飛象網(wǎng)訊 今年，國際電信聯(lián)盟(ITU)將517電信日的主題確定為：“連通目標(biāo)2030：利用ICT促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(SDG)的實(shí)現(xiàn)”，希望借此促使國際電聯(lián)成員思考ICT在向智能和可持續(xù)發(fā)展過渡方面取得的進(jìn)展，聚焦ICT驅(qū)動(dòng)的解決方案和新趨勢，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會的可持續(xù)性，推進(jìn)實(shí)現(xiàn)《連通目標(biāo)2030議程》的五個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，即增長、包容、可持續(xù)、創(chuàng)新及合作。
第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)的目標(biāo)不僅是提供更大的系統(tǒng)容量和更高的數(shù)據(jù)速率，而且是確保更好的用戶體驗(yàn)和能源效率。與LTE相比5G移動(dòng)通信支持更大的帶寬，更多的發(fā)射/接收鏈路，更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，更多的業(yè)務(wù)類型，這對終端功耗提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此確保5G終端節(jié)能效率優(yōu)于LTE，延長電池壽命、提高用戶體驗(yàn)，對5G網(wǎng)絡(luò)順利部署且得到廣泛應(yīng)用至關(guān)重要。
5G終端節(jié)能方案助力可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)
5G終端節(jié)能技術(shù)，可以通過基站發(fā)送的節(jié)能信號輔助終端大大降低監(jiān)聽控制信道的功耗，進(jìn)一步結(jié)合時(shí)/頻/天線域隨業(yè)務(wù)變化自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)，使得終端能耗顯著降低。
1. PDCCH監(jiān)聽降低節(jié)能方案
實(shí)際傳輸中，絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)終端并沒有數(shù)據(jù)傳輸，卻需要持續(xù)監(jiān)聽PDCCH，導(dǎo)致終端功耗被極大浪費(fèi)。對于配置非連續(xù)接收的終端，節(jié)能信號除了可以觸發(fā)終端在激活期外自適應(yīng)喚醒接收機(jī)，還可以指示終端在激活期內(nèi)執(zhí)行睡眠操作，從而大幅度減少PDCCH監(jiān)聽機(jī)會。統(tǒng)計(jì)結(jié)果還表明，兩個(gè)連續(xù)調(diào)度的下行數(shù)據(jù)分組間往往存在多個(gè)時(shí)隙沒有PDCCH/PDSCH傳輸，因此可以利用節(jié)能信號觸發(fā)終端跳過某些PDCCH檢測機(jī)會，或者改變PDCCH監(jiān)聽參數(shù)如監(jiān)聽周期，降低PDCCH監(jiān)聽功耗。評估結(jié)果表明，節(jié)能信號輔助的PDCCH 監(jiān)聽降低節(jié)能方案與不采用節(jié)能信號基準(zhǔn)相比，可以獲得高達(dá)60%以上的功耗節(jié)省增益。
2. 時(shí)域自適應(yīng)節(jié)能方案
移動(dòng)通信中，基站往往采用本時(shí)隙調(diào)度，即PDCCH與PDSCH復(fù)用同一個(gè)時(shí)隙。采用本時(shí)隙調(diào)度的終端，即使當(dāng)前時(shí)隙沒有PDCCH/PDSCH傳輸，終端必須需要快速解碼PDCCH，同時(shí)緩存整個(gè)時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)。與之對應(yīng)的是跨時(shí)隙調(diào)度方案，如果終端預(yù)先知道當(dāng)前采用跨時(shí)隙調(diào)度，終端可以降低處理速度，更長的處理時(shí)間會耗費(fèi)更少的電量;另一方面，終端知道當(dāng)前時(shí)隙屬于跨時(shí)隙調(diào)度也不需要在當(dāng)前時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，從而獲得更高的節(jié)能增益。
3. 頻域自適應(yīng)節(jié)能方案
在射頻和基帶處理中，終端功耗與工作帶寬成比例。在Rel-15中，RRC信令為每個(gè)載波配置多個(gè)BWP(Bandwidth Part)，支持快速的動(dòng)態(tài)BWP切換，允許UE對系統(tǒng)帶寬進(jìn)行自適應(yīng)，從而達(dá)到節(jié)能目的。NR考慮利用節(jié)能信號動(dòng)態(tài)指示BWP的切換或輔小區(qū)的PDCCH監(jiān)聽行為;此外，利用節(jié)能信號可在激活期外觸發(fā)非周期參考信號發(fā)送，用于信道測量與上報(bào)，從而基站可以獲得及時(shí)、準(zhǔn)確的信道信息用于后續(xù)的數(shù)據(jù)調(diào)度。
4. MIMO天線數(shù)自適應(yīng)節(jié)能方案
隨著接收天線數(shù)的增多，終端的功耗也會相應(yīng)增加。為了節(jié)約功耗，基站可以指示終端調(diào)整MIMO層/面板/天線的數(shù)目，將不需要使用的天線面板暫時(shí)關(guān)閉，降低接收數(shù)據(jù)天線數(shù)目，節(jié)約終端功耗。終端可以向基站報(bào)告其傾向的MIMO參數(shù)，供基站參考。3GPP節(jié)能項(xiàng)目對自適應(yīng)調(diào)整 MIMO天線數(shù)的功耗進(jìn)行了評估。當(dāng)采用物理層信令動(dòng)態(tài)調(diào)整天線數(shù)時(shí)，評估結(jié)果顯示可以獲得3%—30%節(jié)能增益。
5. RRM測量節(jié)能方案
RRM測量放寬可以從時(shí)域或頻域維度進(jìn)行放寬，此外還可以考慮引入額外的參考信號，來輔助RRM測量，實(shí)現(xiàn)節(jié)電的效果。從時(shí)域角度，在特定的條件下，可通過某段時(shí)間內(nèi)減少測量采樣點(diǎn)數(shù)、增大RRM測量周期等方式減少不必要的RRM測量。對于同頻或異頻的小區(qū)測量都可以進(jìn)行RRM測量放寬。在頻域上，某些特定情況下，主要通過減少需要同頻測量的鄰小區(qū)數(shù)，或減少異頻測量的頻點(diǎn)數(shù)的方式，在不影響小區(qū)選擇或移動(dòng)性的情況下，放寬RRM測量。對處于空閑態(tài)的終端放寬RRM測量可以顯著降低終端功耗。
主導(dǎo)5G終端節(jié)能技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
中國信科集團(tuán)旗下的大唐移動(dòng)在終端節(jié)能方面有著深厚的技術(shù)積累與研究經(jīng)驗(yàn)，率先在3GPP提出利用基站發(fā)送低功耗的節(jié)能信號輔助5G終端進(jìn)行高效節(jié)能。基站發(fā)送節(jié)能信號將終端接收機(jī)從節(jié)能模式“喚醒”進(jìn)入高功耗的網(wǎng)絡(luò)接入模式，如果終端沒有被喚醒，終端將一直保持處于節(jié)能模式。另一方面，沒有業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以幫助終端從“網(wǎng)絡(luò)接入”模式切換到節(jié)能的“ 睡眠”狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)通過僅在有業(yè)務(wù)到達(dá)時(shí)才喚醒終端，在無業(yè)務(wù)傳輸時(shí)通知終端進(jìn)行睡眠，可以顯著降低5G終端功耗。大唐移動(dòng)的提案得到眾多終端與基站廠家的廣泛支持，并于2018年6月在美國拉荷亞召開3GPP RAN Meetings #80上成功立項(xiàng)“New SID: Study on UEPower Saving in NR”，大唐移動(dòng)成為該項(xiàng)目的報(bào)告人，主導(dǎo)了后續(xù)3GPPNR Rel-16 終端節(jié)能項(xiàng)目的研究。
3GPP首先開展了物理層在節(jié)能項(xiàng)目上的研究工作，并從2018年8月到2019年3月RAN1召開了四次會議完成研究項(xiàng)目階段的研究與評估工作。在研究項(xiàng)目階段，大唐移動(dòng)主導(dǎo)了節(jié)能方案識別與評估工作。完成了基于時(shí)域、頻域、空域的節(jié)能方案研究與識別，搭建了終端功耗模型并對節(jié)能方案進(jìn)行了節(jié)能增益評估，輸出了大唐移動(dòng)起草的NR終端節(jié)能技術(shù)報(bào)告TR38.840為后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2019年3月，大唐移動(dòng)在深圳召開的3GPP RAN#83會議上成功推動(dòng)該項(xiàng)目研究項(xiàng)目階段的結(jié)題，并一致通過了由大唐移動(dòng)提出的題為“New WID:UE Power Saving in NR” 的WI立項(xiàng)，開始了5G終端節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。
在大唐移動(dòng)及其它3GPP公司的共同努力下，節(jié)能信號在激活期外觸發(fā)非連續(xù)接收自適應(yīng)“睡眠”行為、節(jié)能信號在激活期內(nèi)輔助終端執(zhí)行跨時(shí)隙調(diào)度節(jié)能技術(shù)、終端最大多輸入多輸出層數(shù)自適應(yīng)節(jié)能技術(shù)、基站輔助終端放寬無線資源管理測量等節(jié)能技術(shù)被成功的納入NR Rel-16標(biāo)準(zhǔn)。并于2019年12月在西班牙錫切斯召開的3GPP RAN#86會議上通過了大唐提交的結(jié)項(xiàng)報(bào)告完成了Rel-16 NR終端節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化。大唐移動(dòng)主導(dǎo)的5G終端節(jié)能技術(shù)使得終端在不損害用戶體驗(yàn)的前提下，相比Rel-15終端大幅度降低功耗，延長終端續(xù)航時(shí)間，賦能5G的全面商業(yè)化。
在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展、能源和環(huán)境的關(guān)系，是全世界共同關(guān)心的問題。5G終端的節(jié)能，不僅能夠降低運(yùn)營成本，更能夠節(jié)約有限的寶貴資源。節(jié)約能源，就是愛護(hù)我們的家園，就是愛護(hù)我們自己。
