Method, device, and system for intelligent energy management in wireless networks

Abstract

This disclosure relates generally to a method, device, and system for energy management in a wireless network. One method performed by a first network element may include at least one of: switching an energy supply mode for a second network element based on at least one of: an indication or request from the second network element; or an energy consumption characteristics of the second network element, wherein the energy supply mode comprises at least one of: an AC mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode; or determining at least one of: an energy harvesting strategy on how to harvest renewable energy; or a schedule of energy supply mode which specifies a target energy supply mode of the second network element for a future time duration.

Description

METHOD, DEVICE, AND SYSTEM FOR INTELLIGENT ENERGY MANAGEMENT IN WIRELESS NETWORKSTECHNICAL FIELD

[0001] This disclosure is directed generally to wireless communications, and particularly to a method, device, and system for intelligent energy management in a wireless network.BACKGROUND

[0002] To satisfy the demands of the unprecedented growth of mobile subscribers and large number of novel services, the wireless communication networks require continuous expansion, which leads to the continuous growth in the energy consumption. Controlling power consumption and reducing energy cost, and yet still being able to meet performance requirement are critical for developing and deploying a cost effective wireless communication network.SUMMARY

[0003] This disclosure is directed to a method, device, and system for intelligent energy management in a wireless network, such as 3G, 4G, 5G, or 6G wireless network. More specifically, the intelligent energy management includes energy supply management, as well as renewable energy utilization and harvesting.

[0004] In some embodiments, a method performed by a first network element is disclosed. The method may include at least one of:

[0005] switching an energy supply mode for a second network element based on at least one of: an indication or request from the second network element; or an energy consumption characteristic of the second network element, wherein the energy supply mode comprises at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode; or

[0006] determining at least one of: an energy harvesting strategy on how to harvest renewable energy; or a schedule of energy supply mode which specifies a target energy supply mode of the second network element for a future time duration, based on at least one of: the energy consumption characteristics of the second network element; or a current renewable energy status of the first network element.

[0007] In some embodiments, a method performed by a first network element is disclosed. The method may include: predicting an energy consumption for the first network element to obtain a predicted energy consumption information; and using a target energy supply mode for power supply, wherein the target energy supply mode is determined by the first network element or a second network element based at least in part on the predicted energy consumption information, and wherein the target energy supply mode comprises at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode.

[0008] In some embodiments, there is a network element or a network node comprising a processor and a memory, wherein the processor is configured to read code from the memory and implement any methods recited in any of the embodiments.

[0009] In some embodiments, a computer program product comprising a computer-readable program medium code stored thereupon, the code, when executed by a processor, causing the processor to implement any method recited in any of the embodiments.

[0010] The above embodiments and other aspects and alternatives of their implementations are described in greater detail in the drawings, the descriptions, and the claims below.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0011] FIG. 1 shows an example wireless communication network.

[0012] FIG. 2 shows an example network node, network element, or network controller.

[0013] FIG. 3 shows an exemplary deployment of Intelligent Energy Controller (IEC) and a base station.

[0014] FIG. 4 shows an exemplary flow chart for base station and IEC interact with an NRF for registering and discovering Network Function (NF) services.

[0015] FIG. 5 shows exemplary message flows for a base station initiated energy supply mode switch.

[0016] FIG. 6 shows exemplary message flows for interactions between a base station and an IEC to support energy management.DETAILED DESCRIPTION

[0017] Wireless Communication Network

[0018] FIG. 1 shows an exemplary wireless communication network 100 that includes a core network 110 and a radio access network (RAN) 120. The core network 110 further includes at least one Mobility Management Entity (MME) 112 and / or at least one Access and Mobility Management Function (AMF) . Other functions that may be included in the core network 110 are not shown in FIG. 1. The RAN 120 further includes multiple base stations, for example, base stations 122 and 124. The base stations may include at least one evolved NodeB (eNB) for 4G LTE, an enhanced LTE eNB (ng-eNB) , or a Next generation NodeB (gNB) for 5G New Radio (NR) , or any other type of signal transmitting / receiving device such as a UMTS NodeB. The eNB 122 communicates with the MME 112 via an S1 interface. Both the eNB 122 and gNB 124 may connect to the AMF 114 via an Ng interface. Each base station manages and supports at least one cell. For example, the base station gNB 124 may be configured to manage and support cell 1, cell 2, and cell 3.

[0019] The gNB 124 may include a central unit (CU) and at least one distributed unit (DU) . The CU and the DU may be co-located in a same location, or they may be split in different locations. The CU and the DU may be connected via an F1 interface. Alternatively, for an eNB which is capable of connecting to the 5G network, it may also be similarly divided into a CU and at least one DU, referred to as ng-eNB-CU and ng-eNB-DU, respectively. The ng-eNB-CU and the ng-eNB-DU may be connected via a W1 interface.

[0020] The wireless communication network 100 may include one or more tracking areas. A tracking area may include a set of cells managed by at least one base station. For example, tracking area 1 labeled as 140 includes cell 1, cell 2, and cell 3, and may further include more cells that may be managed by other base stations and not shown in FIG. 1. The wireless communication network 100 may also include at least one UE 160. The UE may select a cell among multiple cells supported by a base station to communication with the base station through Over the Air (OTA) radio communication interfaces and resources, and when the UE 160 travels in the wireless communication network 100, it may reselect a cell for communications. For example, the UE 160 may initially select cell 1 to communicate with base station 124, and it may then reselect cell 2 at certain later time point. The cell selection or reselection by the UE 160 may be based on wireless signal strength / quality in the various cells and other factors.

[0021] The wireless communication network 100 may be implemented as, for example, a 2G, 3G, 4G / LTE, or 5G cellular communication network. Correspondingly, the base stations 122 and 124 may be implemented as a 2G base station, a 3G NodeB, an LTE eNB, or a 5G NR gNB. The UE 160 may be implemented as mobile or fixed communication devices which are capable of accessing the wireless communication network 100. The UE 160 may include but is not limited to mobile phones, laptop computers, tablets, personal digital assistants, wearable devices, Internet of Things (IoT) devices, MTC / eMTC devices, distributed remote sensor devices, roadside assistant equipment, XR devices, and desktop computers. The UE 160 may also be generally referred to as a wireless communication device, or a wireless terminal. The UE 160 may support sidelink communication to another UE via a PC5 interface.

[0022] While the description below focuses on cellular wireless communication systems as shown in FIG. 1, the underlying principles are applicable to other types of wireless communication systems for paging wireless devices. These other wireless systems may include but are not limited to Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, and WiMax networks.

[0023] FIG. 2 shows an example of electronic device 200 to implement, for example, a network base station (e.g., a radio access network node) , a core network (CN) , a network element, a network node, a network controller, an Intelligent Energy Controller (IEC) , and / or an operation and maintenance (OAM) . Optionally in one implementation, the example electronic device 200 may include radio transmitting / receiving (Tx / Rx) circuitry 208 to transmit / receive communication with UEs and / or other base stations. Optionally in one implementation, the electronic device 200 may also include network interface circuitry 209 to communicate the base station with other base stations and / or a core network, e.g., optical or wireline interconnects, Ethernet, and / or other data transmission mediums / protocols. The electronic device 200 may optionally include an input / output (I / O) interface 206 to communicate with an operator or the like.

[0024] The electronic device 200 may also include system circuitry 204. System circuitry 204 may include processor (s) 221 and / or memory 222. Memory 222 may include an operating system 224, instructions 226, and parameters 228. Instructions 226 may be configured for the one or more of the processors 221 to perform the functions of the network node. The parameters 228 may include parameters to support execution of the instructions 226. For example, parameters may include network protocol settings, bandwidth parameters, radio frequency mapping assignments, and / or other parameters.

[0025] Renewable Energy Powering Wireless Network

[0026] To satisfy the demands of the unprecedented growth of mobile subscribers and large number of novel services, the wireless communication networks require continuous expansion, which also leads to the continuous growth in energy consumption. In recent years, use of renewable, green energy sources (such as solar panels or wind turbines) to power cellular networks is blooming rapidly to decrease carbon footprints. The renewable energy may include: solar energy, wind energy, ocean energy, geothermal energy, hydropower, bioenergy, etc. However, supplying renewable energy to wireless network, such as base station, or other network element faces various challenges. On the one hand, from a power consumption point of view, the number of users accessing the base station and the load of the base station fluctuate frequently, leading to fluctuating power supply demands. On the other hand, from a power supply point of view, the renewable energy supply may be instable, as it is often affected by natural conditions, such as weather and wind conditions. Effort is needed to minimize the usage of Alternating Current (AC) power and preventing the waste of renewable energy, while still meet the strict energy consumption requirements of the wireless network (e.g., base stations) . Another critical factor to consider is to protect energy storage devices for storing renewable energy from overflow due to over-charging. In this disclosure, AC power may specifically mean the AC power supplied by a power grid, compared with off-grid or stand-alone renewable energy supply. In some example implementations, AC power may further mean power supplied by a power grid using non-renewable energy source.

[0027] In this disclosure, various embodiments are described, aiming to enhance the efficiency of harvesting renewable energy, and supplying renewable energy to a wireless network including base stations or radio networks. Specifically, an Intelligent Energy Controller (IEC) is introduced, which acts as a central hub for adaptively making decisions on energy supply selection and switching, and renewable energy harvesting, based on multiple factors such as base station power consumption requirement (current and predicted) , energy storage device status, and renewable energy status.

[0028] SBI Interface

[0029] In a wireless network, such as a fifth generation (5G, or NR) network, or sixth generation (6G) network defined by 3GPP, a Service Based Architecture (SBA) is employed. SBA provides a cloud-native service framework in which network functionalities (e.g., authentication, mobility management, etc. ) are supported by Network Functions (NFs) , which include self-contained, software and / or hardware applications that can be run on commercial off-the-shelf hardware hosted by cloud infrastructure.

[0030] Under SBA, a Service-Based Interface (SBI) that uses Hypertext Transfer Protocol (HTTP) or HTTP / 2 may be employed as the communication protocol. The SBA is based on NFs, where one NF provides services to other NFs through the SBI. For example, one NF may request services from other NFs through the SBI interface, or provides services to other NFs through the SBI interface. The SBI interface has the advantage of flexible software customization. Under SBI, the NF interconnection is based on HTTP (HTTP / 2) , therefore no other specific protocol or interface needs to be introduced. This enables a more flexible way to develop and deploy new NF services and new type of NFs.

[0031] IEC for Energy Management in Wireless Network

[0032] In a wireless network, various power sources may be supplied to power various network elements such as base station. For example, the power sources may include AC power, which may be provided via a power grid; direct renewable energy, which is provided directly from the renewable energy source, without going through power grid and energy storage devices; and power supply from energy storage devices such as rechargeable battery, and capacitor.

[0033] In this disclosure, an Intelligent Energy Controller is introduced, to act as a central hub to manage power supply for network elements such as a base station. FIG. 3 illustrates an exemplary network architecture in which an IEC is deployed. As shown in FIG. 3, an IEC 310 is connected to a base station 320 via an SBI interface, and is used to manage power supply for the base station. Note that the base station 320 is used for illustration purpose, the IEC may also be used to manage other network elements in a wireless network. Exemplarily, the IEC may be implemented as an electronics device illustrated in FIG. 2.

[0034] In some example implementations, the IEC is connected to an energy storage device 312 and a renewable energy source 314. The IEC may control or manage them via control signals.

[0035] The energy storage device may include but are not limited to: rechargeable batteries designed to meet specific power and duration requirements, capacitors, thermal systems, mechanical system including flywheels and pumped hydroelectric facilities, and devices using other emerging technologies, such as compressed air, superconducting magnets, underground pumped storage, and hydrogen storage.

[0036] The renewable energy source may include: solar energy, wind energy, geothermal energy, hydropower, ocean energy, and bioenergy.

[0037] The renewable energy source may serve various purposes. It may be used to charge the energy storage device, or it may serve as a direct renewable energy (i.e., without going through a power grid) that powers the base station. The energy produced by the renewable energy source may also be harvested to, for example, an energy storage pool (energy storage bank) which is not shown in FIG. 3.

[0038] The IEC may collect status information from the energy storage device. For example, IEC may query the energy storage device to retrieve capacity information, such as total capacity of the energy storage device, available energy that can be provided by the energy storage device, etc.

[0039] The IEC may also collect status information from the renewable energy source. For example, IEC may query the renewable energy source to acquire a current available energy output of the renewable energy source, or a predicted available energy output for one or more future time periods.

[0040] The IEC may also collect power consumption statistics information from the base station. For example, based on historical statistics information, the base station is able to predict its power consumption for one or more future time periods, and may report such predicted information to the IEC.

[0041] With all the information from the energy storage device, the renewable energy source, and the base station, the IEC may dynamically make various decisions to optimize energy management policy, such that renewable energy is used to a maximum extent, and the usage of AC power is minimized. For example, if the renewable energy source can provide abundant energy that can meet the power consumption demand of the base  station (based on base station power consumption statistics information) , the IEC may select the renewable energy source to power the base station directly (e.g., without going through power grid) . IF, after powering the base station, there is still excess energy produced by the renewable energy source, the IEC may decide to harvest the excessive energy to an energy storage pool, and / or use the excessive energy to charge the energy storage device. The IEC may also coordinate the effort for charging the energy storage device. For example, if the available capacity of the energy storage device is below a threshold, the IEC may facilitate using the renewable energy source to charge the energy storage device. For another example, if there is no enough power supply from either the renewable energy source or the energy storage device, the IEC may select AC power to as power supply for the base station.

[0042] It is also possible that the base station takes the role to make decision to switch power source. For example, the base station may acquire energy supply information including energy storage device status information and renewable energy source status information, and determine a power source based on these acquired information, together with the power consumption prediction by the base station.

[0043] In some example implementations, the energy storage device 312 may be local to the IEC. That is, the energy storage device and the IEC are located in the same physical location, and the energy storage device may be locally attached to the IEC. Based on design requirement and / or practical need, the energy storage device may be an integrated component of the IEC (i.e., the energy storage device is also part of the IEC) . Or the energy storage device may be a standalone component, and is attached to the IEC via a predefined interface.

[0044] In some example implementations, the IEC may be co-located with the base station. For example, a base station may be physically located in a cell site, and the IEC may be allocated in the same cell site.

[0045] In some example implementations, the action of power source switch for the base station is done by the IEC, which may be transparent to the base station. In this case, the IEC execute the power source switch directly.

[0046] In some example implementations, the IEC merely makes the decision that a power source switch is required, and issues an instruction to the base station, to let the base station execute the power source switch.

[0047] In this disclosure, the IEC may provide or host a Network Function (NF) service of energy management. The energy management may include energy supply selection and scheduling (for network elements) , renewable energy harvesting management, energy consumption analysis and prediction, etc.

[0048] In this disclosure, a base station (or another network element) may provide NF service such as energy consumption information exposure. For example, the base station may report real-time energy consumption information, and / or predicted energy consumption information.

[0049] Embodiment 1: Base Station NF and IEC NF Registration and Discovery

[0050] In this disclosure, an IEC may be co-located with a base station. For example, the IEC may be co-located with the base station in a cell site hosting the base station. The IEC is not only responsible for managing the energy harvested from one or more renewable energy generators, such as solar panels or wind turbines, that may be co-deployed with the BS, but is also responsible for managing energy supply to BS. The generated  renewable energy may be stored into an energy storage device (e.g., rechargeable battery) co-located with the BS, directly supplied to the base station, or harvested to a energy storage pool.

[0051] In this embodiment, a base station may register its NF service of energy consumption information exposure in a Network Repository Function (NRF) via the Service Based Interface (SBI) . Meanwhile, an IEC may register its NF service such as energy management in the NRF via the SBI interface. The energy management NF service aims to supply energy to the base station or other network element, fulfilling power consumption requirement of the base station and other network element, while minimizing AC power utilization, maximizing renewable energy utilization, and avoiding / minimizing renewable energy waste (this is particularly important when the energy storage device for renewable energy is at risk of overflow) . After the base station and the IEC register their respective NF services, they can discover each other via the NRF.

[0052] FIG. 4 illustrates an exemplary message flow and network elements interaction according to this embodiment. An exemplary method may include a portion or all of the following steps.

[0053] Step 1: The base station may send an NF register request message to the NRF via, for example, the SBI interface using HTTP (HTTP / 2) , to register its energy consumption information exposure NF in the NRF. The NF register request message may include NF profile parameters, the NF profile parameters may indicate the NF service of energy consumption information exposure is supported by the base station.

[0054] Step 2: Upon receiving the NF register request message, the NRF stores the received the NF profile parameters in the NRF, and registers the corresponding customer NF service (e.g., energy consumption information exposure) provided by the base station. The NRF sends a response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the base station, to inform the NF registration is successful.

[0055] Step 3: The IEC sends an NF register request message to the NRF via, for example, the SBI interface using HTTP (HTTP / 2) , to register its energy management NF service in the NRF. the NF register request message may include NF profile parameters, which indicates at least one of the following services is supported:

[0056] · A service to switch energy supply mode. In this disclosure, the energy supply mode may include at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode (such as a battery mode) . The IEC is able to switch power supply mode for a base station.

[0057] · A service to expose renewable energy information, the renewable energy information may include at least one of: a status of energy storage device (e.g., a battery) , or a direct renewable energy supply capability. Energy supply capability may be specified for one or more time unit, and the time unit may include, for example, a minute, 10 minutes, an hour, a half day, a day, etc. Energy supply capability may also be specified for a future time period. For example, it may be specified for every minute, every 10 minutes, every hour, every half day, for one or more next days.

[0058] In this disclosure, the energy storage device may include but are not limited to: rechargeable batteries designed to meet specific power and duration requirements, capacitors, thermal systems, mechanical system including flywheels and pumped hydroelectric facilities, and devices using other emerging technologies, such as compressed air, superconducting magnets, underground pumped storage, and hydrogen storage.

[0059] Step 4: Upon receiving the NF register request message, the NRF stores the received the NF profile parameters in the NRF, and registers the corresponding customer NF service (e.g., energy management) provided by the IEC. The NRF sends a response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the IEC, to inform the NF registration with the NRF is successful.

[0060] Step 5: Till this step, both the base station and the IEC have registered their respective NF services with the NRF. In this step, the base station may attempt to find an IEC which may provide energy management service for it.

[0061] The base station sends a NF discovery request message (e.g., an SBI message over HTTP) to the NRF to discover an NF that may provide the energy management service. The NF discovery request message may include at least one of following discovering parameters:

[0062] · A type of the to-be-discovered NF (also referred to as the target NF) . For example, the type may be set to “power management” , “energy supply” , etc.

[0063] · An identifier of the base station, to indicate the base station to be served. In some example implementations, there may be multiple IECs registered in the NRF, each IEC may serve a list of base stations, or each IEC may have policy regulating which base station (s) it may serve. Therefore, the NRF may lookup an IEC based on the identifier of the base station.

[0064] · A geographical area information indicating an area where the to-be-discovered power management NF is located.

[0065] Step 6: Upon receiving the NF discovery request message, the NRF sends a response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the BS, including at least one discovered power management NF instance. That is, one or more discovered IECs may be returned by the NRF to the base station.

[0066] Step 7: The IEC may attempt to find an NF that provides energy consumption information exposure function. Specifically, the IEC sends an NF discovery request message (e.g., an SBI message over HTTP) to the NRF, to discover the energy consumption information exposure NF in the NRF. The NF discovery request message may include at least one of following discovering parameters:

[0067] · A type of the to-be-discovered NF (also referred to as the target NF) . For example, the type may be set to “energy consumption information exposure” .

[0068] · An identifier of the base station, to indicate 1) that the energy consumption information exposure NF service is provided by the base station indicated by the identifier; or 2) that the energy consumption information exposure NF instance is hosted by the base station.

[0069] · A geographical area information indicating an area where the to-be-discovered energy consumption information exposure NF is located.

[0070] Step 8: Upon receiving the NF discovery request message in step 7, the NRF sends a response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the IEC, including at least one discovered energy consumption information exposure NF instance.

[0071] Note that steps 5-6, and steps 7-8 may be performed in parallel. Steps 5-6 need to be performed only if the base station desires to discover the IEC NF instance. Similarly, steps 7-8 need to be performed only if  the IEC desires to discover the energy consumption information exposure NF instance. Therefore, all step 5-8 may be performed; or only steps 5-6 may be performed; or only steps 7-8 may be performed.

[0072] Note that steps 1-2, and steps 3-4 may be performed in parallel. Steps 1-2need to be performed only if the base station desires to register energy consumption information exposure NF service with the NRF. Similarly, steps 3-4 need to be performed only if the IEC desires to register power management NF service with the NRF. Therefore, all step 1-4 may be performed; or only steps 1-2 may be performed; or only steps 3-4 may be performed.

[0073] Embodiment 2: Base Station Initiates Changing Energy Supply Mode

[0074] In this embodiment, the base station and the IEC have already registered their respective NF service with the NRF, and have discovered the target NFs as described in embodiment 1.

[0075] In wireless communication network, it is important to minimize the AC power usage, prevent the waste of renewable energy, and prevent the energy storage devices from overflowing. In this embodiment, a base station, based on its energy consumption prediction or estimation, may make a decision to switch the source of its energy supply mode (or power supply mode) . The energy supply mode may include at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode. In some example implementations, the base station may also refer to power supply information and prediction which is reported by the IEC. Such report from IEC may be triggered by the base station, or may be sent by the IEC periodically.

[0076] FIG. 5 illustrates an exemplary message flow and network elements interaction according to this embodiment. An exemplary method may include a portion or all of the following steps.

[0077] Step 1: Based on the collected historical measured energy consumption information, cell load of the base station, the BS may determine or predict energy consumption characteristics or energy consumption requirement. The energy consumption characteristics may include predicted energy consumption information which may include at least one of:

[0078] · A predicted energy consumption for a future period of time; or

[0079] · A list of energy consumption predictions, each energy consumption prediction in the list of energy consumption predictions corresponding to a different future period of time.

[0080] The predicted energy consumption information may be represented by a predicted average energy consumption rate that is an average energy consumption in a unit of time, such as a kilowatt hour (kWh) .

[0081] The prediction may be based on a pre-built mathematical model. The base station may also use AI / ML (Artificial Intelligence / Machine learning) technologies to predict the energy consumption information. The predicted energy consumption may represent the predicted average energy consumption rate for at lease one time duration in the future, and the energy consumption rate is a quantity of energy used in a specified unit of time, such as a kilowatt hour (kWh) etc. The unit of time may have different granularities, such as 1 minute, 10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, etc.

[0082] Step 2: The base station may further send an energy status request message (e.g., an SBI message over HTTP)  to the IEC, to request the status of renewable energy that is associated with, or managed by, the IEC.

[0083] In some example implementations, the energy status request message may carry configuration information to configure how the IEC report energy status. For example, a report periodicity may be set, such that the IEC will report energy status periodically. Or various triggering conditions may be set, such that when one or more condition is satisfied, it triggers the IEC to report energy status.

[0084] Step 3: Upon receiving the energy status request message, the IEC sends a response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the base station. The response message may include renewable energy status information. The renewable energy status information may include at least one of the following:

[0085] · A capability of one or more energy storage devices associated with, or managed by, the IEC. The unit for the capacity may include kiloWatt (kW) , and the like.

[0086] · A current stored energy quantity in the one or more energy storage devices. The unit for the energy quantity may include kW, and the like.

[0087] · A current stored energy in the one or more energy storage devices represented as a percentage of the capability of the one or more power storage devices.

[0088] · A direct renewable energy supply capability in a unit of time. The direct renewable energy supply capability may be measured as kilowatt-hour (kWh) . The direct renewable energy supply capability may be a current view from the IEC, or a predicted view from the IEC.

[0089] · A current energy supply mode which may include at least one of: an AC power mode, a direct renewable energy mode; or an energy storage device mode (e.g., battery mode) . As the name suggest, in the AC power mode, the base station is powered by AC power; in the direct renewable energy mode, the base station is powered by direct renewable energy which does not go through an energy storage device; in the energy storage device mode, the base station is powered by the energy storage device such as a battery, or a battery pool.

[0090] Step 4: The base station may decide whether to switch the energy supply mode based on the predicted energy consumption information (of the base station) and the received renewable energy status information from the IEC.

[0091] For example, if the current stored energy quantity or the stored energy percentage is higher than a predefined or predetermined threshold, the BS decides to use energy storage device mode, to avoid energy storage device charging overflow (e.g., battery charging overflow) .

[0092] For another example, if the current direct renewable energy supply capability is higher than a predefined or predetermined threshold, and is able to satisfy the predicted energy consumption and / or the current energy consumption requirement of the base station, the base station may decide to use direct renewable energy mode. In this case, only the excess renewable energy that surpasses the power supply demand of the base station will be stored in the energy storage device.

[0093] For yet another example, if the current stored energy quantity or the stored energy percentage is lower than a predefined or predetermined threshold, the BS may decide to use AC mode, whereas the renewable energy generated is stored in the energy storage device (e.g., renewable energy generated is used to charge the battery) .

[0094] If the BS decides that a new energy supply mode is desirable, the BS may send an energy mode switch request message (e.g., an SBI message over HTTP) to the ICE, to request switching to the desired energy supply mode for the BS. The energy mode switch request message may include the decided energy supply mode, e.g., AC mode, direct renewable energy mode, or energy storage device mode.

[0095] Step 5: Upon receiving the energy mode switch request message, the IEC may switch the energy supply mode according to the received energy supply mode.

[0096] Step 6: The IEC may send an energy mode switch response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the BS, to indicate whether switch to the requested energy mode is successfully or not.

[0097] Embodiment 3: IEC Decides Energy Supply Strategy

[0098] In this embodiment, the base station and the IEC have already registered their respective NF service with the NRF, and have discovered the target NFs as described in embodiment 1. The IEC acts as a central hub for 1) collecting energy consumption information from the base station; 2) optimizing energy supply strategy for the base station, and 3) optimizing renewable energy harvesting strategy. Under the coordination of the IEC, the usage of renewable energy is maximized and the usage of AC power (based on non-renewable source) is minimized. The IEC also ensure that the energy storage device will not be overcharged.

[0099] FIG. 6 illustrates an exemplary message flow and network elements interaction according to this embodiment. An exemplary method may include a portion or all of the following steps.

[0100] Step 1: Based on the collected historical measured energy consumption information, cell load of the base station, the BS may determine or predict energy consumption characteristics or energy consumption requirement. Details on the energy consumption characteristics may be found in embodiment 2 and are skipped here.

[0101] The prediction may be based on a pre-built mathematical model. The base station may also use AI / ML (Artificial Intelligence / Machine learning) technologies to predict the energy consumption information based on historical power consumption data and / or current power consumption data. The predicted energy consumption may represent the predicted average energy consumption rate for at lease one time duration in the future, and the energy consumption rate is a quantity of energy used in a specified unit of time, such as a kilowatt hour (kWh) etc. The unit of time may have different granularities, such as 1 minute, 10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, etc.

[0102] Step 2: The IEC sends an energy consumption information request message (e.g., an SBI message over HTTP) to the BS, to request BS to expose (i.e., report) the predicted energy consumption information to it.

[0103] Step 3: Upon receiving the energy consumption information request message, the BS sends a response message (e.g., an SBI message over HTTP) to the IEC. The response message may carry energy consumption characteristics of the base station. Exemplarily, the energy consumption characteristics may include the predicted energy consumption information as determined by the base station in step 1.

[0104] The predicted energy consumption information may be in the form of a predicted average energy consumption rate, representing an average energy consumption in a unit of time, and may include at least one of:

[0105] · A predicted energy consumption for a future period of time; or

[0106] · A list of energy consumption predictions, each energy consumption prediction in the list of energy consumption predictions corresponding to a different future period of time.

[0107] The energy consumption rate may include a quantity of energy used in a specified unit of time, such as a kWh.

[0108] Step 4: Upon receiving the energy consumption information response message, the IEC may make a few decisions for energy management. Based on the received energy consumption information, and the current renewable energy status, the energy storage device status collected by the IEC, the IEC may decide whether the energy supply mode needs to be switched. The IEC may further formulate an energy harvesting strategy for harvesting the renewable energy. The details are described below.

[0109] The IEC may decide to switch the current energy supply mode. For example, if the current stored energy quantity or the stored energy percentage (i.e., stored energy quantity divided by the total capacity of the energy storage device) is higher than a threshold, the IEC may decide to use energy storage device mode (e.g., batter mode) , to avoid battery charging overflow. If the current direct renewable energy supply capability is higher than a threshold, and can meet the power consumption requirement of the base station, the IEC may decide to use direct renewable energy supply mode, and only the excess renewable energy that surpasses the demand of the base station will be stored in the battery. Note that power consumption requirement of the base station may be determined based on the predicted energy consumption and / or the current energy consumption of the base station. If the current stored energy quantity or the stored energy percentage is lower a threshold, the BS may decide to use AC mode, and the renewable energy generated is stored in the energy storage device.

[0110] The IEC may formulate an energy supply schedule which specifies what energy supply mode to use for each particular future time periods. For example, from 2AM to 4AM, the cell load of the base station is low and so is the energy demand, the energy supply schedule may specify the energy supply mode to be energy storage device mode; from 4AM to 10AM, the energy storage device is drained, the energy supply mode may be set to AC mode; from 10AM to 2PM, there is abundant renewable energy supply due to strong sun shine and / or wind, the energy supply mode may be set to direct renewable energy mode.

[0111] The IEC may also formulate a renewable energy harvesting strategy, to harvest (transmit) a specified amount of renewable energy to an energy storage pool / bank. For example, when there is amble support of renewable energy that can meet the power consumption demand of the base station and can fully charge the local energy storage device (e.g., co-located with the base station) , to prevent the local energy storage device from charging overflow and waste of renewable energy, it is beneficial to harvest the redundant renewable energy to a centrally deployed energy storage pool.

[0112] A method according to embodiments in this disclosure includes at least one of following steps: step 1: switching an energy supply mode for a second network element based on at least one of: an indication or request from the second network element; or an energy consumption characteristics of the second network element, wherein the energy supply mode comprises at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode; or step 2, determining at least one of: an energy harvesting  strategy on how to harvest renewable energy; or a schedule of energy supply mode which specifies a target energy supply mode of the second network element for a future time duration, based on at least one of: the energy consumption characteristics of the second network element; or a current renewable energy status of the first network element.

[0113] In any portion or combination of the implementations above, the first network element is co-located with the second network element in a same physical location comprising a cell site.

[0114] In any portion or combination of the implementations above, the energy consumption characteristics of the second network element comprises a predicted energy consumption information which comprises at least one of: an energy consumption prediction for a future period of time; or a list of energy consumption predictions, each energy consumption prediction in the list of energy consumption predictions corresponding to a different future period of time.

[0115] In any portion or combination of the implementations above, the first network element comprises an Intelligent Energy Controller (IEC) , and the second network element comprises at least one of: a base station, or a core network element.

[0116] In this disclosure, various embodiments are described aiming to address energy management issues for a network element such as a base station. The embodiments are for exemplary purpose only and various embodiments may be combined, to form a combined embodiment. For example, embodiment 1 for NF registration and discovery may be combined with embodiments 2 and 3, so a base station and an IEC may discover each other and benefit from the services provided from each other. Embodiments 2 and 3 may also be combined, such that both the IEC and the base station may make decisions to switch energy supply for a base station. Additionally, based on practical need, the embodiment described in this disclosure may be split to form a sub-embodiment, therefore, not all steps in an embodiment are required.

[0117] The description and accompanying drawings above provide specific example embodiments and implementations. The described subject matter may, however, be embodied in a variety of different forms and, therefore, covered or claimed subject matter is intended to be construed as not being limited to any example embodiments set forth herein. A reasonably broad scope for claimed or covered subject matter is intended. Among other things, for example, subject matter may be embodied as methods, devices, components, systems, or non-transitory computer-readable media for storing computer codes. Accordingly, embodiments may, for example, take the form of hardware, software, firmware, storage media or any combination thereof. For example, the method embodiments described above may be implemented by components, devices, or systems including memory and processors by executing computer codes stored in the memory.

[0118] Throughout the specification and claims, terms may have nuanced meanings suggested or implied in context beyond an explicitly stated meaning. Likewise, the phrase “in one embodiment / implementation” as used herein does not necessarily refer to the same embodiment and the phrase “in another embodiment / implementation” as used herein does not necessarily refer to a different embodiment. It is intended, for example, that claimed subject matter includes combinations of example embodiments in whole or in part.

[0119] In general, terminology may be understood at least in part from usage in context. For example, terms, such as “and” , “or” , or “and / or, ” as used herein may include a variety of meanings that may depend at least in part on the context in which such terms are used. Typically, “or” if used to associate a list, such as A, B or C, is intended to mean A, B, and C, here used in the inclusive sense, as well as A, B or C, here used in the exclusive sense. In addition, the term “one or more” as used herein, depending at least in part upon context, may be used to describe any feature, structure, or characteristic in a singular sense or may be used to describe combinations of features, structures or characteristics in a plural sense. Similarly, terms, such as “a, ” “an, ” or “the, ” may be understood to convey a singular usage or to convey a plural usage, depending at least in part upon context. In addition, the term “based on” may be understood as not necessarily intended to convey an exclusive set of factors and may, instead, allow for the existence of additional factors not necessarily expressly described, again, depending at least in part on context.

[0120] Reference throughout this specification to features, advantages, or similar language does not imply that all of the features and advantages that may be realized with the present solution should be or are included in any single implementation thereof. Rather, language referring to the features and advantages is understood to mean that a specific feature, advantage, or characteristic described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment of the present solution. Thus, discussions of the features and advantages, and similar language, throughout the specification may, but do not necessarily, refer to the same embodiment.

[0121] Furthermore, the described features, advantages and characteristics of the present solution may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. One of ordinary skill in the relevant art will recognize, in light of the description herein, that the present solution may be practiced without one or more of the specific features or advantages of a particular embodiment. In other instances, additional features and advantages may be recognized in certain embodiments that may not be present in all embodiments of the present solution.

Claims

1.A method for wireless communication, performed by a first network element, the method comprising performing at least one of:switching an energy supply mode for a second network element based on at least one of:an indication or request from the second network element; oran energy consumption characteristics of the second network element,wherein the energy supply mode comprises at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode; ordetermining at least one of: an energy harvesting strategy on how to harvest renewable energy; or a schedule of energy supply mode which specifies a target energy supply mode of the second network element for a future time duration, based on at least one of:the energy consumption characteristics of the second network element; ora current renewable energy status of the first network element.2.The method of claim 1, wherein the energy harvesting strategy specified an amount of renewable energy to be harvested to a target energy storage pool.3.The method of claim 2, wherein the amount of renewable energy to be harvested is associated with redundant renewable energy.4.The method of claim 1, wherein the first network element is co-located with the second network element in a same physical location comprising a cell site.5.The method of claim 1, wherein the energy consumption characteristics of the second network element comprises a predicted energy consumption information which comprises at least one of:an energy consumption prediction for a future period of time; ora list of energy consumption predictions, each energy consumption prediction in the list of energy consumption predictions corresponding to a different future period of time.6.The method of claim 5, wherein the energy consumption prediction comprises a predicted average energy consumption rate which represent an average quantity of energy used in a unit of time.7.The method of claim 1, wherein the first network element communicates with the second network element via a Service Based Interface (SBI) .8.The method of claim 1, wherein the first network element comprises an Intelligent Energy Controller (IEC) , and the second network element comprises at least one of: a base station, or a core network element.9.The method of any one of claims 1-8, further comprising:receiving, from the second network element, a first message requesting a renewable energy status information of the first network element; andtransmitting, to the second network element, a second message carrying the renewable energy status information, wherein the renewable energy status information comprises at least one of:a capability of one or more energy storage devices associated with or managed by the first network element;a current stored energy quantity in the one or more energy storage devices;a current stored energy in the one or more energy storage devices represented as a percentage of a capability of the one or more energy storage devices;a current direct renewable energy supply capability in a unit of time;a current energy supply mode comprising at least one of: an AC power mode, a direct renewable energy mode; or an energy storage device mode.10.The method of any one of claims 1-8, further comprising:receiving, from the second network element, a third message requesting to switch the energy supply mode, wherein the third message is indicative of a target energy supply mode; andswitching the energy supply mode to the target energy supply mode.11.The method of claim 10, wherein the target energy supply mode is determined by the second network element based on at least one of:a predicted energy consumption information of the second network element; ora renewable energy status information of the first network element, wherein the renewable energy status information comprises at least one of:a capability of one or more energy storage devices associated with or managed by the first network element;a current stored energy quantity in the one or more energy storage devices;a current stored energy in the one or more energy storage devices represented as a percentage of a capability of the one or more energy storage devices;a current direct renewable energy supply capability in a unit of time;a current energy supply mode comprising at least one of: an AC power mode, a direct renewable energy mode; or an energy storage device mode.12.The method of any one of claims 1-8, further comprising:transmitting, to the second network element, a fourth message requesting a predicted energy consumption information of the second network element; andreceiving, from the second network element, a fifth message as a response to the fourth message carrying the predicted energy consumption information of the second network element.13.The method of any one of claims 1-8, further comprising:determining at least one of: a renewable energy harvesting strategy; a target energy supple mode for the second network element to switch to; or an energy supply schedule, based on at least one of: a predicted energy consumption information of the second network element; or a current renewable energy status of the first network element, wherein:the renewable energy harvesting strategy specifies an amount of renewable energy to be harvested to an energy storage pool; andthe energy supply schedule specifies an energy supply mode to be used in a future time period.14.The method of any one of claims 1-8, further comprising:transmitting, to a Network Repository Function (NRF) , a sixth message to register the first network element in the NRF, the sixth message carrying Network Function (NF) profile parameters of the first network element, and the NF profile parameters indicating least one of the following services is supported:a service to switch energy supply mode; ora service to expose renewable energy information, the renewable energy information comprising at least one of: a status of energy storage device, or a direct renewable energy supply capability.15.The method of claim 14, wherein the sixth message comprises an NF register request message and is sent via an SBI interface.16.The method of any one of claims 1-8, further comprising:transmitting, to an NRF, an NF discovery request message to discover a target energy consumption information exposure NF, the NF discovery request message carrying at least one of the following parameters:an NF type indicating that a type of the target energy consumption information exposure NF is for energy consumption information exposure;an identifier of the second network element providing the target energy consumption information exposure NF; ora geographical area information indicating an area where the target energy consumption information exposure NF is located.17.A method for wireless communication, performed by a first network element, the method comprising performing at least one of:predicting an energy consumption for the first network element to obtain a predicted energy consumption information; andusing a target energy supply mode for power supply, wherein the target energy supply mode is determined by the first network element or a second network element based at least in part on the predicted energy consumption information, and wherein the target energy supply mode comprises at least one of: an Alternate Current (AC) mode, a direct renewable energy mode, or an energy storage device mode.18.The method of claim 17, wherein predicting the energy consumption comprises:predicting, using a mathematical model or an AI / ML (Artificial Intelligence  / Machine Learning) model, and based on historical energy consumption information of the first network element, to obtain the predicted energy consumption information of the first network element.19.The method of claim 18, wherein the predicted energy consumption information comprises at least one of:an energy consumption prediction for a future period of time; ora list of energy consumption predictions, each energy consumption prediction in the list of energy consumption predictions corresponding to a different future period of time.20.The method of claim 19, wherein the energy consumption prediction comprises a predicted average energy consumption rate which represent an average quantity of energy used in a unit of time.21.The method of claim 17, wherein the first network element is co-located with the second network element in a same physical location comprising a cell site.22.The method of claim 17, wherein the first network element communicates with the second network element via a Service Based Interface (SBI) .23.The method of claim 17, wherein the first network element comprises at least one of: a base station, or a core network element, and wherein the second network element comprises an Intelligent Energy Controller (IEC) .24.The method of claim 17, wherein:the first network element provides a Network Function (NF) service of exposing the predicted energy consumption information;the second network element provides a NF service of energy management; andthe NF service of energy management comprises at least one of:a service to switch energy supply mode for other network elements; ora service to expose renewable energy information, the renewable energy information comprising at least one of: a status of an energy storage device associated with or managed by the second network element, or a direct renewable energy supply capability.25.The method of any one of claims 17-24, further comprising:transmitting, to the second network element, a second message requesting a renewable energy status information of the second network element; andreceiving, from the second network element, a third message carrying the renewable energy status information, wherein the renewable energy status information comprises at least one of:a capability of one or more energy storage devices associated with or managed by the IEC;a current stored energy quantity in the one or more energy storage devices;a current stored energy in the one or more energy storage devices represented as a percentage of a capability of the one or more energy storage devices;a current direct renewable energy supply capability in a unit of time;a current energy supply mode comprising at least one of: an AC power mode, a direct renewable energy mode; or an energy storage device mode.26.The method of claim 25, further comprising:determining, based on at least one of: the predicted energy consumption information; or the renewable energy status information of the second network element, the target energy supply mode; andtransmitting, to the second network element, a fourth message requesting to switch to the target energy supply mode.27.The method of any one of claims 17-24, further comprising:receiving, from the second network element, a fifth message requesting a predicted energy consumption information of the first network element; andtransmitting, to the second network element, a sixth message as a response to the fifth message, the sixth message carrying the predicted energy consumption information.28.The method of any one of claims 17-24, further comprising:transmitting, to a Network Repository Function (NRF) , a seventh message to register a Network Function (NF) service provided by the first network element in the NRF, the seventh message carrying NF profile parameters of the NF service, and the NF profile parameters indicating a service to expose the predicted energy consumption information is supported.29.The method of claim 28, wherein the seventh message comprises an NF register request message and is sent via an SBI interface.30.The method of any one of claims 17-24, further comprising:transmitting, to an NRF, an NF discovery request message to discover a target energy management NF, the NF discovery request message carrying at least one of the following parameters:an NF type indicating that a type of the target energy management NF is for energy management;an identifier of the first network element; ora geographical area information indicating an area where the target energy management NF is located.31.A device for wireless communication comprising a memory for storing computer instructions and a processor in communication with the memory, wherein, when the processor executes the computer instructions, the processor is configured to implement a method in any one of claims 1-30.32.A computer program product comprising a non-transitory computer-readable program medium with computer code stored thereupon, the computer code, when executed by one or more processors, causing the one or more processors to implement a method of any one of claims 1-30.

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