深度解析 3GPP TR 21.917：10 Energy efficiency, power saving (能效与功耗节省)
本文技术原理深度参考了3GPP TR 21.917 V17.0.1 (2023-01) Release 17规范中，关于“10 Energy efficiency, power saving (能效与功耗节省)”的核心章节。本文旨在为读者全面揭示，Rel-17如何通过一套覆盖了终端与网络、贯穿了各种工作状态的“立体化”节能技术组合，为5G设备注入前所未有的“续航基因”。
1. “先锋-X”的极限续航挑战：一位科技博主的“电量焦虑”
Alex，一位知名的科技评测博主和极限户外爱好者，正在进行他职业生涯中最具挑战性的一次评测。他的评测对象，是搭载了最新5G Rel-17芯片的智能手表——“先锋-X”。评测的地点，是“滨海智慧新区”周边的国家地质公园，Alex计划进行一次为期三天的无补给徒步穿越。
“对于一块智能手表，尤其是5G智能手表来说，续航就是它的生命线。”Alex在他的直播开场白中说道，“‘先锋-X’宣称，得益于Rel-17的深度节能技术，它的5G续航能力有了革命性的突破。今天，我就要用这场极限徒步，来检验这个承诺的含金量。”
徒步的第一天，风和日丽。Alex的“先锋-X”作为他的唯一通信和导航设备，表现出色。但在第一个夜晚，当他在帐篷里休息时，他发现了一个问题。尽管手表处于静置待机状态，屏幕全黑，但后台的电量监控App显示，手表的5G模块，每隔一小段时间就会出现一个微小的能耗尖峰，仿佛在“偷偷地”做什么。
“这就是所谓的‘幽灵功耗’，”Alex对着镜头解释道，“即使在待机时，为了不错过任何电话或消息，设备也必须周期性地‘醒来’，去监听网络发来的‘寻呼’信号。每一次唤醒，都是一次电量的消耗。对于我们这种对续航要求到极致的用户来说，如何减少这些不必要的‘唤醒’，是所有智能设备面临的终极难题。”
Alex的“电量焦虑”，正是3GPP Rel-17在第10章中，倾注巨大精力所要解决的核心问题。这一章，如同为5G设备编写的一部“省电秘籍”，从终端到网络，从待机到连接，每一个环节都被重新审视和优化，旨在榨干每一毫瓦的功耗潜力。
2. 10.1 “先锋-X”的省电秘籍：UE功耗节省增强
“先锋-X”的续航奇迹，主要归功于10.1节“UE power saving enhancements for NR”中定义的一系列“黑科技”。这些技术的核心思想，不再是简单粗暴地让设备“睡得更久”，而是让它“睡得更聪明”。
User experience is key to 5G/NR success, not only in terms of experienced data rates and latency but also importantly UE power consumption. UE Power saving enhancements are therefore vital to the success of 5G/NR. In Rel-17, additional enhancements are required to address outstanding issues in Rel-16… Accordingly, the following new functionalities are developed and supported for NR:
- Enhancements for idle/inactive-mode UE power saving: Paging enhancements to reduce UE reception power consumption…
- Enhancements for connected-mode UE power saving: Further PDCCH monitoring reduction…
【深度解读】
这段开篇明义的总结，将UE的节能分为了两大战场：空闲/非激活态（即待机状态）和连接态。Rel-17在这两个战场上，都部署了全新的“王牌部队”。
2.1 待机神技之一：寻呼增强，告别“虚假警报”
Alex在夜晚遇到的“幽灵功耗”，正是源于传统的寻呼机制。
传统寻呼的困境：网络为了找到一个特定的UE（比如Alex的手表），会在一个预定的时间点（PO, Paging Occasion），向一大群UE（一个寻呼组）广播寻呼消息。这意味着，即使这个寻呼是给组里另一个人打的电话，Alex的手表也必须“醒来”，完整地接收并解码整个寻呼消息，最后发现“哦，不是找我的”，然后再回去睡觉。这，就是“虚假警报（False Paging Alarm）”，也是待机功耗的主要来源。
Rel-17为此引入了一套极其精妙的“两级过滤”系统。
In order to reduce UE power consumption due to false paging alarms, the group of UEs monitoring the same PO can be further divided into multiple subgroups. With subgrouping, a UE shall monitor PDCCH in its PO for paging if the subgroup to which the UE belongs is paged as indicated via associated paging early indication (PEI).
【深度解读】
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第一级过滤：寻呼子组（Subgrouping） 网络不再向整个寻呼组（例如100个UE）进行无差别广播。而是将这个大组，进一步划分为多个子组（例如，划分为8个子组，每个子组约12个UE）。
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第二级过滤：寻呼早提示（PEI, Paging Early Indication） 在真正的寻呼消息（PO）到来之前的一个极短的时间点，网络会先发送一个超简短的“早提示”信号——PEI。这个PEI信号非常容易解码，它的内容就是一张“通知清单”，例如一个8比特的bitmap，每一比特对应一个子组。如果第3比特是“1”，就表示“第3子组有寻呼，请注意查收”，如果是“0”，则表示“第3子组无事，可以继续睡”。
场景还原：Alex的“先锋-X”属于第3子组。现在，它不再需要在每个PO都“惊醒”了。它的新工作流程是：
- 在PEI到来的那个瞬间，“微微睁眼”，用极低的功耗，快速解码这个8比特的PEI信号。
- 发现第3比特是“0”。
- 瞬间“闭眼”，继续深度睡眠，完全跳过了后续那个耗电的、完整的寻呼消息接收过程。
只有当PEI中明确“点名”了它所在的子组，它才会真正“醒来”，去执行完整的寻呼解码。PEI+Subgrouping的组合，如同在Alex的帐篷门口，从原来的“直接敲门”，升级为了“先看门上的信箱有没有新邮件”。这个小小的改变，极大地降低了“虚假警报”的概率，为“先锋-X”节省了大量的待机功耗。
2.2 待机神技之二：TRS，更轻量级的“对时”信标
即使躲过了“虚假警报”，UE在每次“睁眼”时，还有一件耗电的事要做：与网络保持同步。它需要找到并接收基站广播的SSB（同步信号块），来校准自己的时间和频率。SSB是一个“大而全”的信号块，接收它相对耗电。
Provision of potential TRS/CSI-RS occasion(s) available in connected mode to idle/inactive-mode UEs
In order to reduce UE power consumption due to synchronization for paging receptions, RS configuration of TRS occasion(s) for idle/inactive UE(s) can be provided via system information (SIB17). By exploiting TRS for synchronization, UE can reduce the number of wake-up for SSB before a paging reception and potentially achieve longer sleep.
【深度解读】
Rel-17为此提供了一个更轻量级的“对时”选项——TRS（Tracking Reference Signal，跟踪参考信号）。
- TRS的优势：TRS比SSB更“纯粹”，信号设计更简单，也可能发送得更频繁。对于一个已经驻留在小区、只需要微调同步的UE来说，接收TRS来“对对表”，比每次都兴师动众地去接收SSB，要省电得多。
- 新的“广播频道”SIB17：网络会通过一个新的系统信息块SIB17，向区域内的所有UE广播可用的TRS资源配置。
- 智能选择：Alex的“先锋-X”在进入休眠前，读取并记住了SIB17。现在，当它需要为监听PEI/PO而短暂唤醒时，它会优先选择接收一个最近的TRS来完成同步，只有在长时间休眠、同步偏差较大时，才会去接收SSB。
TRS的引入，如同给了Alex一块“便携怀表”（TRS），让他不再需要每次都跑到“钟楼”（SSB）下去看时间。
2.3 连接态“微睡眠”：PDCCH监测的艺术
徒步的第二天，Alex需要上传一段短视频。他的“先锋-X”进入了RRC连接态。但他发现，即使在视频上传的间隙，手表的功耗也比待机时高很多。这是因为，在连接态，UE必须“时刻警惕”，在每一个可能的时隙，都去监听PDCCH（物理下行控制信道），以防错过任何新的调度指令。
Rel-17为此引入了两种“智能摸鱼”机制。
Further PDCCH monitoring reduction, including enhanced search space set group (SSSG) switching and PDCCH skipping and Relaxation of UE measurements for RLM and/or BFD in connected mode
【深度解读】
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PDCCH跳过（Skipping） 这是一种最直接的“放假通知”。网络（gNB）可以通过下行DCI（下行控制信息），明确地告诉UE：“接下来的X个时隙，我保证不会找你，你可以放心大胆地关闭接收机去‘微睡眠’。” 场景还原：Alex的短视频上传完成后，网络预测他接下来几百毫秒内不会有数据。于是，gNB在最后一个数据的确认信息里，顺便告诉“先锋-X”：“接下来50ms，你可以跳过PDCCH监测。”手表收到指令，立即进入了50毫秒的“带薪休假”。
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SSSG切换 (Search Space Set Group Switching) 这是一种更灵活的“弹性工作制”。UE在监听PDCCH时，其“搜索范围”——即搜索空间集（Search Space Set），是可以配置的。网络可以为UE配置多个搜索空间集组（SSSG），有的组配置得非常“密集”，用于高速数据传输；有的组则配置得非常“稀疏”，用于低活性状态。 场景还原：Rel-17允许网络通过DCI，动态、快速地指令UE在这些SSSG之间切换。视频上传时，手表使用“密集”模式；上传结束后，gNB一条DCI指令，让手表切换到“稀疏”模式，大大减少了每秒需要进行的盲检次数，从而降低了功耗。
2.4 “心率监测”降频：RLM/BFD的放松
另一个连接态功耗源，是无线链路监测（RLM）。UE需要不断地测量服务小区的信号质量，以判断链路是否稳定，这如同给自己“测心率”。
Relaxation of UE measurements for RLM and/or BFD in connected mode
When configured, UE determines whether its serving cell radio link quality is better than a threshold and, if criterion is configured, whether it is in low mobility state.
【深度解读】
Rel-17允许UE在满足特定条件时，“放松” RLM的测量频率。
- 条件：1）当前服务小区信号质量很好；2）UE处于低移动状态。
- 场景还原：Alex在山顶营地休息时，“先锋-X”的传感器检测到他长时间静止（低移动性），同时测量的RSRP信号强度也远高于门限值。于是，手表自主决定，将RLM的测量周期从每10毫秒一次，放宽到每100毫秒一次。这种“佛系”的监测，在保证链路安全的前提下，进一步节省了电量。
3. 10.2 & 10.3 “基站的瑜伽”与“全局视野”
省电，不仅是终端的事，也是网络的事。
10.2 Enhancements on EE for 5G networks
This work item addresses Energy Efficiency (EE) of 5G networks from two angles: 1) define EE KPIs and 2) specify solutions to optimize EE via Energy Saving (ES) techniques.
【深度解读】
10.2节关注的是网络侧的节能。欧阳慧总工在智慧新区的NOC中心，正通过Rel-17引入的新管理功能，实施着精细化的网络节能策略。例如，在深夜，自动将市中心CBD区域大部分无人使用的5G容量小区（booster cell）置于“深度睡眠”模式，只保留4G基础覆盖，实现了我们之前在9.4节提到的“会呼吸的网络”。Rel-17为此定义了新的能效KPI（EE KPIs） 和管理接口，让这种智能化节能成为可能。
10.3 Other energy efficiency aspects
See section on “Enhancement of data collection for SON/MDT in NR and EN-DC” and on “REFEC”.
【深度解读】
10.3节则提醒我们，节能是一个贯穿整个标准体系的全局性考量。它在这里指向了SON/MDT和中继（REFEC）章节，暗示着：
- 在进行SON/MDT数据收集时，需要考虑如何设计方案，才能在获取足够数据的同时，最小化对UE功耗的影响。
- 在进行中继（Relay）选择时，除了考虑链路质量，中继UE自身的电池电量也应该成为一个重要的决策因子。
4. 总结：“先锋-X”的胜利，Rel-17的智慧
三天后，Alex疲惫但兴奋地走出了地质公园的出口。他举起手腕，对着仍在直播的镜头展示“先锋-X”的屏幕：“奇迹！经过72小时的极限使用，剩余电量15%！Rel-17的节能技术，名不虚传！”
TR 21.917的第10章，通过Alex的这场极限评测，向我们生动地展示了5G节能技术的演进方向——智能化、精细化、全场景。
- 它不再是简单的延长休眠时间，而是通过PEI/Subgrouping等机制，让设备睡得更“安稳”。
- 它不再是粗放的唤醒，而是通过TRS等新信标，让设备醒得更“轻盈”。
- 它不再是连接态的“时刻警惕”，而是通过PDCCH Skipping/SSSG Switching，让设备学会了“智能摸鱼”和“弹性工作”。
- 它不再是孤立的终端行为，而是UE与网络双向协同、共同为“续航”这一终极目标努力的“双人舞”。
这套“省电秘籍”，不仅是“先锋-X”这类可穿戴设备的生命线，更是未来数以百亿计的、由电池供电的5G物联网终端能够“存活”于世界各个角落的根本保障。
FAQ
Q1：寻呼早提示（PEI）和子组（Subgrouping）是如何协同工作的？ A1：它们是一个“两步过滤”系统。第一步，网络将一个大的寻呼组（PO Group）划分为多个小的子组。第二步，在发送真正的、耗电的寻呼消息（Paging Message）之前，网络会先发送一个极简的PEI信号。这个PEI信号就像一个“公告牌”，上面写着“本次寻呼只涉及第3子组和第5子组”。不属于这两个子组的UE，在看到这个“公告”后，就直接回去继续“睡觉”，无需理会后续的寻GL消息。这大大降低了UE被“误唤醒”的概率。
Q2：TRS和SSB都是用于同步的，为什么用TRS会更省电？ A2：SSB（同步信号块） 是UE进入一个新小区时必须读取的“欢迎手册”，它包含了小区ID、时频基准等核心信息，信号设计相对复杂，广播周期也较长。而TRS（跟踪参考信号） 则像一个纯粹的“节拍器”，信号设计简单，专门用于已经驻留在小区内的UE进行精细的时间和频率“微调”。对于待机状态的UE，它只是需要校准一下自己的“手表”，接收更简单、可能更频繁的TRS，比接收复杂的SSB要快得多，功耗也低得多。
Q3：PDCCH Skipping和传统的DRX（非连续接收）有什么不同？ A3：两者都是为了让UE在连接态省电，但机制和灵活性不同。传统DRX是一种周期性的“睡眠-唤醒”机制（如“每100ms醒来10ms”），这个周期是半静态配置的，不够灵活。而PDCCH Skipping是一种动态的、事件触发的机制，网络可以根据实时流量，在任何时候通过DCI指令告诉UE“接下来的50ms你可以睡了”。它更适合突发性、非周期性的数据业务，可以更精细地抓住每一个“睡眠”机会。
Q4：RLM放松（Relaxation）机制安全吗？会不会导致UE掉线？ A4：是安全的。RLM放松机制有一个严格的前提条件：只有在UE判断当前服务小区的信号质量远好于门限值，并且（可选地）UE处于低移动状态时，才被允许“放松”测量。这意味着，只有在网络连接非常稳固、掉线风险极低的情况下，UE才会降低“体检”的频率。一旦信号质量下降或UE开始移动，它会立刻恢复到常规的、更频繁的监测模式，以确保链路的可靠性。
Q5：网络侧节能（如基站休眠）会影响我的上网体验吗？ A5：设计良好的网络节能机制，对用户体验的影响是微乎其微甚至无感的。例如，在“小区关断（cell switch-off）”方案中，通常是关闭高频段的5G容量小区，但会保留一个低频段的4G或5G基础覆盖小区始终在线。当您进入这个区域，您的手机会先连接到基础覆盖网络，如果您的业务需要高速率，这个动作会成为一个“唤醒”触发器，网络会在几百毫秒内快速唤醒休眠的5G容量小区，并将您的业务切换上去。对于大多数非实时业务，这个过程是无感的。