2024 全球6G技术大会 -10.0P 网络节能技术白皮书_final_20240409.docx

目录

1.前言 2

2.背景意义 2

3.性能指标 3

4.标准进展 3

5.网络节能关键技术 4

5.1网络架构层面 4

5.1.1空天地一体网络架构 4

5.1.2新型分布式无线网络架构 5

5.1.3无线智能云网络 7

5.2空口节能技术 8

5.2.1空域节能技术 8

5.2.2时域节能技术 10

5.2.3频域节能技术 11

5.2.4功率域节能技术 11

5.2.5空口新硬件 12

5.3新技术融合 13

5.3.1AI技术融合 13

5.3.26G空口新技术融合 15

5.4其他技术 16

6.总结与展望 18

7.参考文献 18

8.主要贡献单位 19

9.缩略语 20

1/21

2/21

1.前言

面向6G网络节能，本白皮书阐述其背景意义和面临的严峻挑战，简要介绍能耗性能指标和3GPP国际组织关于网络节能课题的标准进展，从网络架构、空口节能技术、新技术融合以及其他技术等层面，重点探讨网络节能关键技术方案。最后，总结白皮书主要内容及相关结论，并展望其未来发展趋势。

2.背景意义

随着全球经济和科技的飞速发展，能源问题日益突出。自2000年以来全球碳排放增速明显提升，随着空气中二氧化碳浓度的剧增，全球升温迅速，而气候变暖带来的风暴、热浪等极端天气将严重危害人类的生命财产安全。

在我国，双碳目标被纳入“十四五”规划建议，二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。双碳目标是全球应对气候变化的重要责任，也是行业和企业可持续发展的重要基石。就电信行业能耗情况来看，其碳排放是以电力购入的间接排放为主。在电信行业的能耗构成中，基站、通信机房和数据中心的能耗为主要占比，其节能最为关键。5G基站满载功耗约4G的3-4倍，尤其随着5G网络的正式商用，能耗增幅显著提高。

面向6G提出的6大典型场景和15个能力指标[1]，从智能、感知、泛在等多维度，对速率、容量、时延、定位、用户体验等提出更高要求，驱动6G向更高频点、更大带宽、更多算力演进，从而给6G网络能耗带来严峻挑战。

一、更高频点：6G毫米波基站的覆盖半径仅为5G3.5GHz基站的30%，

同时毫米波基站功放效率约为7-15%，具体数值取决于工艺，例如硅锗SiGe工艺为7%+，而氮化镓GaN工艺为15%+，仅为传统5G基站功放效率的1/7-1/3。因此，需要更高的能耗以支持6G毫米波基站功放正常工作。

二、更大带宽：大带宽、多天线是造成5G单站功耗增加的主要因素，5G单站功耗是4G的3-4倍。另外，按照带宽代际增长规律，预计6G带宽可达500MHz-1GHz。如果单位带宽发射功率保持不变，可推算6G基站发射功率将是5G的5倍以上，单站整体功耗将是5G的4倍以上。

三、更多算力：智慧内生是6G重要特征，常用AI（ArtificialIntelligence，人工智能）模型的复杂度从十几兆到上百G个模型参数。以ChatGPT为例，包含1750亿个模型参数，其模型训练使用了1万个V100GPU，据环球零碳研究中心粗略合算，电力消耗超168万度，按日访问100万用户测算，运行每天耗电约1.2万度。

3/21

6G新技术的创新发展，应以绿色节能为基本原则，提升系统能量效率，实施绿色生态运营模式。并将6G技术赋能千行百业，助力各行各业深入实践数字化转型，践行绿色发展战略，共同谱写人类命运共同体新篇章。

3.性能指标

能量效率是用于评估网络能耗的重要性能指标，从定义的角度出发，找到网络节能的有效手段。

关于能量效率的定义，学术研究中将其定义为单位能耗下所能传输的数据量，单位为比特/焦耳（bit/J）。若想提升能量效率，可以从传输的数据量和能耗两个角度出发，一方面，有效提升传输速率，另一方面，减少传输单位数据量所消耗的能量。

此外，ITU定义的传统5G网络能量效率，指的是与所提供的业务量相关的最小化无线接入网（RAN）能量消耗的空口技术能力[2]，包括两个方面：1）网络侧，指的是无线接入网在单位能耗下用户传输或接收的信息比特数；2）终端侧，指的是通信模块的单位能耗，单位均为比特/焦耳[3]。因此，要想提升网络能量效率，可以从网络和终端两个角度出发，双管齐下，以达到网络节能的目的。

考虑