Анализ совместного использования стратегий энергосбережения для устройств 5G с ограниченным функционалом

Недавно стандартизированный тип пользовательского устройства (ПУ) с ограниченным функционалом (Reduced Capability, RedCap) для систем 5G «новое радио» (New Radio, NR) поддерживает новые механизмы ограничения энергопотребления. Используя комбинацию методов сбережения энергии (Discontinuous Reception, DRX), сигнала пробуждения (Wake-Up Signal, WUS) и RRM-релаксации (Radio Resource Management relaxation), ПУ с поддержкой RedCap может обеспечить высокую энергоэффективность, при этом удовлетворяя требованиям к скорости для большого набора приложений. В статье исследуется влияние перечисленных механизмов на энергопотребление ПУ в сетях 5GNR. В качестве основных характеристик рассматриваются энергоэффективность и время полной разрядки батареи. Численные результаты показывают, что совмещение всех рассматриваемых механизмов энергосбережения позволяет увеличить время разрядки батареи на 15%-20%. Механизм WUS более эффективен по сравнению с RRM-релаксацией. При этом указанные выводы сохраняются для широкого диапазона плотностей блокаторов и интенсивностей поступления пакетов.

The recently standardized Reduced capability (RedCap) user equipment (UE) type for 5G systems, New Radio (NR), supports new mechanisms to limit power consumption. Using a combination of Discontinuous Reception (DRX), Wake-Up Signal (WUS), and Radio Resource Management (RRM) relaxation techniques, Red Capenabled UEs can provide high energy efficiency while meeting the speed requirements for a large set of applications. The present authors investigate the impact of the above mechanisms on the energy consumption of UEs in 5GNR networks. To this aim, the authors propose a mathematical model that captures the specifics of these mechanisms and environmental and deployment characteristics. Energy efficiency and battery life time are considered as the main characteristics. The numerical results demonstrate that combining all the considered energy saving mechanisms allows to improve the battery life time by 15%-20%. The WUS mechanism shows better performance as compared to the RRM relaxation. These conclusions hold for a wide range of input system parameters, including packet interarrival time and blockers density.