Économie d'énergie et réduction de la consommation 5G – R18

Face au défi très médiatisé de la consommation d'énergie des réseaux, quelles innovations en matière d'économie d'énergie ont été introduites dans la dernière version évolutive de la 5G, R18 ?

L'innovation en matière d'économie d'énergie R18 comprend principalement deux aspects : le modèle de consommation d'énergie du réseau et la technologie d'économie d'énergie du réseau. Le modèle de consommation d'énergie des réseaux établit une norme unifiée permettant à l'industrie d'évaluer les technologies innovantes d'économie d'énergie, ce qui favorise les efforts de la chaîne industrielle pour accélérer le développement des réseaux verts. La technologie d'économie d'énergie du réseau comprend un certain nombre de technologies innovantes dans le domaine aérien, le domaine temporel, le domaine fréquentiel et le domaine énergétique, qui peuvent s'adapter de manière plus flexible et dynamique aux caractéristiques de l'entreprise et obtenir un mécanisme d'économie d'énergie plus raffiné.

Définir pour la première fois le modèle de consommation d'énergie du réseau

Qui sont les gros consommateurs d’énergie sur le réseau ? Stations de base largement distribuées. Selon les statistiques, la consommation d'énergie du réseau d'accès radio (RAN) représente 70 à 85 % de la consommation énergétique totale des réseaux mobiles. Il ne fait aucun doute que la réduction de la consommation d’énergie du réseau RAN est la clé pour que les opérateurs puissent réaliser des économies d’énergie et réduire les coûts.

Compte tenu de cela, le 3GPP a accordé plus d'attention à la consommation d'énergie du réseau RAN depuis R18 et a lancé un projet de recherche sur les économies d'énergie du réseau, visant à maximiser l'efficacité énergétique du réseau RAN en définissant des modèles de consommation d'énergie du réseau et des méthodes d'évaluation et en recherchant des technologies d'économie d'énergie.

Le modèle de consommation d'énergie du réseau définit principalement un ensemble de configurations sans fil de référence et cinq états de consommation d'énergie, et définit la consommation d'énergie relative et le temps de transition des cinq états de consommation d'énergie sous la configuration sans fil de référence. La configuration sans fil de référence comprend des paramètres tels que la plage de fréquences, le nombre d'antennes d'émission et la puissance d'émission qui sont étroitement liés à la consommation électrique de la station de base. Les cinq états de consommation d’énergie sont Active UL, Active DL, Micro sleep, Light sleep et Deep sleep. La durée de transition fait référence au temps nécessaire pour entrer et sortir de différents états de sommeil. Généralement, plus le niveau de sommeil est profond, plus de composants sont éteints, ce qui signifie également plus le temps nécessaire à l'arrêt et à l'activation est long. Par conséquent, le temps de transition du micro-sommeil est de l’ordre de la microseconde, tandis que le sommeil superficiel et le sommeil profond nécessitent plusieurs millisecondes. et des dizaines de millisecondes.

Modèle de consommation d’énergie 3GPP R18 NW

La naissance du modèle de consommation d'énergie du réseau revêt une grande importance pour le développement de la conservation de l'énergie du réseau et de la réduction des émissions. Premièrement, la chaîne industrielle a des normes unifiées. Différents fabricants peuvent rechercher et évaluer les technologies d'économie d'énergie des réseaux selon des normes unifiées, ce qui contribuera à promouvoir les échanges et la coopération technologiques industriels et à accélérer le développement des réseaux dans une direction verte et à faibles émissions de carbone. Deuxièmement, ce modèle est conçu pour le présent et l’avenir, en tenant compte des futures tendances de développement logiciel et matériel. Il peut être utilisé comme « règle » pour l'évaluation des technologies d'économie d'énergie des réseaux au cours des cinq prochaines années, voire plus, et revêt une importance directrice très importante pour l'industrie afin d'améliorer continuellement l'efficacité énergétique des réseaux à long terme. En outre, un plus grand nombre d'états de consommation d'énergie signifie davantage de méthodes d'économie d'énergie sur le réseau et une granularité de sommeil plus fine, ce qui favorise une réponse dynamique aux changements commerciaux du réseau avec des mécanismes d'économie d'énergie raffinés, maximisant l'efficacité énergétique du réseau tout en garantissant une expérience commerciale.

En tant que participant important au projet d'économie d'énergie du réseau R18, Ericsson a apporté d'importantes contributions à la définition des modèles de consommation d'énergie du réseau, en particulier le modèle Cat 1. Ce modèle est basé sur des logiciels, du matériel et une architecture optimisés, ainsi que sur des technologies réalisables à l'avenir, de sorte que les cinq états de consommation d'énergie puissent définir une consommation d'énergie relative et un temps de transition inférieurs. En prenant le sommeil profond comme exemple, le temps de conversion requis pour le sommeil profond traditionnel est généralement de 5 minutes, mais il n'est que de 50 ms sous le modèle Cat 1. Le temps de conversion est raccourci de 6 000 fois, ce qui signifie qu'il peut offrir davantage de possibilités d'économie d'énergie pendant les heures de pointe, ce qui est bon pour l'avenir. L’amélioration de l’efficacité énergétique de l’ensemble du réseau présente un potentiel incommensurable.

Technologie d'économie d'énergie méticuleuse et précise

En termes de consommation d'énergie par bit, avec l'introduction de nouvelles technologies telles que Massive MIMO, la 5G NR est plus économe en énergie que les générations précédentes de technologies de communication mobile. Certaines études d'exploitants ont souligné que l'efficacité énergétique des Réseaux 5G est 20 à 30 fois supérieure à celle de la 4G. Alors pourquoi la consommation énergétique des réseaux 5G est-elle encore élevée aujourd’hui ?

Une raison importante est que la consommation d'énergie du réseau ne peut pas s'adapter de manière dynamique et précise aux changements commerciaux, ce qui entraîne de graves problèmes de gaspillage d'énergie. Par exemple, la capacité d'une cellule est conçue en fonction de la demande commerciale pendant les heures de pointe, mais le volume d'activité de la cellule change avec le temps. Il y a généralement très peu de périodes de charge commerciale élevée dans les 24 heures par jour, et la plupart du temps, la charge est moyenne à faible. La nuit, il est même dans un état de charge nulle, ce qui amène le réseau à générer une grande quantité de consommation d'énergie inefficace la plupart du temps. À mesure que les réseaux et services 5G continuent de se développer, de plus en plus de sites seront utilisés, et davantage d'antennes, des bandes passantes plus larges et davantage de bandes de fréquences seront utilisées, et ce phénomène de « gaspillage » s'intensifiera encore.

À cet égard, R18 étudie une variété de technologies d'économie d'énergie dans le domaine aérien, le domaine temporel, le domaine fréquentiel et le domaine énergétique, dans le but de répondre de manière dynamique aux changements commerciaux en ajustant finement et en temps opportun les ressources sans fil et matérielles, et de garantir que les performances du réseau sont optimales. pas affecté.

Techniques d'économie d'énergie 3GPP R18 NW

Par exemple, en termes d’espace aérien, les équipements 5G AAU contiennent un grand nombre de composants spatiaux, dont 64 canaux radio ou plus. Chaque canal dispose de dispositifs consommateurs d'énergie tels que PA et LNA. Si tous ces appareils sont toujours activés, cela entraînera une consommation d’énergie inutile et inefficace. R18 introduit une technologie d'adaptation d'antenne dynamique, qui peut arrêter dynamiquement les appareils associés en fonction des changements du service cellulaire.

Différent de la technologie traditionnelle d'arrêt de canal étendu, l'adaptation dynamique de l'antenne R18 est non seulement plus flexible et plus fine dans l'arrêt de l'appareil, mais introduit également une innovation majeure, qui peut prendre des décisions basées sur les informations sur l'état du canal renvoyées par le terminal. . Des décisions d'arrêt plus optimisées peuvent minimiser la consommation d'énergie de l'AAU sans affecter les performances du réseau.

Dans le domaine temporel, R18 introduit la technologie Cell DTX/DRX (transmission et réception discontinues cellulaires), qui peut économiser la consommation d'énergie en éteignant périodiquement la transmission et la réception des services de données. La cellule DTX/DRX est synchronisée avec DTX/DRX côté terminal. Le réseau informera le terminal du cycle d'arrêt de la cellule. Lorsque la cellule désactive l'envoi et la réception, le terminal arrête également l'envoi et la réception en même temps, ce qui est plus propice aux économies d'énergie du terminal.

Ericsson montre ses compétences uniques

Afin d'aider les opérateurs à briser la courbe de consommation énergétique, Éricsson s'est engagé à rechercher des technologies d'économie d'énergie sur les réseaux et continue d'introduire davantage de produits et de solutions économes en énergie. Parmi eux, Ericsson a lancé une fonction d'économie d'énergie appelée Booster Carrier Sleep, qui a attiré une large attention dans l'industrie.

Booster Carrier Sleep est une technologie d'économie d'énergie basée sur des réseaux multicouches qui peut activer et arrêter dynamiquement les opérateurs en fonction des besoins de l'entreprise. Par exemple, lorsque la charge de la station de base est faible, des économies d'énergie peuvent être réalisées en désactivant les cellules/porteuses dans la couche de capacité et en conservant la couche de couverture.

Selon les experts d'Ericsson, Booster Carrier Sleep présente deux points forts : 'automatisation' et 'tout temps'. Automatisation, c'est-à-dire dormance et activation automatiques des cellules/supports en fonction des besoins de l'entreprise. Par tous les temps, la durée d'économie d'énergie est étendue du traditionnel 0h00 à 6h00 à 0h00 à 24h00, ce qui permet à la cellule/au support de rester en veille plus longtemps et réduit encore la consommation d'énergie du réseau. Dans le même temps, cette technologie peut faire basculer les utilisateurs vers d'autres opérateurs/cellules ou normes avant que la cellule ne devienne inactive, garantissant ainsi que les performances du réseau et l'expérience utilisateur ne sont pas affectées.

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