好的，我们继续解读TR 21.918的后续章节。

深度解析 3GPP TR 21.918：7.2 Network energy savings for NR (NR网络节能)

本文技术原理深度参考了3GPP TR 21.918 V18.0.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“7.2 Network energy savings for NR”的核心章节，旨在为读者深入剖析5G NR（新空口）为实现基站（gNB）“智能休眠”和“按需服务”而在无线接入网（RAN）层面引入的一系列精细化节能技术。

在上一篇文章中，我们跟随运营商的网络优化总监陈工，从宏观管理层面探讨了5G能效（EE）的度量衡、KPI标尺以及核心网UPF的节能方案。今天，我们将把目光从核心网机房，聚焦到遍布城乡的5G基站（gNB）上。基站，作为5G网络中数量最庞大、功耗占比最高的网元（通常占整个移动网络能耗的70%以上），是网络节能的主战场。

如何让基站在业务低谷时能够“安然入睡”，在业务高峰时又能够“瞬间唤醒”，同时不影响用户的基本接入和紧急通信？这需要对无线空口协议进行精雕细琢的设计。Release 18的7.2章节，正是为陈工的基站节能“工具箱”带来了迄今为止最强大、最丰富的一套“手术刀”。

今天，我们的主角切换到基站侧的一位年轻研发工程师，小林。他的团队正在开发一款支持Rel-18节能特性的新型gNB软件。让我们跟随他的视角，逐一剖析这些深入到物理层和MAC层的节能“黑科技”。

1. 从“永远在线”到“按需服务”：基站节能的哲学

传统的基站设计理念是“永远在线”（Always-on），无论是否有用户，它都会持续不断地发射公共信道和参考信号（如SSB），以便用户能够随时发现并接入网络。这在业务低谷期（如深夜）造成了巨大的能源浪费。

Rel-18的NR网络节能技术，其核心哲学就是从“永远在线”转变为**“按需服务”（On-demand Service）**。gNB的大部分组件应在没有业务时处于深度休眠状态，只有在需要时才被精准、快速地唤醒。

Network energy savings is key to 5G/NR success to reduce environmental impact… the Rel-18 work item introduced the following new features: • CSI enhancements for adaptations in spatial and power domains • Cell DTX/DRX mechanism in time domain • SSB-less SCell operation for inter-band CA • Mechanism to prevent legacy UEs camping and enhancements on CHO procedure • Inter-node beam activation and enhancements on paging

规范的这段概述，为我们揭示了Rel-18基站节能的五大技术支柱，涵盖了时间、空间、频率等多个维度。

2. 时间维度的节能：Cell DTX/DRX机制

这是Rel-18基站节能中最核心、最直接的技术——小区级的非连续发送/接收（Cell DTX/DRX）。

Cell DTX/DRX mechanism in time domain, for UEs in RRC_CONNECTED mode To facilitate reducing gNB transmission/reception activity time… a UE can be configured with a periodic cell DTX/DRX pattern (i.e. active and non-active periods of the gNB)… During non-active periods of cell DTX/DRX, certain channels/signals are not received/transmitted on the corresponding cell by the UE.

这个机制可以理解为，网络（gNB）与连接态的UE之间达成了一个“工作与休息”的周期性约定。

• Active Period（工作期）：在此期间，gNB和UE都正常工作，进行数据收发、信令交互。
• Non-active Period（休眠期）：在此期间，gNB的大部分发射机可以关闭，进入“睡眠”状态。同时，UE也知道gNB正在“休息”，因此它不会去监听该小区的大部分下行信道（如PDCCH），从而也节省了自己的电量。

场景模拟：深夜，陈工的网络中只有一个用户正在进行低速率的后台数据下载。如果没有Cell DTX/DRX，gNB为了这一个用户，必须持续保持大功率发射。而有了这个机制，gNB可以为该用户配置一个例如“工作10毫秒，休眠70毫秒”的周期性模式。gNB和UE都只在每个周期的前10毫L秒内“醒来”交换数据，而在剩下的70毫秒里，gNB的功放可以关闭，UE的接收机也可以休眠，从而实现了网络和终端的双重节能。

3. 频率维度的节能：SSB-less SCell操作

在载波聚合（CA）场景下，一个UE可能同时连接着一个主小区（PCell）和多个辅小区（SCell）。传统上，每个SCell都需要周期性地广播SSB（同步信号块），以便UE能够进行时间/频率同步和波束管理。然而，在很多情况下，SCell只是为了提升峰值速率而按需激活的，持续广播SSB同样是一种浪费。

SSB-less SCell operation for inter-band CA for FR1 and co-located cells for frequency domain To further save network energy consumption by reducing the SSB from SCell (SSB-less), SSB-less operation is extended from intra-band… to inter-band FR1 co-located scenario. The SSB-less SCell can be activated relying on a reference inter-band cell.

Rel-18将Rel-15已有的SSB-less SCell（无SSB广播的辅小区）操作，从同频段扩展到了**跨频段（inter-band）**的场景。

• 同步信息的“借用”：对于一个被配置为SSB-less的SCell，UE不再依赖其自身的SSB来进行同步，而是“借用”另一个参考小区（PCell或其他SCell）的同步信息。只要这两个小区是“同站址部署”（co-located），它们的时钟和时序就是高度同步的。
• 按需唤醒：这个SCell的发射机在没有数据传输时可以完全关闭。只有当网络需要调度该UE在这个SCell上进行高速下载时，才会通过PCell上的DCI指令，动态地激活该SCell的发射机和相关参考信号（如TRS），UE随即利用“借来”的同步信息，快速完成同步并接收数据。

通过这种方式，辅小区实现了从“准在线”到“真离线”的转变，只有在需要提供容量的瞬间才被唤醒，极大地降低了多载波基站的静态功耗。

4. 空间/功率维度的节能：CSI增强

基站的发射功率与其覆盖范围和用户体验息息相关。智能地调整发射天线的数量（空间维度）和发射功率（功率维度），是节能的另一个重要手段。但这需要UE提供精确的信道状态信息（CSI）作为决策依据。

CSI enhancements for adaptations in spatial and power domains A new CSI reporting framework is introduced, which enables the UE to report N>=1 CSI sub-report(s) in one reporting instance. This is achieved by network configuring L>=N sub-configurations in a CSI report setting, and each sub-configuration contains parameters for either spatial domain (SD) adaptation or power domain (PD) adaptation.

Rel-18为此引入了一套全新的、更灵活的CSI上报框架。它允许网络在一个CSI报告请求中，同时配置多种“假设”场景。

• 空间域自适应（SD adaptation）：网络可以要求UE同时上报“如果基站用8根天线发射，信道质量是多少？”和“如果基站只用4根天线发射，信道质量又是多少？”。
• 功率域自适应（PD adaptation）：网络可以要求UE上报“如果基站满功率发射，信道质量是多少？”和“如果基站降3dB功率发射，信道质量是多少？”。

应用场景：当基站负载较低时，陈工的节能系统收到了UE上报的CSI，发现即使将发射天线从8根减少到4根，并且功率降低3dB，依然能满足当前用户的速率要求。系统随即做出决策，关闭一半的天线通道，并降低发射功率，从而实现了显著的节能效果。

5. 确保兼容性与平滑过渡

引入了如此激进的节能措施（如Cell DTX/DRX），一个必须考虑的问题是：网络中还存在大量不支持这些新功能的“老”手机（Legacy UE），它们该怎么办？如果一个Legacy UE尝试接入一个正在“深度睡眠”的小区，它会因为收不到预期的SSB而认为小区已关闭，从而导致接入失败。

Mechanism to prevent legacy UEs camping on cells adopting the Rel-18 NES techniques UEs incapable of cell DTX/DRX operation may attempt to access a cell configuring cell DTX/DRX. A new barring bit, optionally present in SIB1, was introduced to allow only UEs capable of cell DTX/DRX to access a cell that has enabled this technique.

Rel-18为此设计了巧妙的“隔离”机制：

• 专属“准入证”：对于一个开启了深度节能模式（如Cell DTX/DRX）的小区，gNB会在其广播的系统信息1（SIB1）中，设置一个特殊的“门禁”标志位（barring bit）。
• 新老有别：只有支持Rel-18节能特性的新型UE，才能识别并忽略这个标志位，正常接入。而所有的Legacy UE看到这个标志位后，会认为该小区“禁止接入”（Barred），从而自动去寻找其他正常工作的传统小区。

通过这个简单的“门禁”机制，实现了节能小区对新UE的“开放”和对老UE的“隔离”，确保了新技术引入的平滑性和网络的向后兼容性。

此外，规范还定义了增强的条件切换（CHO）和跨节点波束激活等机制，使得当一个小区决定进入或退出节能模式时，可以更快速地将小区内的用户平滑地切换到邻近的可用小区，进一步保障了用户体验。

总结

3GPP TR 21.918的7.2章节，为5G基站的节能降耗提供了一套精细、全面且可落地的技术“组合拳”。它从时间、频率、空间、功率等多个维度，系统性地改变了基站的工作方式，使其从一个“不计成本、永远在线”的广播塔，演进为一个能够感知业务、智能“呼吸”的绿色节点。

• Cell DTX/DRX机制，让基站实现了“潮汐式”的作息，是时间维度节能的核心。
• SSB-less SCell操作，让辅载波实现了“按需唤醒”，是频率维度节能的利器。
• 增强的CSI框架，让基站获得了动态调整天线和功率的“千里眼”，是空间/功率维度节能的基础。
• 兼容性保障机制，则为这些新技术的平滑部署扫清了障碍。

对于小林这样的研发工程师来说，这些深入协议底层的设计，是他们施展才华、用代码构建绿色未来的舞台。对于陈工这样的网络管理者来说，这些标准化的节能工具，则是他们应对能耗挑战、实现运营商可持续发展目标的强大武器。

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FAQ - 常见问题解答

Q1：Cell DTX/DRX（小区级节能）与我们熟知的UE侧的DRX（终端节能）有什么根本区别？ A1：根本区别在于节能的主体和目标不同。UE侧的DRX，其唯一目标是节省终端自身的电量。在此模式下，基站（gNB）是永远在线的，只是UE周期性地关闭其接收机“打盹”，以减少监听PDCCH的功耗。而Cell DTX/DRX，其主要目标是节省基站的能耗。在此模式的“休眠期”，是gNB关闭了其发射机（特别是高功耗的功放），进入了节能状态。UE也协同地在此期间不监听，从而实现了“网络-终端”双向节能。可以说，UE DRX是终端的“个人行为”，而Cell DTX/DRX是网络与终端之间的“集体约定”。

Q2：SSB-less SCell（无SSB的辅小区）是如何实现同步的？没有SSB不会导致UE“失联”吗？ A2：它通过“同步信息借用”的机制来实现。在一个载波聚合场景中，UE总是会维持与一个主小区（PCell）的连接，这个PCell会正常广播SSB。如果辅小区（SCell）与这个PCell是**同站址部署（co-located）**的，那么它们的时钟和时序参考是高度一致的。因此，UE可以利用从PCell获得的精确时序信息，通过一个已知的固定偏移，推算出SCell的时序。网络还会配置TRS（跟踪参考信号）等，帮助UE更精细地跟踪SCell的信道。所以，即使SCell不广播SSB，UE也并不会“失联”，因为它始终有一个可靠的“同步锚点”（PCell）。

Q3：新的CSI上报框架，要求UE同时上报多种“假设”场景下的信道质量，这不会大大增加UE的上报开销和计算复杂度吗？ A3：会的，但这是一种“必要的复杂性”，是为了实现更智能的网络节能。3GPP在设计时充分考虑了这个问题，并提供了多种机制来平衡开销和收益：1）按需配置：这种增强的CSI上报不是默认开启的，而是由网络根据需要（例如，当网络判断有节能潜力时）通过RRC信令为特定UE配置。2）灵活的报告内容：网络可以根据需要，只请求特定的“假设”信息，例如只关心“4天线 vs 8天线”的对比，而不关心功率降低。3）高效的编码：对新增的CSI信息采用了高效的差分或压缩编码方式，以尽可能减小上报的比特数。4）UE能力上报：UE会首先上报自己支持哪些增强的CSI计算和上报能力，网络只会配置UE能力范围内的任务。

Q4：基站进入Cell DTX/DRX的“休眠期”后，如果突然有一个新的用户想接入这个小区，该怎么办？ A4：这是一个关键问题，涉及到“睡眠深度”和“可接入性”的权衡。目前的Cell DTX/DRX机制主要针对RRC_CONNECTED（连接态）的用户。对于IDLE（空闲态）的用户，小区为了保证他们的随时接入，通常仍然需要周期性地广播SSB。因此，一种常见的节能策略是：当小区内没有任何连接态用户且空闲态用户也很少时（如深夜），基站可以进入更深度的睡眠，例如只保留最基本的SSB广播功能，并拉长SSB的广播周期（所谓的“On-demand SIB”或“Lean Carrier”概念）。而当小区内至少还有一个连接态用户时，就可以启用Cell DTX/DRX，与这个（或这些）用户约定“工作/休息”周期。

Q5：Rel-18的这些节能特性，对运营商的网络规划和优化工作，会带来哪些新的挑战？ A5：会带来新的挑战，主要是对网络智能化管理提出了更高要求。1）策略制定的复杂性：运维人员需要制定更精细的节能策略。例如，在什么时间、什么负载条件下开启Cell DTX/DRX？DRX的周期应该如何设置？哪些小区适合部署SSB-less？这些都需要基于大量的网络数据分析来决策。2）多小区协同：节能策略不再是单个小区的行为。例如，当一个小区进入深度睡眠时，需要确保其邻区的覆盖能够“接管”其边缘用户，这需要跨小区的覆盖和负载均衡协同优化。3）故障诊断的难度：用户投诉“网络差”，可能不再是简单的信号不好，而可能是因为节能策略配置不当，导致切换失败或唤醒延迟。这要求故障诊断系统能够将节能策略的日志与传统的网络KPI关联分析。总而言之，网络节能正在从“手动配置”走向“AI驱动的智能优化”。