從歷史上看，網(wǎng)絡(luò)的密集化意味著更高的能源消耗，這可能會(huì)增加運(yùn)營(yíng)商支出??的很大一部分。反過來(lái)，這可以限制網(wǎng)絡(luò)中的基站數(shù)量。

5G新無(wú)線電(NR)旨在實(shí)現(xiàn)更密集的網(wǎng)絡(luò)部署，同時(shí)提高能源效率，從而降低運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境影響。在我們探索新的技術(shù)特性之前，讓我們更仔細(xì)地看看現(xiàn)有的4G LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是如何運(yùn)作的。

數(shù)據(jù)流量的持續(xù)指數(shù)增長(zhǎng)(圖1)擴(kuò)大了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。這種擴(kuò)展導(dǎo)致無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗成為運(yùn)營(yíng)商的電力使用和運(yùn)營(yíng)支出的重要貢獻(xiàn)者。近年來(lái)，我們與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商Telia共同發(fā)布了一份聯(lián)合報(bào)告，該報(bào)告審查了ICT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)碳排放。我們發(fā)現(xiàn)，2015年，ICT網(wǎng)絡(luò)消耗了全球電網(wǎng)總供應(yīng)量的1.15%，占全球能源碳排放量的0.53%。隨著新設(shè)備和用例增加網(wǎng)絡(luò)容量，確保低5G能耗的需求對(duì)于最小化運(yùn)營(yíng)商費(fèi)用并確保它們?nèi)匀荒軌蜻_(dá)到節(jié)能目標(biāo)至關(guān)重要。NR如何回答?

今天我們看到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能耗的主要部分來(lái)自無(wú)線電基站，消費(fèi)穩(wěn)定。我們還可以看到，即使在密集部署的網(wǎng)絡(luò)中，如在城市中心，網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載在白天也會(huì)波動(dòng)很大，基站中幾乎沒有流量的顯著時(shí)段(在ITU-R報(bào)告中有更多內(nèi)容)。在進(jìn)一步檢查流量模式時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)即使在高負(fù)載時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸也存在許多短缺(圖2)。這提出了一個(gè)明顯的問題：如果基站花費(fèi)大量時(shí)間不傳輸用戶數(shù)據(jù)，為什么他們?nèi)匀灰恢痹谙哪芰?

要理解這一點(diǎn)，我們需要仔細(xì)研究基站的功耗特性(圖3)。該模型表明，即使在沒有輸出功率的情況下，即在基站處于空閑狀態(tài)時(shí)，基站中也存在顯著的能量消耗。其原因在于大多數(shù)硬件組件仍然保持活動(dòng)狀態(tài)，因此它們能夠傳輸4G標(biāo)準(zhǔn)中定義的強(qiáng)制空閑模式信號(hào)，例如同步信號(hào)，參考信號(hào)和系統(tǒng)信息。那么，我們?nèi)绾卫眠@些知識(shí)創(chuàng)建5G NR節(jié)能功能呢?

5G NR標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)基于無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中典型交通活動(dòng)的知識(shí)以及支持無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中睡眠狀態(tài)的需要。通過在沒有業(yè)務(wù)流量(即關(guān)閉硬件組件)時(shí)將基站置于休眠狀態(tài)，它將消耗更少的能量。關(guān)閉的組件越多，我們將節(jié)省的能量越多(如圖3中的y軸所示)。

在諸如LTE的先前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，頻繁發(fā)送常開信號(hào)，例如小區(qū)特定參考信號(hào)(CRS)。這些是確保小區(qū)覆蓋和與用戶良好連接所必需的。結(jié)果，基站休眠的持續(xù)時(shí)間非常短(小于1ms)，直到下一次所需的信號(hào)傳輸發(fā)生，并且因此當(dāng)基站只有少量具有非?？斓闹匦录せ顣r(shí)間的組件可以被關(guān)閉時(shí)處于空閑模式，這限制了LTE的可能節(jié)能。

另一方面，NR需要少得多的始終在線信令傳輸?shù)膫鬏敗７催^來(lái)，當(dāng)很少或沒有正在進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，這又允許更長(zhǎng)和更長(zhǎng)的睡眠時(shí)間，這對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)能量消耗具有顯著影響(圖4)。