 24:00, lo que permite que la celda/portador esté inactivo durante más tiempo y reduce aún más el consumo de energía de la red. Al mismo tiempo, esta tecnología puede cambiar a los usuarios a otros operadores/celdas o estándares antes de que la celda quede inactiva, lo que garantiza que el rendimiento de la red y la experiencia del usuario no se vean afectados.

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