清华大学周盛等：绿色移动通信与边缘计算

各种信息技术，特别是遍布于地球各个角落的通信与网络基础设施，在经历了几十年高速发展之后都逐渐遇到了能耗的瓶颈，其快速增长的自身 能耗也己演变为全球气候变暖的元凶之一。与此同时，运营商正通过低功耗设备、基站智能休眠、共建共享、绿色能源和人工智能节能控制等方式降低网络能耗。进一步，未来6G网络需要引入大量通用算力与人工智能算法，为此，需要额外部署大量边缘服务器，而一台典型边缘服务器的功耗可达2kW 以上，其能耗水平也是非常显著的。可见，随着移动通信向5G 和6G 时代迈进，网络能耗将显著增加，严重制约移动通信的可持续发展。

以移动通信网络为例，随着业务量的迅猛增长，移动通信已成为高能耗产业，其中80% 的能耗在基站侧。以我国为例，截至2025年底，全国移动电话基站总数达1287 万个，其中， 5G 基站有483.8 万个，占移动电话基站总数的37.6% 。

众所周知，能源危机与环境污染问题已经成为制约人类社会可持续发展的两个主要瓶颈。作为世界上最大的发展中国家以及第二大的能源消费国，中国也已经制定了"建设资源节约型和环境友好型社会"以及"碳达峰碳中和"的"双碳"战略。因此，迫切需要研究可在提高移动通信系统容量的同时大幅降低全网能耗的理论与技术，构建能效与资源联合优化的大容量、高可靠和低时延的移动通信系统。

显然，以提高能量效率(单位能量所能传送的信息量)为主线的传统意义上的绿色通信并不足够，因为各种预测均显示，随着全息媒体和万物互联时代的到来，未来5~10年人们对网络容量的需求仍将呈现指数增长的态势，因此，单纯提高能量效率并不一定能够降低总的能量消耗。由此引出了一个非常基础性的科学问题：能否以及如何使用更少的能量来传送更多的信息(send more information bits with less energy， SMILE) 。

为了应对该挑战，仅靠无线传输技术的改进和硬件实现水平的提高是远远不够的，因为经典信息理论(如指导移动通信几十年发展的香农定理)告诉我们：要想提高传输容量，要么需要更大的带宽或是更大的时间与空间自由度，要么需要大幅度提高信噪比，即提高发射功率。由于频谱资源只能是越来越受限，时间与空间自由度的获取也越来越受限于站址资源及信号处理的代价，因此，提高发射功率成为最后的手段。

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绿色移动通信与边缘计算购买

周 盛 龚 杰 孙宇璇 牛志升 编著

北京: 龙门书局, 2026. 7

(6G 信息通信网络丛书)丛书选购

ISBN 978-7-5088-6906-3

为此，我们需要跳出物理传输层的范畴，从系统和网络的角度探索能量的高效利用机理与方法。具体地，《绿色移动通信与边缘计算》一书从能量的"节流"和"开源"两个维度展开，引入能量流与信息流智能匹配的机理，即流量感知型网络规划与绿色节能运维(traffic-aware network planning and green operation, TANGO) ，并针对日益增长的计算与人工智能算法能耗问题给出解决方案。首先，通过引入超蜂窝网络架构实现网络的柔性覆盖与弹性接入，使业务基站和边缘服务器在业务量较低时可以进入休眠状态，减少能量的浪费(节流〉。同时，大量引入可再生绿色能源(开源)，通过能量流与信息流的智能适配，大幅降低电网的能耗。进一步地，通过网络功能虚拟化、通信与计算资源的高能效协同，以及移动智能体的分布式计算与协同等方法，实现绿色边缘计算与人工智能。

SPP业务到达模型下的基站休眠策略性能

高能效基站部署面向长期业务需求优化网络资源配置，在此基础上，动态基站休眠针对业务量动态变化弹性匹配网络资源与业务需求，在非峰值时段有效降低了电网功耗。

单基站的节能增益

显示了在不同参数情况下，通过开启RSBS 或HSBS 所能获得的最大节能增益。

本书构成如下：第1 章首先概述移动通信网络与边缘计算的演进路线；第2章给出从事该领域研究或了解该领域研究进展所需的基础知识和数学工具，包括排队论、马尔可夫决策过程、随机优化理论等；第3 章讨论终端节能技术；第4~6 章分别论述面向未来可持续发展的绿色无线超蜂窝网络、绿能供电的无线通信系统和绿色边缘计算；第7 章讨论通信与计算融合的绿色低碳移动网络:第8 章给出总结与展望。

本书的出版得到了清华大学电子工程系的大力支持，在此表示衷心感谢。感谢为本书内容提供理论研究支撑的多位课题组学生，包括曹东旭博士、郭雪莹博士、张珊博士、刘景初博士、王刘猛博士、赵天初博士、郑熙博士、孙径舟博士、黄秀峰博士、施文琦博士、贾字宽博士、毛瑞清博士、南兆君博士、湛潭、严劲涛，以及帮助校对和修改本书格式的白显董同学。感谢他们为本书的出版倾注了大量心血。

本文摘编自《绿色移动通信与边缘计算》（周盛等编著. 北京: 龙门书局, 2026. 7）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

(6G 信息通信网络丛书)丛书选购

ISBN 978-7-5088-6906-3

责任编辑: 孙力维 赵艳春

本书针对移动通信网络日益增长的能耗和碳排放压力，在6G 预研的时代背景下，结合作者十多年来在相关领域的研究成果，介绍绿色移动通信与边缘计算的前沿理论与技术。内容主要涵盖通信与计算机网络发展及其未来演进、通信网理论基础概述终端的节能技术、绿色无线超蜂窝网络、绿能供电的无线通信系统、绿色边缘计算、通信与计算融合的绿色低碳移动网络等。同时，本书还提供了从事该领域研究或了解该领域所需的基础知识和数学工具，如排队论、马尔可夫决策过程、随机优化理论等。

本书可作为通信、信息、电子、计算机等专业研究生的选修课教材或相关专业技术人员的参考书。

（本文编辑：刘四旦）

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