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 5.3.1 AI 技术融合 .....................................................................................................................13 5.3.2 6G 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 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 5G 3.5GHz 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（Artificial Intelligence， 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 V100 GPU，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。 2 / 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。