Das Radio Access Network (RAN) trägt erheblich zum Energieverbrauch von Mobilfunknetzen bei und macht etwa 67% des Energieverbrauchs in Basisstationen aus. Daher ist die Energieeffizienz ein zentrales Thema bei der Entwicklung von Open-RAN (O-RAN), das eine Schlüsselrolle in zukünftigen 6G-Netzen spielen wird. O-RAN bietet durch seine offenen Schnittstellen und disaggregierten Netzwerkelemente vielversprechende Potenziale zur Energieeinsparung. Die Kernidee besteht darin, ein flexibleres und dynamischeres Netzwerkmanagement zu ermöglichen, bei dem spezialisierte Anwendungen, sogenannte xApps/rApps, den Energieverbrauch optimieren, ohne die Dienstqualität zu beeinträchtigen.

Das Forschungsprojekt 5G-ECOnet untersucht, wie ein energieeffizienter Betrieb von O-RAN-basierten 5G-Campusnetzen realisiert werden kann. Zu den zentralen Fragestellungen gehören: Wie können Netzwerkelemente ein- oder ausgeschaltet werden, ohne die Dienstqualität zu beeinträchtigen? Und wie können KI/ML-Techniken eingesetzt werden, um die Leistung bei reduziertem Energieverbrauch zu optimieren?

Das Ergebnis des Projekts ist eine Energy Saving (ES)-xApp/rApp, die in enger Zusammenarbeit mit Partnern wie AiVader, Keysight Technologies, dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und exceeding-solutions entwickelt wurde. Ein End-to-End-Szenario wurde getestet, bei dem sowohl der Near-Real-Time RAN Intelligent Controller (Near-RT RIC) als auch der Non-RT RIC zum Einsatz kommen. Die Netzwerkelemente werden über ein Service Management und Orchestrierungs- (SMO) Framework verwaltet und orchestriert. Die entwickelte ES-xApp/rApp entspricht strikt den O-RAN-Spezifikationen und gewährleistet somit die Kompatibilität mit verschiedenen Open-Source- sowie kommerziellen RICs.

English: Energy Saving in 6G Networks - Energy Saving xApp/rApp for Open-RAN and 6G Networks

The Radio Access Network (RAN) contributes significantly to the energy consumption of mobile networks and accounts for around 67% of the energy consumption in base stations. Energy efficiency is therefore a key issue in the development of Open-RAN (O-RAN), which will play a key role in future 6G networks. With its open interfaces and disaggregated network elements, O-RAN offers promising potential for energy savings. The core idea is to enable more flexible and dynamic network management in which specialized applications, so-called xApps/rApps, optimize energy consumption without compromising quality of service.

The 5G-ECOnet research project is investigating how energy-efficient operation of O-RAN-based 5G campus networks can be realized. The central questions include: How can network elements be switched on or off without compromising the quality of service? And how can AI/ML techniques be used to optimize performance while reducing energy consumption?

The result of the project is an Energy Saving (ES)-xApp/rApp, which was developed in close collaboration with partners such as AiVader, Keysight Technologies, the Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS and exceeding-solutions. An end-to-end scenario was tested in which both the Near-Real-Time RAN Intelligent Controller (Near-RT RIC) and the Non-RT RIC are used. The network elements are managed and orchestrated via a service management and orchestration (SMO) framework. The developed ES-xApp/rApp strictly complies with the O-RAN specifications and thus ensures compatibility with various open source and commercial RICs.