2024面向5G-A6G的无线网节能技术研究报告-中移智库

报告摘要

随着5G-A和6G网络的发展，无线网络面临更高的能耗和运营挑战。本文从设备级、网元级、系统级三个层面，系统性地介绍了无线网节能技术的研究成果和发展趋势，旨在构建更绿色、更智能、更高效的无线网络。

高效芯片：通过超高集成度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（如引入加速器），提升处理效率与灵活性，降低整机功耗。
高效功放：
- 材料选择：100GHz以下使用氮化镓(GaN)，100-300GHz使用锗化硅(SiGe)，300GHz-1THz使用磷化铟(InP)。
- 架构演进：从单一Doherty架构向多级Doherty架构和多类型架构并存发展，采用小管芯、按需自适应开启等技术提升功放效率。
- 算法优化：引入分级动态调压技术，实时跟踪基站业务量，自适应控制供电漏压，提升功放效率。

时域节能：
- 亚帧静默：在无数据发送时关闭射频硬件，降低静态功耗。
- 集中调度：将数据集中到部分下行亚帧，提升节能效果。
- 帧内集中调度：在每个时隙内进行符号级调度，对业务时延影响极小。
频域节能：
- 休眠技术：分为浅层、深度、极致休眠，关闭器件越多，节能增益越大。
- 亚秒级浅层休眠：通过硬件与软件优化，实现1秒内恢复，减少对业务的影响。
- 基于业务唤醒的极致休眠：根据实时业务情况控制AAU/RRU休眠与唤醒，功耗可降至10W以内。
- 多载波聚合节能：支持三载波聚合（2.6G 100M+2.6G 60M+4.9G 100M），提升网络连接速率。
空域节能：
- 通道静默：在低负载场景下关闭部分射频通道，提升节能效果。
- TTI级通道静默：根据业务量实时调整通道静默状态，提升节能与业务适配度。
功率域节能：
- 下行功率控制：根据终端信道环境和业务需求，动态调整发射功率，降低能耗。
- 多CSI自适应功率回退：通过多套CSI-RS配置和CSI上报，实现无损降功率。
- 密集部署下的自适应功率调整：结合站间能耗与干扰，优化发射功率。

结构节能：
- 极简基站（C-RAN）：通过频率极简、设备极简、机房极简，降低空调与设备能耗。
- 多频段/多制式协同：实现资源弹性匹配业务需求。
网络协同节能：
- 超蜂窝组网：高低频协同，按需开启数据小区，实现能耗精准控制。
- 无蜂窝组网：以用户为中心，通过分布式接入点和集中处理单元，提升网络整体能效。
- 多频融合组网：结合低频、中频、毫米波、太赫兹、可见光等全频段资源，动态互补满足多样化场景需求。
智能化节能：
- 网元智能节能：基于业务感知与场景识别，制定差异化调度策略，优化资源利用。
- 网络智能节能：通过全域协同能力，实现多场景、多制式、多频段、多技术的节能策略优化，提升网络性能与用户体验。