3GPP技术趋势-5G-Advanced发展趋势(他山之石）-6

7. 可持续发展

在应对气候变化的背景下，确保 5G 和先进网络的可持续部署和运营是迫在眉睫的首要任务。2023 年 7 月创纪录的高温凸显了这一挑战的严重性，这是对全球气候危机的一次严厉提醒。随着气温持续上升，其对世界人口的影响将是深远的，目前已影响到全球 81% 的人口。科学表明，将全球气温上升限制在工业化前水平以上 1.5°C 是势在必行的，而移动行业在实现这一目标方面发挥着关键作用。

3GPP 在支持 5G 和先进网络的可持续性方面发挥着至关重要的作用。为此，3GPP 正在努力制定涵盖可持续发展各个方面的标准，包括能源效率、资源优化、循环经济和社会责任。此外，这些努力还扩展到了电信领域之外，3GPP 正在积极制定标准，使无线技术能够促进多个行业的可持续发展。

一个值得关注的重要领域是能源消耗，它是网络运营商运营支出的一大组成部分。在网络基础设施中，无线接入网络 (RAN) 尤其是活动天线单元 (AAU) 是主要的能源消耗来源。考虑到这一点，迫切需要针对特定部署场景进行细粒度瞄准，完善和开发节能技术，同时探索用户设备 (UE) 支持的潜力。

在追求 5G 网络的能源效率方面，3GPP 一直在为通信服务纳入标准，通过向客户披露能源消耗来提高透明度，审查需求以弥补现有差距，并深入研究安全、计费和隐私方面。应对气候变化和全球能源短缺需要共同努力，并高度重视能源效率。

在追求净零排放的过程中，业界热衷于平衡用户体验和网络效率。然而，这项努力需要访问垂直行业特定数据以进一步完善。通过提供能源效率即服务，最终用户可以做出明智的选择并评估他们的能源消耗。这种方法也强调了加强应用程序和网络之间协作的重要性，因为它有可能同时提高能源效率和用户满意度。3GPP 社区的一致努力体现了行业对先进移动通信不断演变的格局下可持续发展和创新的坚定承诺。

7.1 增强 RAN 中的能源效率

有多种方法可以提高无线接入网络的能源效率，其中一些包括：

• 优化 gNB 的睡眠模式：为了提高能源效率，使 gNB 能够通过调整下行公共和广播信号的传输模式，包括 SSB、SI、寻呼和小区公共 PDCCH，从而利用更深度的睡眠模式至关重要。同样，应该调整上行随机接入机会的传输模式和可用性。在低活动或无活动期间消除不必要的 UE 特定信道的传输和接收可以显著降低能源消耗。这使 gNB 能够在睡眠模式下花费更多时间，尤其是在流量较低区域很有价值。

• 上行唤醒信号 (WUS)：减少 gNB 在不需要信道或信号时处于活动状态的时间可以最小化其能源消耗。UE 可以发送上行唤醒信号 (WUS) 促使 gNB 从低功率模式转换为活动状态以传输或接收信号，从而节省能量。

• 动态传输功率调整：通过 UE 反馈和配置调整，动态调整下行信号和信道的传输功率，可以提高网络能源效率。这种自适应方法适用于 PDSCH、CSI-RS、DMRS 和广播信道/信号（例如 SSB、SI、寻呼）。可以通过下层信令更新各种信号和信道之间的功率偏移值，使网络能够降低不必要信号和信道的功率，从而节能。

• 多载波节能：通过利用无 SSB 运营功能，只在一个双载波部署中传输 SSB 和 SIB，可以增强节能效果。这不仅可以降低 gNB 的能源消耗，而且还可以使 UE受益，因为它们不再需要在两个载波上发送或接收信号。

• 动态 UE 组小区切换：gNB 可以使用 UE 组小区切换功能，通过在不同的小区切换 UE，从而高效节能。这可以防止 UE 需要在所有小区切换上传输或接收信号，从而有助于节能。

• 动态带宽调整：通过 BWP 调整功能，动态调整 BWP 的带宽 для UEs 也可以提高能源效率。通过允许 UE 只在所需带宽上传输和接收信号，可以减少不必要的能源消耗。

实施这些技术可以显著提高 RAN 的能源效率，降低整体功耗，并促进更可持续和更具成本效益的网络运营。

7.2 将能耗作为尽力而为通信的性能标准和支持与能源相关的 SLA

当前的 5G 网络虽然关注能耗和效率，但它并不是主要的性能标准。正在进行的努力致力于提高系统操作的能效。然而，随着我们向 5G-Advanced 功能发展，能效应该与安全、隐私和复杂性并列作为核心原则。值得考虑将能效政策应用于尽力而为的流量。目前，5G 系统可以高效地支持服务，但没有将能耗作为一个服务级别参数纳入其中。本文探讨了将能耗作为一种新的服务标准用于无约束移动通信服务的潜力，最终导致更节约资源的网络。

在工业园区环境中，使用专用网络来实现低延迟和数据保护。然而，在使用不足期间的能耗问题仍然是相关的问题。为了解决这个问题，可以通过可更换的服务水平协议 (SLA)、动态能源状态以及适应不同的能源需求等方式来提高能源效率，例如支持不同的能源状态并根据这些状态进行充电。让授权方能够访问能耗数据对于促进各种用例中的能效至关重要。

7.3 能耗和效率信息暴露

本节讨论在各种 5G 网络部署场景（包括双连接、CUDU 部署和 RAN 共享）中暴露能耗信息的情况。总体目标是无论采用何种部署方案，都要获取和向行业客户披露 5G 网络的能耗。

5G 网络会收集能耗信息，并根据客户的请求或订阅提供给他们，与 NG-RAN 部署场景无关。运营商可以根据网络的能源状态提供不同的与能源相关的 SLA，从而使客户能够在不同的能源条件下更好地了解网络服务。网络性能统计数据可以由客户、授权第三方或运营商配置，并与能源使用数据关联。在部署 5G NPN 时，能源消耗监控至关重要，尤其是在 RAN 共享场景中。5G 核心网络将能效数据提供给订阅客户，让他们监控能耗并调整行为，而运营商可以执行与能源相关的政策。在这个用例中，出现了新的需求，包括监控能耗和为服务设定能源信用限额。

• 应用能效监控：下一代移动通信系统正在适应越来越耗费资源的服务，包括沉浸式体验和数字孪生。这些用例以及未来网络架构中人工智能和机器学习 (AI/ML) 的普遍使用，将导致设备和网络基础设施的能耗增加。为了维持能源效率，我们可以采用应用层适应策略，例如根据特定地理区域的预期能耗动态调整服务水平。

• 在此背景下，应用程序服务能效 (AEE) 的概念凸显出来。AEE 可以通过 5G 系统进行有效监控和预测，使服务提供商能够采取明智的措施优化能源使用。这一过程包括考虑先决条件、管理服务流、评估后置条件，并且可能需要引入新的先决条件，以确保整个移动通信系统提高能源效率。

• 临时覆盖层池化节能：在移动网络中，实施覆盖层池化可以是一种宝贵的节能策略。这种方法涉及在使用率低期间停用某些 RAN 节点，只留下一个活动的覆盖层。运营商之间可以达成协议，允许一个网络在低负载期间为其他网络的订阅者提供覆盖，从而实现全网络节能。这种策略也可以扩展到 NPN 运营商和 PLMN 运营商之间。5G 系统应该支持临时覆盖层池化，使运营商能够服务其他网络的用户，并允许 UE 在覆盖层池化期间显示他们的归属运营商网络名称。

• 能源作为 5G 环境适应的服务标准：运营商和云/数据服务提供商面临着既要减少碳排放，又要为最终用户提供最佳服务计划的双重挑战。通过根据能耗勤勉监控和控制网络功能，运营商可以在不影响服务质量的情况下优化能源使用。5G 系统支持基于能耗进行单个网络功能监控、注册、发现、选择、负载均衡和过载控制。这使运营商能够根据能源效率要求和战略计划调整、迁移和扩展网络功能。通过测量和管理能耗，运营商可以在保持高服务质量的同时实现显著的节能，从而满足各种最终用户服务需求，推动环境可持续发展。