【中移智库】2024面向5G-A6G的无线网节能技术研究报告_18页_684kb

报告摘要

随着我国“双碳”战略目标的推进，ICT产业面临节能减排的双重压力与机遇。5G作为新基建的重要组成部分，其节能降耗技术已成为行业关注的重点。本文从设备级、网元级、系统级三个维度出发，系统性地总结了中国移动在5G-A和未来6G无线网络节能技术方面的最新研究成果和发展趋势。

设备级节能主要通过硬件设计与算法优化实现，旨在提升入网设备的能效表现。

高效芯片：6G网络将融合通信、感知、AI和计算等多种能力，对芯片的高性能和低功耗要求更高。通过超高集成度的基带及数字中频芯片、模拟射频前端芯片，以及芯片架构改良，可显著降低基站整机功耗。加速器与CPU的结合将进一步提升处理效率与灵活性。
高效功放：功放是基站能耗的主要来源，占60%以上。针对不同频段（如100GHz以下、100-300GHz、300GHz-1THz），采用不同材料（如GaN、SiGe、InP）和架构（如Doherty、多级多路架构）进行优化，以提升功放效率。分级动态调压技术可实现不同负载下的自适应供电控制，提升功放效率。
动态调压技术：通过分级可变电压模式，实时跟踪基站业务量，实现功放效率的优化。

网元级节能通过时域、频域、空域、功率域等维度进行优化，实现网元业务流量与能效的精细匹配。

时域节能：
- 亚帧静默：在无数据发送时关闭功放等射频硬件，降低静态功耗，颗粒度为微秒级。
- 集中调度：将有效数据集中在部分下行亚帧进行调度，以增加连续关闭射频硬件的时长。帧内集中调度可实现符号级调度，对业务时延影响极小。
频域节能：
- 休眠技术：根据关闭深度不同，分为浅层、深度和极致休眠。极致休眠可通过业务感知实现按需唤醒，功耗可降至10W以内，唤醒时间控制在5分钟以内。
- 多载波聚合节能：通过三载波聚合（2.6G 100M+2.6G 60M+4.9G 100M）实现260M超大带宽，提升高速率业务体验。支持频段级节能，实现灵活关断增益。
空域节能：
- 通道静默：在中低负载场景下，关闭部分射频通道以降低功耗，时间颗粒度为秒级。TTI级通道静默可根据业务量变化实时调整通道状态，提升节能与业务变化的适配度。
功率域节能：
- 下行功率控制：根据终端的无线信道环境和业务需求，动态调整下行发射功率，实现无损降功率。未来6G可结合站间干扰和能耗，进一步优化发射功率。

系统级节能强调全网络协同与智能化管理，实现能源的全时空精准按需使用。

结构节能：
- 极简基站（C-RAN）：通过频率极简、设备极简和机房极简，降低空调和设备能耗。支持多频段/多制式协同，实现资源弹性匹配业务。
网络协同节能：
- 超蜂窝组网：高低频协同，通过低频覆盖广域，中高频处理数据，按需开启/关闭数据小区，实现能耗精准控制。
- 无蜂窝组网：以用户为中心，采用分布式接入点和集中处理单元，实现网络资源的灵活编排与高效利用。
- 多频融合组网：整合6GHz以下低频段、中频段、毫米波、太赫兹、可见光等资源，通过能效与业务承载能力的优化，制定用户接入与迁移策略。
智能化节能：
- 网元智能节能：基于AI技术，识别不同业务类型（如短视频、语音）和场景（如电力、工业控制），制定差异化调度策略，实现业务体验与节能的平衡。
- 网络智能节能：具备全域协同能力，通过话务模型、工参、MR等指标进行小区簇识别，结合区域联合自学习，生成匹配流量分布的最佳网络参数配置策略。