توفير الطاقة وخفض استهلاك 5G—R18

في مواجهة التحدي الكبير المتمثل في استهلاك طاقة الشبكة، ما هي الابتكارات الموفرة للطاقة التي تم تقديمها في الإصدار التطوري الأحدث القادم من 5G، R18؟

يشتمل ابتكار توفير الطاقة R18 بشكل أساسي على جانبين: نموذج استهلاك طاقة الشبكة وتقنية توفير طاقة الشبكة. ويضع نموذج استهلاك طاقة الشبكة معيارًا موحدًا للصناعة لتقييم التقنيات المبتكرة لتوفير الطاقة، وهو ما يفضي إلى جهود سلسلة الصناعة لتسريع تطوير الشبكات الخضراء. تشتمل تقنية توفير الطاقة في الشبكة على عدد من التقنيات المبتكرة عبر المجال الجوي، والمجال الزمني، ومجال التردد، ومجال الطاقة، والتي يمكن أن تتوافق بشكل أكثر مرونة وديناميكية مع خصائص الأعمال وتحقق آلية أكثر دقة لتوفير الطاقة.

تحديد نموذج استهلاك طاقة الشبكة لأول مرة

من هم كبار مستهلكي الطاقة على الشبكة؟ محطات قاعدة موزعة على نطاق واسع. وفقًا للإحصاءات، يمثل استهلاك الطاقة لشبكة الوصول الراديوي (RAN) ما بين 70% إلى 85% من إجمالي استهلاك الطاقة لشبكات الهاتف المحمول. مما لا شك فيه أن تقليل استهلاك طاقة شبكة RAN هو المفتاح للمشغلين لتحقيق الحفاظ على الطاقة وخفض التكلفة.

في ضوء ذلك، أولت 3GPP مزيدًا من الاهتمام لاستهلاك طاقة شبكة RAN منذ R18 وأطلقت مشروعًا بحثيًا لتوفير طاقة الشبكة، يهدف إلى تعظيم كفاءة طاقة شبكة RAN من خلال تحديد نماذج استهلاك طاقة الشبكة وطرق التقييم والبحث في تقنيات توفير الطاقة.

يحدد نموذج استهلاك طاقة الشبكة بشكل أساسي مجموعة التكوين اللاسلكي المرجعية وخمس حالات لاستهلاك الطاقة، ويحدد استهلاك الطاقة النسبي ووقت الانتقال لحالات استهلاك الطاقة الخمس ضمن التكوين اللاسلكي المرجعي. يتضمن التكوين اللاسلكي المرجعي معلمات مثل نطاق التردد وعدد هوائيات الإرسال وطاقة الإرسال التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا باستهلاك طاقة المحطة الأساسية. حالات استهلاك الطاقة الخمس هي Active UL، وActive DL، وMicro Sleep، وLight Sleep، وDeep Sleep. تشير مدة الانتقال إلى الوقت اللازم للدخول والخروج من حالات النوم المختلفة. بشكل عام، كلما كان مستوى النوم أعمق، تم إيقاف تشغيل المزيد من المكونات، وهو ما يعني أيضًا زيادة الوقت المطلوب لإيقاف التشغيل والتنشيط. ولذلك، فإن وقت انتقال النوم الجزئي يكون على مستوى الميكروثانية، في حين أن النوم الضحل والنوم العميق يتطلبان عدة ميلي ثانية. وعشرات المللي ثانية.

نموذج استهلاك الطاقة 3GPP R18 NW

إن ميلاد نموذج استهلاك طاقة الشبكة له أهمية كبيرة في تطوير الحفاظ على طاقة الشبكة وتقليل الانبعاثات. أولا، سلسلة الصناعة لديها معايير موحدة. ويمكن لمختلف الشركات المصنعة إجراء الأبحاث وتقييم تقنيات توفير طاقة الشبكات بموجب معايير موحدة، مما سيساعد على تعزيز التبادل والتعاون التكنولوجي في الصناعة وتسريع تطوير الشبكات في اتجاه أخضر ومنخفض الكربون. ثانيًا، تم تصميم هذا النموذج للحاضر والمستقبل، مع مراعاة اتجاهات تطوير البرمجيات والأجهزة المستقبلية. يمكن استخدامه بمثابة 'مسطرة' لتقييم تكنولوجيا توفير طاقة الشبكة في السنوات الخمس القادمة أو حتى لفترة أطول، وله أهمية توجيهية مهمة جدًا للصناعة لتحسين كفاءة طاقة الشبكة بشكل مستمر على المدى الطويل. علاوة على ذلك، فإن المزيد من حالات استهلاك الطاقة تعني المزيد من أساليب توفير طاقة الشبكة وتفاصيل أكثر دقة للنوم، مما يفضي إلى الاستجابة الديناميكية لتغيرات أعمال الشبكة من خلال آليات محسنة لتوفير الطاقة، مما يزيد من كفاءة طاقة الشبكة إلى الحد الأقصى مع ضمان تجربة الأعمال.

وباعتبارها مشاركًا مهمًا في مشروع توفير طاقة الشبكة R18، قدمت إريكسون مساهمات مهمة في تحديد نماذج استهلاك طاقة الشبكة، وخاصة نموذج Cat 1. يعتمد هذا النموذج على برامج وأجهزة وبنية محسنة، بالإضافة إلى تقنيات قابلة للتحقيق في المستقبل، بحيث يمكن لحالات استهلاك الطاقة الخمس تحديد استهلاك طاقة نسبي أقل ووقت انتقالي. لنأخذ النوم العميق كمثال، فإن وقت التحويل المطلوب للنوم العميق التقليدي عادة ما يكون في غضون 5 دقائق، ولكنه يبلغ 50 مللي ثانية فقط في نموذج Cat 1. يتم تقصير وقت التحويل بمقدار 6000 مرة، مما يعني أنه يمكن توفير المزيد من فرص توفير الطاقة خلال ساعات العمل المزدحمة، وهو أمر جيد للمستقبل. إن تحسين كفاءة استخدام الطاقة في الشبكة بأكملها ينطوي على إمكانات لا تقدر بثمن.

تكنولوجيا دقيقة ومتقنة لتوفير الطاقة

فيما يتعلق باستهلاك الطاقة لكل بت، ومع إدخال تقنيات جديدة مثل Massive MIMO، تعد تقنية 5G NR أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من الأجيال السابقة من تقنيات الاتصالات المتنقلة. أشارت بعض دراسات المشغلين إلى أن كفاءة استخدام الطاقة لشبكات 5G تبلغ 20 إلى 30 مرة مقارنة بشبكات 4G. فلماذا لا يزال استهلاك الطاقة لشبكات 5G مرتفعًا اليوم؟

أحد الأسباب المهمة هو أن استهلاك طاقة الشبكة لا يمكن أن يتطابق بشكل ديناميكي ودقيق مع تغييرات الأعمال، مما يؤدي إلى مشاكل خطيرة في هدر الطاقة. على سبيل المثال، يتم تصميم سعة الخلية وفقًا لطلب الأعمال خلال ساعات الذروة، لكن حجم أعمال الخلية يتغير بمرور الوقت. عادةً ما تكون هناك فترات قليلة جدًا من حمل الأعمال المرتفع خلال 24 ساعة يوميًا، وفي معظم الأوقات تكون في حالة تحميل متوسطة إلى منخفضة. وفي الليل، يكون حتى في حالة عدم التحميل، مما يتسبب في توليد الشبكة لكمية كبيرة من الاستهلاك غير الفعال للطاقة في معظم الأوقات. ومع استمرار تطوير شبكات وخدمات 5G، سيتم استخدام المزيد والمزيد من المواقع، وسيتم استخدام المزيد من الهوائيات وعروض النطاق الترددي الأكبر ونطاقات التردد الأكثر، وسيتم تكثيف ظاهرة 'النفايات' هذه بشكل أكبر.

في هذا الصدد، يدرس R18 مجموعة متنوعة من التقنيات الموفرة للطاقة في المجال الجوي، والمجال الزمني، ومجال التردد، ومجال الطاقة، بهدف الاستجابة ديناميكيًا لتغيرات الأعمال من خلال ضبط الموارد اللاسلكية وموارد الأجهزة بدقة وفي الوقت المناسب، وضمان عدم تأثر أداء الشبكة.

تقنيات توفير الطاقة 3GPP R18 NW

على سبيل المثال، فيما يتعلق بالمجال الجوي، يوجد عدد كبير من المكونات الفضائية في معدات 5G AAU، بما في ذلك 64 قناة تردد راديوي أو أكثر. تحتوي كل قناة على أجهزة تستهلك الطاقة مثل PA وLNA. إذا تم تنشيط جميع هذه الأجهزة دائمًا، فسوف يتسبب ذلك في استهلاك طاقة غير فعال وغير ضروري. يقدم R18 تقنية التكيف الديناميكي للهوائي، والتي يمكنها إيقاف تشغيل الأجهزة ذات الصلة ديناميكيًا وفقًا لتغيرات خدمة الخلية.

يختلف تكييف الهوائي الديناميكي R18 عن تقنية إغلاق القناة التقليدية الواسعة، ولا يعد أكثر مرونة ودقة في إيقاف تشغيل الجهاز فحسب، بل يقدم أيضًا ابتكارًا رئيسيًا يمكنه اتخاذ القرارات بناءً على معلومات حالة القناة التي يغذيها الجهاز. يمكن أن تؤدي قرارات إيقاف التشغيل الأكثر تحسينًا إلى تقليل استهلاك طاقة AAU دون التأثير على أداء الشبكة.

في المجال الزمني، يقدم R18 تقنية Cell DTX/DRX (الإرسال المتقطع للخلية والاستقبال المتقطع)، والتي يمكنها توفير استهلاك الطاقة عن طريق إيقاف تشغيل إرسال واستقبال خدمات البيانات بشكل دوري. تتم مزامنة خلية DTX/DRX مع DTX/DRX على الجانب الطرفي. ستقوم الشبكة بإبلاغ الجهاز الطرفي بدورة إيقاف تشغيل الخلية. عندما تقوم الخلية بإيقاف الإرسال والاستقبال، تتوقف المحطة أيضًا عن الإرسال والاستقبال في نفس الوقت، وهو أكثر ملاءمة لتوفير الطاقة الطرفية.

إريكسون تستعرض مهاراتها الفريدة

ومن أجل مساعدة المشغلين على كسر منحنى استهلاك الطاقة، التزمت ومن بينها، أصدرت شركة إريكسون وظيفة لتوفير الطاقة تسمى Booster Carrier Sleep، والتي جذبت اهتمامًا واسع النطاق في الصناعة. إريكسون بالبحث في تقنيات توفير طاقة الشبكة وتواصل تقديم المزيد من المنتجات والحلول الموفرة للطاقة.

Booster Carrier Sleep عبارة عن تقنية موفرة للطاقة تعتمد على شبكات متعددة الطبقات يمكنها تنشيط شركات النقل وإغلاقها ديناميكيًا وفقًا لاحتياجات العمل. على سبيل المثال، عندما يكون حمل المحطة الأساسية منخفضًا، يمكن تحقيق توفير الطاقة عن طريق إيقاف تشغيل الخلايا/الحاملات في طبقة السعة والاحتفاظ بطبقة التغطية.

وفقًا لخبراء إريكسون، يتميز Booster Carrier Sleep بميزتين رئيسيتين: 'الأتمتة' و'في جميع الأحوال الجوية'. الأتمتة، أي السكون التلقائي وتنشيط الخلايا/الناقلات وفقًا لاحتياجات العمل. في جميع الأحوال الجوية، تم تمديد وقت توفير الطاقة من 0:00 إلى 6:00 إلى 0:00 إلى 24:00، مما يسمح للخلية/الناقل بالبقاء في حالة سبات لمزيد من الوقت ويقلل بشكل أكبر من استهلاك طاقة الشبكة. وفي الوقت نفسه، يمكن لهذه التقنية تحويل المستخدمين إلى شركات اتصالات/خلايا أو معايير أخرى قبل أن تصبح الخلية في حالة سبات، مما يضمن عدم تأثر أداء الشبكة وتجربة المستخدم.

FCST - FTTx أفضل، حياة أفضل.

لقد قمنا بتصميم وتصنيع وتوريد المكونات السلبية لشبكات الألياف الضوئية منذ عام 2003. كل ما نقوم به في FCST مصمم لتوفير حلول فعالة وبسيطة ومبتكرة لحل المهام المعقدة.

نحن نقدم 4 حلول

ل حل FTTH ODN

ل حل تركيب الكابلات تحت الأرض

ل حل تركيب الكابلات الجوية

ل أدوات الألياف وحل الاختبار

كمورد لحلول FTTx، يمكننا أيضًا تنفيذ ODM وفقًا للمشروع. سنواصل الابتكار والمساهمة بشكل أكبر في بناء شبكة الألياف الضوئية العالمية.