3GPP TSG RAN WG1 #110bis-e 电子会议-关于网络节能技术的讨论（第二部分）

2.3、用于 gNB 的唤醒信号 (WUS)

在 RAN1#110 会议上，[2] 讨论了用于 gNB 的唤醒信号（WUS）的以下方面：

技术 #A-3：gNB 的唤醒信号 (WUS)

（1）支持处于休眠电源状态/节能状态的gNB唤醒（例如，无SSB/无SIB1/SSB放松状态），支持由UE/邻近gNB包括终端向gNB（包括要唤醒的处于休眠状态的基站/小区或锚定基站/小区）传输的唤醒信号（WUS）。

• 在识别WUS传输之前，是否需要UE检测到休眠电源状态/节能状态。

• 为 WUS 保留的资源以及 gNB 接收机的假设应予以确定

• 这可能包括支持来自 UE 的辅助信息，以帮助 gNB 进行唤醒操作。

（2）这主要针对连接模式的 UE

（3）可用于支持技术 #A-1 技术 #A-2 和其他技术。具体设计取决于所支持的技术。

（4）接收 WUS 的功率模型与 WUS 的 gNB 接收机灵敏度有关

为了节省网络能源，当空载/低负载小区中没有/很少有 UE 服务时，这些小区就会进入节能状态。在这种节能状态下，BS 将停止传输 SSB/SIB1 或仅保持非常稀少的 SSB/SIB1 传输。显然，这种减少 SSB/SIB1 周期性传输的做法可在空载情况下带来很大的节能增益。不过，节能小区应在需要为 UE 提供服务时及时启动，因为没有正常的 SSB/SIB1 传输，它们就无法为 UE 提供服务。因此，最困难的部分是如何在需要为该小区中的 UE 提供服务时激活节能小区（即返回正常状态），而不会对 UE 的性能造成太大影响。

2.3.1 邻区 gNB 对节能 gNB 的传统唤醒

在 NR Rel-17 中，SA 为 TS 28.310 中的容量增强小区设计了一种节能小区的激活/去激活机制。下面提供了一个示例：两个 gNB 小区（小区 A、小区 B）覆盖同一地理区域，其中小区 B 的大小比小区 A 小，并且完全被小区 A 覆盖。通常，小区 A 部署以提供对该区域的持续覆盖，而小区 B 增加了特殊子区域的容量，例如热点区域。

图 1：候选覆盖小区（小区 A）激活增容小区（小区 B）

正如 TS 28.310 中所描述的，基于负载的节能（ES）小区的激活/去激活被规定为节省网络能耗。例如，当小区 B 的负载为空/低负载时，它将成为一个节能小区。在这种节能状态下，小区 B 的基站关闭几乎所有用于传输/接收的硬件组件（即进入准关机睡眠模式），以便没有 UE 可以在小区 B 中进行服务或驻留。同时，小区 B 将通过 Xn 接口从小区 A 监视信令信息，以确定它是否应该成为正常运行的小区。基于负载信息，提供基本覆盖的小区 A 可能会请求激活小区 B，即从节能状态恢复到正常状态。因此，当前实现已经支持了邻区 gNB 对节能 gNB 的唤醒，因此无需在此技术中列出。观察 1：邻区 gNB 对节能 gNB 的唤醒可以通过当前实现来支持。

2.3.2 UE WUS 对节能 gNB 的唤醒

根据以下分析，依赖于邻区小区请求的传统负载机制，如上所述，对于唤醒节能小区来说是不足够的。一方面，在如图 1 所示的 HetNet 情况下，传统的基于负载的节能小区激活可能不准确，因为基本覆盖小区（即小区 A）可能不知道容量增强小区（即小区 B）的区域是否存在增加的负载。在极端情况下，几乎所有的流量负载都来自小区 B 范围之外但在小区 A 范围内的 UE。在这种情况下，小区 A 将向小区 B 发送激活请求，因为它检测到自己小区的流量负载大于某个阈值。然而，实际上，没有必要激活小区 B，这导致网络能耗的浪费。此外，如果在一个候选覆盖小区内存在多个容量增强小区，由于负载来源的未知信息，所有这些小区都需要激活。这真的是对网络能耗的浪费，因此在这种 HetNet 情况下需要一个更精确的节能小区激活机制。观察 2：在 HetNet 情况下，传统基于负载的节能小区激活可能导致对容量增强小区的不必要激活，从而引入网络能耗的浪费。

另一方面，在如图 2 所示的非 HetNet 情况下，依赖于邻区小区请求的传统机制无法用于激活处于节能状态的小区。特别是，如果小区 4 进入节能状态，其邻区小区（例如，小区 3）不知道有多少 UE 移动到小区 4 的区域，特别是对于空闲 UE。换句话说，即使小区 4 的覆盖区域有许多空闲 UE，它也无法恢复到正常运行状态。因此，即使存在空负载，该小区也不敢进入节能状态，因为在需要时它无法被激活到正常状态（例如，UE 移动到其区域）。否则，UE 的性能会受到很大影响。为了在这种情况下实现网络节能，确实需要设计一种新的节能小区激活机制。观察 3：在非 HetNet 情况下，传统基于负载的节能小区激活无法使用，因为邻区 gNB 不知道有多少 UE（尤其是空闲/非活动 UE）移动到节能小区的覆盖区域。

图 2：潜在的 UE 唤醒信号流程

为了解决上述问题，用户设备唤醒信号 (WUS) 机制可以作为唤醒节能基站的良好方案。核心思想是允许用户设备在移动到小区覆盖区域时发送 WUS 信号唤醒节能小区。另一方面，节能小区的基站需要监听潜在的 WUS 传输。只要检测到 WUS，基站就会恢复到正常运行状态，即发送常规的基站同步信号 (SSB)/系统信息块 1 (SIB1) 以允许用户设备接入。

图 2 提供了一个示例过程：

• 步骤 1：小区 #4 的基站检测到没有用户设备负载；

• 步骤 2：小区 #4 的基站决定进入节能状态（即不发送/稀疏发送或接收公共信号和信道），并开始监听 WUS；

• 步骤 3：连接小区 #3 的用户设备从小区 #3 获取有关周围存在节能小区以及对应 WUS 配置的信息；

• 步骤 4：用户设备在满足特定条件（例如小区 #3 的参考信号接收功率 (RSRP) 低于阈值）时，会移动并根据配置发送 WUS 信号；

• 步骤 5：小区 #4 的基站检测来自用户设备的 WUS 信号并切换到正常状态。

最终，移动到小区 #4 区域的用户设备可以在小区 #4 的基站下进行正常的发射/接收操作。

2.3.3 性能评估

为了评估传统基站和采用用户设备唤醒信号 (WUS) 方案的增强基站的性能（例如用户平面吞吐量 (UPT)、功耗等），使用了以下两种模拟方案：

• 基线方案：传统基站方案，所有小区在整个仿真期间始终处于正常模式。

• 用户设备唤醒信号方案：采用用户设备唤醒信号方案的增强基站方案，没有驻留用户设备的小区或所有驻留用户设备都处于 RRC 空闲状态的小区将转为节能模式，用户设备可以在仿真中使用唤醒信号激活这些小区。

• 正常模式：20ms 基站同步信号 (SSB) 和系统信息块 1 (SIB1) 发送，20ms 无线资源控制信道 (RACH) 监听

• 节能模式：160ms SSB 发送，20ms/80ms/160ms 用户设备唤醒信号监听

本次仿真评估中，参考配置集 1 针对 Cat 1 和 Cat 2 基站的节电模型进行了评估，并没有应用任何用户设备节电技术。对于低负载情况，评估了平均分组间隔为 10s、分组大小为 100 字节的下行 FTP3 流量模型；对于轻负载和中负载情况，评估了平均分组间隔为 200ms、分组大小为 0.5M 字节的下行 FTP3 流量模型。仿真中轻负载采用每个小区 6 个用户设备，其他负载情况采用每个小区 10 个用户设备。此外，有关 RRC 空闲状态评估的假设，可以在配套文件中找到。详细的仿真参数可以在附录 A 中找到。

下面显示了使用不同负载的传统基站和采用用户设备唤醒信号方案的增强基站的仿真结果。下图中，横轴表示基线方案和具有 3 个不同用户设备唤醒信号周期（20ms/80ms/160ms）的增强方案。

·Zero load

图 3：基线和 UE WUS 方案在 FR1 零负载时的 SLS 结果曲线

·Low load

·Light load

图 5：基线和 UE WUS 方案在 FR1 中轻载时的 SLS 结果曲线

·Medium load

图 6：基线和 UE WUS 方案在 FR1 中中等负载下的 SLS 结果曲线

可以看出，与基线方案相比，用户设备唤醒信号方案在不同负载下的用户平面吞吐量 (UPT) 损失程度有所不同。这是因为在仿真过程中，基线方案下的所有小区始终处于正常模式，而采用用户设备唤醒信号方案的小区由于开启了节能模式，可能会进入更深或更长的睡眠状态。

图 3 显示，与 Cat 2 方案相比，Cat 1 方案在零负载下的基站能耗增益更大，因为 Cat 1 的总转换时间比 Cat 2 短。例如，Cat 1 的浅睡眠总转换时间为 6ms，无论基线方案还是用户设备唤醒信号方案，小区都可以进入浅睡眠状态。对于浅睡眠状态总转换时间为 640ms 的 Cat 2 方案，任何情况下小区都只能进入微睡眠状态。此外，随着用户设备唤醒信号周期的增加，Cat 1 的基站能耗增益也随之增加。这是因为更长的用户设备唤醒信号周期允许小区进入更深或更长的睡眠状态。

图 4 至图 6 可以看出，随着负载的增加，用户设备唤醒信号方案的基站功耗增益显着下降，尤其是在中等负载下。这是由于在较高负载下频繁的报文到达使得基站难以进入节能模式造成的。

观察 4：用户设备唤醒信号方案可以在不显着降低 UPT 的情况下（尤其是在低负载下）实现良好的基站功率增益。

2.3.4. 潜在规范影响

为了实现由用户设备唤醒信号 (UE WUS) 触发的节能小区激活机制，至少需要考虑以下问题：

• 用户设备唤醒信号设计：例如序列类型、序列长度等。

• 用户设备唤醒信号配置设计：例如时间资源、频段资源、功率等。

• 用户设备唤醒信号程序设计：例如发送唤醒信号的触发器、功率控制等。

总之，支持处于节能状态的基站 (gNB) 通过用户设备唤醒信号唤醒（例如不发送或稀疏发送或接收公共信号和信道），这有利于网络节能，并且不会显著降低用户设备性能。

建议 3：支持用户设备唤醒基站并捕获以下内容到技术报告 (TR) 中：

• 技术描述：处于节能状态的基站 (gNB) 唤醒，由空闲/非活动/连接状态的用户设备发出的 WUS 触发（例如不发送或稀疏发送或接收公共信号和信道）；

• 性能分析：该技术有利于网络节能，并且不会显著降低用户设备性能。