2024年5G-A赋能绿色通信节能标准进展挑战与展望报告-中移智库

5G-A赋能绿色通信：节能标准进展、挑战与展望

摘要

随着5G技术在全球及垂直行业的广泛应用，通信设备能耗问题日益突出。5G设备因天线/通道数量增加、传输带宽扩大及部署密度提升导致功耗上升，而全球对环保与可持续发展的重视使能耗成为通信行业的重要指标。3GPP在5G-A标准中从时域、频域、空域、功率域等维度推进网络与终端节能技术标准化，为绿色通信发展奠定基础。

一、5G-A节能标准进展

（一）网络节能技术

1. 时域节能技术

   • 小区级DTX/DRX机制：通过动态关闭无流量或低流量时段的信号传输，减少终端功耗。该机制支持网络灵活启停，适配业务波动，但可能影响传输效率。
   • 公共信号自适应传输：在负载较低时调整公共信号（如SSB/PRACH）传输方式，降低网络功耗。该技术适用于独立小区场景，但稀疏传输模式可能限制终端性能。

2. 频域节能技术

   • 辅小区SSB-less：当锚点小区与辅小区满足接收时差与功率差条件，辅小区可无需发送SSB，降低能耗。终端通过锚点小区获取同步信息，需依赖锚点覆盖。
   • 辅小区SSB按需触发：辅小区默认稀疏发送SSB，需终端需求时触发，减少传输开销。适用于辅载波激活或数据传输场景，但依赖其他小区辅助信息。
   • SIB1按需触发：节能小区默认不发送SIB1系统信息，通过唤醒信号配置实现按需广播，降低网络周期性广播开销。需其他小区提供唤醒信号配置，且影响终端对接入的响应效率。

3. 空域与功率域节能技术

   • 基于多CSI的自适应通道关断：低负载下网络根据CSI信息关闭部分通道/天线，减少传输能耗。通过共享CSI-RS资源降低参考信号传输开销。
   • 基于多CSI的自适应功率回退：根据负载与CSI动态调整发射功率，平衡能耗与传输性能。需终端上报CSI信息，增加终端计算与上报负担。

（二）终端节能技术

1. LP-WUR/LP-WUS引入
   • 主接收机：高接收性能与传输速率，但功耗较高。
   • 低功耗唤醒接收机：支持LP-SS与LP-WUS信号，通过OOK波形实现低功耗检测，但需额外硬件支持。
   • 功能特点：LP-WUS用于唤醒终端检测寻呼信息或PDCCH，需网络侧配置检测时机。主接收机在无唤醒需求时可关闭模块，实现深度节能，但模块启动延迟可能导致用户体验下降。

二、挑战

1. 前向兼容限制：旧终端需支持原有协议，限制节能信号应用范围（如CD-SSB仍需周期性发送）。
2. 场景依赖性：频域节能技术需锚点小区覆盖，适用场景受限。
3. 机制间冲突：不同节能技术需协调设计，例如CellDTX/DRX与C-DRX、HARQ码本生成等存在冲突。
4. 双向开销增加：网络节能需终端额外接收指示信息，终端节能则增加网络信号发送负担，导致厂商协同难度上升。

三、总结与展望

5G-A通过多样化节能技术显著降低设备功耗，推动绿色通信发展。然而，现有标准仍存在兼容性、场景适配性及机制冲突等问题。未来，随着高频段（如6GHz+）、大带宽（如400MHz）与更多天线通道的部署，能耗问题将更严峻。需进一步优化节能技术，设计兼顾网络与终端需求的统一机制，平衡能效提升与用户体验。产业界需加强技术协作，推动普适性更高的节能方案落地。