绿色无线通信

绿色无线通信（精选十篇）

绿色无线通信 篇1

1 绿色无线通信技术背景和发展现状

无线网络通信技术虽然没有很悠久的历史传统, 但在短短的几十年内获得了迅猛发展, 尤其是进入21世纪以后, 在互联网的帮助下, 全球迈入信息化时代, 其中无线通信技术也获得了跳跃式的发展, 国际上针对这一行业的制度准则也在不断地制定和修改中, 这些准则的制定旨在规范无线通信技术, 使得该项技术获得长远的进步。无线通信在给人们生活工作带来便利的同时, 其对环境的污染、效率低以及通信能耗问题也越来越严重。就拿能耗来讲, 目前全球信息通信技术 (ICT) 的用电总量占到世界总耗电量的8%左右, 该比例仍在增长中。国内的无线通信, 据统计, 3大运营商用电总量约为290亿度电, 占到全国用电总量的0.8%, 电信行业近些年业务量旺盛, 连年增长率为5%, 而耗电量每年增长10%, 比业务增长高出一倍。对于二氧化碳排放量, 从国际电信联盟 (ITU) 提供的数据来看, ICT占到世界排放总量的35%左右, 我国IT产品的CO2排放量分布如图1所示。而且仅2010年3大运营商的耗能所产生的二氧化碳就达到了30万吨。在这样的形势下, 绿色通信概念随之产生, 也被认为是解决无线通信高能耗和高污染的有效途径。绿色通信的理念从广义上涉及到了环境与产业的综合因素。通俗地说, 绿色通信的目的所在即降低通信行业对环境造成的污染, 并提高该行业的资源利用率, 为“节能减排”社会的建设贡献一份力量。

图1中可以很清晰地看到我国IT产业中的二氧化碳排放量对建设“节能减排”社会极为不利, 其中在所有产业中, 通信所占的比例不容小觑。因此, 绿色通信的概念一经提出便得到了了国内外相关领域专家学者的广泛关注。人们纷纷表示, 绿色通信的理念决定着通信行业的未来。紧接着国际组织机构也纷纷颁布有关绿色通信的文件, 整个社会纷纷许多研究机构和人员也越发关注绿色无线通信技术。首先是国际组织、国家政府等纷纷颁布了相关政策法规。

2 绿色无线通信关键技术分析

绿色通信的理念涵盖了整个通信系统, 要想实现绝非易事。除了需要在观念上深入人心以外, 还需要在现有的通信技术上进一步提高, 对传统的能耗工艺进行改进, 整个绿色通信的实现既要顾全大局, 又要抓住重点, 点面结合。接下来本文将从绿色通信的衡量准则出发, 从设备原件入手, 重点探讨绿色通信技术。

2.1 衡量准则

从一定程度上说, 绿色通信理念的核心内容是围绕着提高资源的利用率, 降低通信设备的能耗进行, 并以此达到“节能减排”的目的。其中衡量如何才算绿色通信的标准离不开合理的衡量准则的制定。现在国际上通用的对通信的能效的计算方式为总能耗与传输数据比特的总和的比例来确定, 比值越小, 说明能效越高, 该衡量方式还表明了达到一定的蜂窝网络容量需要耗费的能量。如果将其看作是付出与效益来看待, 那么, 这里的“付出”就是消耗的能量, 而“效益”就表示可传输多少信息比特。这个衡量准一度广受欢迎, 但由于该准则只能够衡量满载时的情况, 有一定的局限性, 因此后来更多的准则作为该准则的补充衡量标准相继被制定。

2.2 设备器件

考虑到各部分技术均会对系统整体能量效率产生影响, 所以必须得到重视。在整个无线通信系统中, 基站系统占据了所有能耗的相当大的一部分。可以说治理整个通信系统的关键在于基站, 绿色通信的成败在于基站。值得注意的是人, 这些基站中不仅消耗掉大部分的能源, 而且这些能源并不能全部的投入使用。因此, 在基站的改造中, 除了要注意降低能耗还要提高能源的利用率。因此, 目前研究的重点是提高功率放大器的效率。目前应用较为普遍的是开关模式的功率发达器, 当然, 根据其不同的信号包络, 不同的调制技术则会影响不同的信号峰均功率比 (PAPR) , 因此必要时需在接受前设置额外的滤波器。

2.3 链路层

在目前的通信网络系统的链路层中, 信号处理系统需要着大量的能源维持, 因此未来的绿色无线通信技术发展需要解决的节能问题主要关注于信号处理方面, 这就需要另辟蹊径。再加上未来的通信系统技术更先进, 工艺更复, 这就给信号处理系统节能减排造成了更大的压力。新的信号处理系统除了能够做到节能减排, 还要在技术上满足未来多功能的处理要求。其中, 软件无线电技术的应用很好地解决了这个问题, 通过无线电处理技术, 信号处理可以借助不同的软件分别实现, 这项技术代表着未来无线通信网络的发展方向。相关领域专家预见, 在未来的无线通信技术处理系统中, 多天线技术和多载波传输技术必将有很大的应用市场。在当今社会节奏加快, 人们对速度提出更多要求的前提下, 人们需要无线网络能够在更短的时间内同时实现多个功能。这虽然在某些层面达到了节能减排的目标, 却在技术领域和开发领域造成了大量的资源消耗, 无疑是把双刃剑。

2.4 网络层

在协作传输方面, 无线网络通信技术一般都选择多对一的服务方式, 即让多个基站同时为一个用户服务的形式, 快捷方便。无线网络通信系统的信号传输和绿色环保网络的实现还离不开中继节点的功劳, 中继节点可以让传输在原有的层面上更加高效地实现。除了中继节点之外, 协作传输目前采用的分布式天线技术, 虽然扩大了网络技术的预算成本, 但分布式天线可以将信号更广泛地覆盖到角落和边缘地带, 横扫信号盲区, 为居民的日常生活工作带来了极大的便利。由于用于协作传输的基站采用相对集中的方式。这种集中基站加分布式天线的传输系统本身就是一个网络, 更加形象地诠释了通信网络地功能。

在网络管理方面, 情况就相对复杂。与交通相一致, 网络管理可以根据时间和地段的不同而出现2种极端。比如说在晚上9点以后, 用户会达到高峰, 在一些高校, 这种形象更加常见。再加上高校将办公和学习集中到了一起, 人员比较密集, 以至于经常出现信号不好, 通话质量下降甚至上不去网的现象。这种到了周末就更加严重, 对师生的日常办公生活带来了极大的不便。鉴于此, 笔者建议, 在未来的网络管理上应该合理安排基站的开关和分布情况, 因地因时制宜, 尽量满足用户的需求。

2.5 其他技术

除了上文所提到的无线通信网络技术外, 新的技术也在不断地开发和应用中, 这本来就是一个不断丰富完善的大家族, 它们以追求绿色节能环保为追求, 以扩大频谱资源的利用率为目标。鉴于目前频谱资源的利用率较少, 资源造成了极大的浪费。未来无线电技术的新成员能够更好地解决这一问题, 为绿色通信网络做出一份贡献。

3 无线通信网络绿色效率与比较

笔者通过仿真, 探讨不同调制方式与各效率的关系。本节仿真所需参数如表1所示。

图2-4显示了各调制方式的各效率值与自适应逼近结果:

图2中在发射功率不变的情况下, 各调制技术由于传输距离的不同, 获得的b/s/Hz频谱效率也是各不相同的。所以, 要想得到较高的b/s/Hz频谱效率, 可以使用自适应调制技术获得比较接近b/s/Hz频谱效率上限。控制传输距离, 即限制小区半径, 且采用高阶调制技术, 以便能够获得较高的频谱效率。

图3中同样是传输距离一定时, 为获得较高的b/s/Hz频谱效率, 应研发相应的技术提高发射功率, 而且需要采用高阶调制技术。

图4中对于在发射功率确定的情况下, 距离发射端越近, 高阶调制技术所能得到的b/s/Hz/W功率谱效率越高。因此, 在此情况下, 同样应该限制小区的半径, 并使用高阶调制技术, 以获得比较理想的b/s/Hz/W功率谱效率。同时, 发射功率确定情况下, b/s/Hz/W功率谱效率与b/s/Hz频谱效率关于传输距离的趋势相同, 即可以通过缩短传输距离并采用高阶调制技术来获得较高的b/s/Hz/W功率谱效率。

4 结语

针对目前社会上倡导的“绿色能源”和“节能减排”的口号下, 整个国家掀起“减排风”, 各个行业和领域纷纷在开发新能源, 提高技术改善工艺以达到绿色生产的目的。本文将立足点放在无线通信网络上, 并致力于未来无线通信网络的绿色节能环保。通过对我国目前无线电通信技术的现状进行分析, 找出了目前通信领域存在的漏洞以及可开发项, 并结合以往的研究成果对现存问题提出了针对性的改进意见, 文中重点探讨了各种技术之间的绿色效率之间的协调和融合, 可以对未来的技术开发和改进起到有一定的指导作用。

参考文献

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世博会的绿色通信 篇2

上海世博会的一个重要主题是“绿色”。整个世博会期间,有数十项节能环保新技术联袂登场,合力打造着世博会的“绿色通信”。

1.涂刷节能环保反射涂料

【应用】世博园区的部分移动基站建筑外墙,如连云基站

节能环保反射涂料由极其锋利和纤小的微粒子组成,能够将照射在物体表面上的太阳光线进行散乱的反射,反射90%以上的太阳光,从而控制涂层的蓄热,防止热量对建筑物内的侵入,最大程度地降低物体表面温度。

2. 无线主设备BBU+RRU模式建站

【应用】世博园区的移动TD-SCDMA基站、GSM街道站和临时建筑室内覆盖。

在片区内集中机房集中放置移动通信网络的主设备,通过光纤拉远的形式将信号引至相关楼宇或街亭,提高机房空调效率,减少整体能耗; 光端机靠近覆盖区域,降低馈线损耗、提高网络能效; 对集中机房内所涉及各小区,采用载波池的方式灵活调度配置,提高设备利用率。

3.基站风光互补供电

【应用】世博园区的部分移动基站,如南水站。

风光互补电源就是利用风力发电机与太阳能电池作为发电单元、蓄电池作为储能单元,共同组成一个电源。太阳能与风能相结合,优势互补,克服了各自的短处,能够实现不受气候影响的24小时全天候发电。更重要的是,风能和太阳能是清洁能源,对环境无任何污染,并且是可再生能源,应该大力提倡利用。

4. 围护墙传热系数控制

【应用】世博园区的部分移动基站,如白莲泾站、世欧站、南水站等。

选用节能建筑材料实现墙体自身保温,或者通过吊顶、双层屋顶、墙体增加一层保温棉等方式,达到隔热节能效果。

5. 定制空调

【应用】世博园区的部分移动基站安装了定制空调,可比普通空调节电10%～20%。

定制空调优化设计了制冷系统管路和风道系统,采用电子膨胀阀节流技术使制冷系统更稳定可靠; 根据机房气流特点,风口设置下送顶回,可减小风机额外损耗; 压缩机置于室内侧,实现防盗设计,使用寿命更长; 双机工作可自动切换,保障运行安全; 具有远程监控、故障判别与报警等功能。

6.信息通信馆建筑循环材料利用

【应用】世博会信息通信馆作为临时建筑,既要考虑到可持续发展的绿色理念,也要考虑到临时公共建筑的经济可行性,其主体结构、外墙、外立面等均采用了大量建筑循环材料。

信息通信馆的建筑主体采用预加工装配式钢结构体系与可回收桩基,宜装宜拆,减少对环境的影响,缩短现场施工时间,有利于展后回收与可循环利用; 内外墙墙体均采用成品轻质板材,屋顶采用压型钢板屋面板,模块标准化,不含对人体有害的物质,施工周期短,自重轻、钢材用量省,可回收利用; 外装饰板材使用标准预制聚碳酸酯挂板,减少能源消耗,易于施工,可回收利用。

7.优化气流组织

【应用】世博园区的部分移动基站采用精确送风、“上走线-下送风”、铁塔拔风等方式,通过优化气流组织实现节能。

通过改造或设计预留送风通道,将空调冷风直接输送到每个机柜,做到按每个机柜的发热量来分配空调的制冷量; 设置活动地板,在机房上空设置信号线、电源线走线架,空调设备采用活动地板下送风的方式,有效利用送风管道及活动地板优化气流组织,保证沿机架方向出风速度及温度相对一致,符合气体热动力学原理; 利用热空气往上对流的原理,将机房内热空气抽出室外,不需任何动力,提高换热效果。

8. 降低照明系统能耗

【应用】世博园区内所有中国移动基站和局房照明均选用LED灯管,照明开关采取分区控制,所有铁塔航灯开关均采用时控与光控相结合的方式,局房或基站走道内的照明灯均采用光控与声控相结合的方式。

LED灯管发光效率高,耗电量低,能将90%以上的能量转化成光,光效可达到50～200 lm/W; 采用光控、时控、声控相结合的智能方式,自动控制灯具开启,可减少无效照明时间; 通过多面板开关分区控制方式,进入机房人员仅按需开启部分区域的照明灯,以减少其他灯具的无效照明。

9. 信息通信馆可再生能源利用

【应用】世博会信息通信馆在可再生能源利用方面,采用了屋面光伏电一体化(BIPV)技术、太阳能热水系统,以及雨水控制与综合利用。

信息通信馆屋面结合企业标识采用了太阳能光伏发电板,设计了一套极具创新性的“屋顶光伏发电标识显示系统”; 以太阳能为主、电加热为辅的短期蓄热太阳能集中热水系统,供展馆卫生间、员工淋浴间使用; 通过增设透水地面,增加雨水回渗,合理设计回用雨水系统,使用回收雨水冲洗道路、屋面、太阳能板,浇洒绿地,进行景观补水。

10.信息通信馆建筑智能化控制

【应用】采用能源分项分类计量检测系统及建筑设备自动化管理系统BAS,实现信息通信馆的自动能耗监测控制。

绿色无线通信技术概述 篇3

无线移动通信行业近年来发展迅速, 到2009年国际电信联盟远程通信标准化组 (ITU-R) 已正式开始第四代 (4G) 移动通信系统长期演进增强计划 (LTE-Advanced) , 并于2010年最终确定了国际移动通信增强 (IMT-Advanced) 系统国际标准。无线通信技术以及信息化技术的发展, 对社会的发展做出很大贡献, 与此同时通信行业的耗能也在各类行业的能耗中所占比重越来越大。从全球范围来看, 目前信息通信技术 (ICT) 总耗电量大约占全球耗电总量的8%, 而且呈不断上升的趋势。从我国无线通信消耗来看, 2010年我们三大运营商一共用电量289亿度, 占到全社会用电量的0.8%, 电信行业业务年均增长是5%-6%, 年耗电量增长是10%-11%, 比业务增长高一倍。从二氧化碳 (CO2) 排放量来看, 据国际电信联盟 (ITU) 统计, ICT所占全球CO2排放量的15%-40%。我国IT产品的CO2排放量主要来自计算机 (占40%) , 服务器 (占23%) , 通信 (占24%) 。2010年我国三大运营商的耗能也将带来约30万吨二氧化碳排放量。在能源日益短缺背景下, 如何减低能耗就成为了通信行业研究的热点, "绿色通信"的概念也就随之产生。绿色通信广义上可以认为是一种在整个通信产业中综合考虑环境影响和资源利用率的现代化的产业模式, 以绿色制造理论、供应链管理技术为基础, 涉及通信材料供应商、通信设备制造商、运营商和用户, 目的是使整个通信产业对环境的影响最小, 资源效率最高。

由于对通信系统绿色的需求, 研究绿色通信系统引起了越来越多研究机构和人员的关注。从政策法规方面, 国际组织、各国政府就绿色通信纷纷制定了相关政策法规。2007年国际电信联盟远程通信标准化组 (ITU-T) 发布了"ICT与气候变化 (ICTs and Climate Change) "技术报告, 分析了当前ICT行业的碳排放量和对环境气候的影响, 并提出了多种可以用于减排的技术和场景。欧洲电信标准化协会环境工程技术委员会 (ETSIEE) 于2008年4月的节能节排会议上对无线接入网设备能量高效部分针对无线接入网能效准则、测定方法等进行定义。第三代合作伙伴计划 (3GPP) 组织也在2009年3月明确指出将节能管理 (ESM) 纳入到LTE和以后的无线接入网标准中。美国电气和电子工程师协会 (IEEE) 也成立802.3az工作组来讨论能量有效性相应标准。我国于2007年3月开始实施由国家发改委、国家环保总局、商务部、工商管理总局、海关总署、信息产业部等六部委联合制定了《电子信息产品生产污染防治管理办法》。中国通信标准化协会 (CCSA) 与2009年10月成立了"通信产品环保标准特设任务组", 重点工作为移动终端设备节能功耗参数与测量方法。从运营商和设备商方面, 美国Version电信公司制定了环保采购规范, 从新购置的节能产品中能达到比以前20%的能源节省。日本NTT电信公司采用能源系统绿色设计, 提出了"绿色一体化"概念, 形成了绿色数据中心、绿色咨询、绿色能源、绿色监控等一系列的节能解决方案。中国移动等运营商积极开展绿色节能行动, 在2007年12月联合4家移动通信设备供应商和11家主流配套设备供应商签订了绿色行动计划合作协议, 重点开展包括基站、新能源等的各项节能行动, 达到单位耗电量减低的目标。中国电信集团也推进节能工程, 开展了空调管理、自适应节能技术和供电节能系统, 在2008年节约能耗2亿元。爱立信公司采用了基站收发信机的软件智能管理, 使基站平均功耗降低15%-25%, 并进行了基站硬件方面的改进。诺基亚-西门子公司在2007年11月发布了新的节能移动通信基站, 将绿色通信贯穿在整个产品中, 达到了70%的能耗节省。华为在业界最先提供时隙级关断功能, 使基站的耗能更精确地匹配业务负荷的变化, 重新设计的分布式架构基站和小基站的设计帮助运营商成功解决了馈电损耗这个难题, 在实际网络部署中分布式基站替换传统宏站可以实现40%以上的功耗节约。中兴通讯在2009年底开始运用"能效矩阵", 从能量的产生、变换、传输及消耗四个垂直环节对各类产品的能量消耗进行全面分析。

2 绿色无线通信关键技术

随着绿色节能在通信行业中的迫切要求, 工业界和学术界的国内外研究开发学者们都针对未来无线移动通信的绿色要求, 展开了绿色无线通信技术的研究。绿色无线通信的概念涉及的内容很广, 包括为了降低所有可能的设备用电, 涵盖传输基站、用户终端、数据中心等很多方面。从技术层面, 包含了传输技术、射频技术、单一网络技术、跨网络技术等, 每一个层面的技术都会对通信系统的能耗产生不同程度的影响。下面将从通信系统各个方面介绍绿色无线通信关键技术。

2.1 衡量准则

绿色无线通信旨在尽可能的提高能量效率, 降低无线网络、设备等的能量消耗, 达到节约成本、减小对环境的污染等目的。如何定量的衡量通信能量有效性以验证绿色通信技术, 研究能量有效性准则是首先面临的研究重点。

一种最常用的度量通信传输能效 (energy effi-ciency) 的准则是:。对于蜂窝网络, 该能效度量反映了为保证蜂窝网络容量所需消耗的能量。作为衡量所产生效用而花费的成本来说, 这里的"效用"代表可传输多少信息比特、"成本"代表消耗的能量, 这个度量标准适合地反映了在满载时的系统能量效率。传统的蜂窝网络优化准则包括衡量系统容量或可达到的数据传输率, 由香农限给出的定义, 即为单位时间内能传输的数据比特。随后为了衡量对于无线频谱的使用效率, 又定义了单位带宽频谱单位时间能够传输的数据比特 (bit/s/Hz) 作为频谱效率的衡量标准。一些研究人员研究了面积频谱效率 (ASE) , 用来表示网络覆盖, 定义为一个基站在单位面积单位频谱单位时间能够传输的数据率 (bit/s/Hz/m2) 。随着多天线系统的出现, 又定义了空间效率, 采用单位天线单位频谱单位时间能传输的数据比特 (bit/s/Hz/antenna) 来表示。因此, 另一方面, 当网络不能达到满载, 即最大系统容量时, 采用单位面积消耗的功率 (W/m2) 就成为有效的衡量能量度量标准。综合考虑系统容量与能量消耗, 推导能够同时兼顾能效与频谱效率的传输技术效能评估准则, 将为绿色无线通信传输技术提供理论指导。

2.2 设备器件

为了增强整个系统的能量效率, 必须要考虑到系统的各个部分的能量效率。基站系统作为无线通信系统中耗能最大的部分, 必须考虑有效的技术改进基站系统的耗能, 提高其能效。基站系统的构成主要为两部分:基站收发台和基站控制器, 其中50%-80%的能量都被功率放大器所消耗, 大量的能量消耗是由于为了在长距离的传输过程中, 抵消很大的路径损耗。因此, 众多的研究集中在增大功率放大器的效率。开关模式的功率放大器能有效的提高功率效率, 例如Doherty功率放大器包含一个能根据信号功率自动开关的放大器, 因此对于瑞利分布包络的信号能达到70%的功率效率。不同的调制技术由于其不同的信号包络, 因此影响不同的信号峰均功率比 (PAPR) , 而且更高阶的调制在接收之前需要额外的滤波器, 这将导致符号间干扰, 在频率域的信号损失和幅度畸变。为了获得更好的接收信号, 系统必须具有高线性度的功率放大器, 因此, 研究如何降低PAPR和信号畸变的算法, 保证功率放大器工作在接近饱和状态下以增强功率效率成为提高能效的研究热点。

2.3 链路层

国内外专家也指出未来无线通信由追求更高更快的数据传输能力向追求更省、更好的资源和能源效率转变, 由追求技术能力, 向追求应用能力的转变趋势。由于通信网络的分层结构, 从链路层来说, 处理基带信号的功耗是整个系统中能量消耗的主要部分, 未来通信系统要求的传输技术实现复杂, 信号处理所消耗的功率也逐渐增加, 因此设计具有高性能信号处理对于绿色节能具有重要意义。软件无线电 (SDR) 技术采用软件模块结构, 基带信号处理可通过不同的软件模块实现。通过实现基站处理资源的共享, 节约了资源, 为绿色通信的实现提供了有效途径。

未来通信系统将广泛地采用多天线和多载波传输技术, 并结合自适应技术设计发射端最优发送算法, 采用这些技术能带来传输效率的提高, 但是由于这些算法的实现需要发射端已知信道状态和信息, 发射端和接收端要采用联合估计等算法预先得到信道信息, 用于做信道估计的参考信号占用了大量的能量消耗, 此外还有同步、控制等参考信号, 而且在整个带宽上都时刻存在, 因此都消耗了大量系统能量。设计合理的信号开销, 降低额外信息所消耗的能量对提高整个系统能耗将带来很大帮助。

客户端与基站进行通信, 电源在开启状态下以维持通信正常, 但由于客户端长时期的待机状态和工作状态的需求不同导致了能量使用效率也不同。针对这种通信情况, 采用合理的睡眠节电模式能有效降低系统能耗。睡眠模式在于节约客户端电能, 并降低基站频宽资源的使用, 设计合理的协议, 采用睡眠模式, 周期性的关断, 让两端的连接在闲置时段里进入无作用状态, 此时客户端可暂时关掉装置电源或扫描周围基站以提前取得连接数据, 从而节约能耗。休眠节能技术采用电源系统根据系统的负载情况和系统当前模块的工作情况, 在保证系统冗余安全的条件下, 有选择的打开或休眠部分模块, 使系统工作在最佳效率点并节约系统电源能耗。

2.4 网络层

无线网络消耗的能量与网络的大小和应用场景有关, 也和所支持的业务量以及用户密度等有关。因此, 在网络层, 降低网络能耗的技术主要集中在网络部署和网络管理上。

基于传统蜂窝网, 其他各类网络技术也发展迅速, 广播网、无线局域网、卫星网、无线传感网、移动互联网、Ad Hoc网等都为用户提供多种模式的接入服务, 但是为了追求能给用户带来更好的服务, 造成了重复建设, 对资源没有利用到最大化, 造成了资源浪费, 也带来了污染, 因此能效很低。为了克服这种现象, 异构网络根据用户的密集性和移动性不同, 采取各网络部署的特点, 灵活接入, 为用户提供不同业务的Qo S保证。为了满足室内热点地区 (如商场、办公区、车站等) 的大业务量需求, Femtocell作为宏蜂窝 (macro-cell) 的补充, 具有小型、功率小等特点有效解决室内覆盖问题。

协作传输采用让多个基站为一个用户服务的形式, 让用户共享天线, 不仅能克服多径传播导致的信号衰落, 有效的避免了干扰, 在不带来硬件复杂度的条件下获得了空间分集增益, 提高了容量, 提高了能效。借助中继节点, 不仅可以实现有效可靠的传输, 也扩展了室外覆盖面积, 降低了发射功率, 节约了成本。此外, 结合分布式天线技术, 解决了小区边缘问题, 采用基站配备多个分布式天线收发机和集中的基站处理器, 提高了频谱效率, 减低了发射功率从而提高了功率效率, 虽然分布式天线模型复杂, 但能降低多用户干扰, 有利于多用户场景下应用, 在小区内提高了平均容量的同时提高了功率效率, 节省了网络发射能量, 达到了绿色通信的目的。

在网络管理方面, 由于位置和时间不同, 网络每日的数据量也不同, 高峰时期数据量增加, 甚至是低峰时期的10倍以上, 在典型集中的工作区, 周末和夜晚的数据量相比白天和工作日也大大减少。因此, 针对这种情况, 基站端应该识别这种变化并关闭全部或部分基站天线, 通过网络管理, 在保证所需的系统容量和用户服务质量的前提下, 能大大节约网络能耗。采用能量有效性的资源管理技术, 需要分析网络管理参数, 分析数据流量大小, 根据实际的数据量需求提供从一个网络配置到另一个网络配置的无缝转换, 保证用户的Qo S和网络的可靠性。

2.5 其他技术

研究绿色通信技术的目的就是要有效利用频谱资源, 减少功率、减低排放和污染, 节省能源。在无线通信系统中, 频谱作为重要的资源, 一直被人们关注, 但是由于没有合理的使用, 造成了频谱资源的大量浪费, 使得本来就稀缺的频谱资源变得越来越紧张, 认知无线电技术通过动态的检测空置的频谱, 灵活接入频谱。认知无线电的思想在于, 未授权的用户可以通过频谱检测技术发现可利用的"频谱空洞", 采用"借用"的方式使用已授权的频谱资源, 在空域、时域、频域上合理使用这些空洞的频谱, 同时保证不影响已授权用户的通信, 通过自适应频谱分配和无线资源管理等关键技术实现频谱的合理利用, 提高频谱利用率, 节约资源, 达到绿色通信的目标。

从业务模式出发的绿色设计也能带来能量和频谱效率的提高。研究的思想是通过分析业务服务模式, 由于非实时业务占用户使用数据业务的主导, 采用基于内容传输优化方法, 减少非实时信息的传播, 降低非实时业务对实时业务通道的大量占用, 有效的利用了无线信道资源, 节约了成本, 实现绿色通信的设计。

此外, 跨层自适应方案允许网络各层共享与其它层相关的信息, 提高频谱利用率并保证用户的服务质量;在绿色通信的目标下, 可以根据通信网络的分层结构, 考虑物理层的能耗降低, 结合系统各层面的高效能和可靠传输, 联合优化设计达到高能效和服务质量的目标。

3 总结

本文着眼于未来通信的发展, 针对未来通信由更高传输能力向更好的资源利用率和更高的能源效率的趋势转变。现阶段全球ICT行业都积极开展从绿色机房、绿色基站、绿色手机、绿色运营等一系列的计划, 旨在增加能源利用率, 节约成本, 降低污染, 为未来可持续的产业发展而努力。本文首先介绍了绿色通信的发展和国内外现状。重点分析了现阶段国内外绿色通信的关键技术, 从通信的能量有效性衡量准则入手, 分析了综合评价通信能效的准则。考虑设备器件的功耗, 从链路层、网络层等分析了提高功率效率的关键技术, 分析了网络管理、网络部署方面的高能效技术, 此外, 结合认知无线电技术节约频谱资源, 提高能效, 联合优化设计提高能量效率的跨层技术。

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绿色无线网络从精细化建设开始 篇4

要降低能源消耗首先应该考虑的就是降低无线网络设备及配套设备的功耗，这方面相关设备厂家及研究单位已做了大量卓有成效的工作，取得了不错的成绩。据统计，相同性能或容量的通信设备功耗比前下降了60%～80%。但是由于采用的技术和元器件不一样，来自不同生产厂商性能或容量相近的通信设备的功耗相差很大。

空调在基站通信系统的耗能占了较大的比重，因此采用一些新技术，包括综合节电技术、新风节能系统、热交换系统、风光互补系统等，都是可以考虑的新型节能产品。其中，新风节能系统使用原理是当室外大气温湿度低于机房环境标准要求的温湿度时，通过新风节能装置引进符合机房空气质量要求的室外自然新风到通信机房内，与机房内热空气直接进行热量交换或者通过热交换板进行热交换，可以降低机房内环境温度以满足机房环境标准要求，进而达到了节省空调制冷量、节约电量的目的。目前一些北方的单位已开展新风节能技术试点工作，经测试节电效果在20%～30%之间。

从网络建设层面来看，如何应用有效的手段，对网络进行合理的布局，不断提高网络设备的使用效率，从而真正做到精细化的网络建设也是降低整个网络能源消耗的关键。

方面1

由于移动通信的特点，用户及业务应用分布不均，运营商必须根据用户及业务应用分布的数据相应地进行网络建设。容量不足的区域增加系统的容量，覆盖受限的地方进行相应的覆盖补盲。在这里合理地应用一些功耗低、效率高的基站及配套设备将会对全网的节能降耗起到非常重要的作用。此外，根据网络运行数据，合理设置设备的配置，减少基站等设备的配置也可以降低基站系统的功耗。

同时，合理地应用节能降耗解决方案进行网络建设，能有效地降低全网的能源消耗。因为，对于某个具体场景会有多个解决方案，如果考虑到节能降耗，就会有所不同。如在业务量较少的区域解决覆盖问题，可以用基站也可以用直放站，直放站设备功耗低，而且不需要电源、空调等配套设备，显然直放站的应用更加节能降耗。

方面2

新技术节能设备和节能方案的应用。在网络建设中，运营商采用新的节能技术和节能产品来减少设备本身产生的能耗，通过技术改造，节能产品的使用达到能源的节约。在设备的使用方面需要特别注意设备的功耗，因为即使同类型的设备，由于不同公司在设计上所采用技术以及在制造方面所使用元器件都会有所区别，即使同类的通信设备的功耗也会有一定的差异性。

近年来，基站设备的发展出现了新型BBU+RRU技术，基带池、载频池理念的推出也大大减少设备对环境的要求，使新型设备功耗进一步降低，这些都将促进系统的节能降耗。

方面3

对于具体的工程实施，建设者应该按照各种特点和要求细致地进行，每一种设备都有合理的使用方法，

最近在现网得到大量应用的BBU+RRU基站，实际工程中RRU一般是放到室外使用的，如果将RRU放到室内就必须增加30米左右的馈线，这样就增加2dB左右的馈线损耗，这样不利于节能降耗。如果馈线长度在50米以上，馈线损耗应该在3dB，这样将大幅度降低设备的利用率，同样也不利于节能降耗工作的开展。

重视工程质量和工程细节管理，加强工程建设管理，强化工程质量监督，可以使基站系统性能进一步提高。好的工程质量不仅可以提高设备使用的状态，而且可以降低系统损耗。如在实际工程中馈线接头损耗，加起来最大可以有0.5个dB的差别;馈线的合理走线、布放都可以在一定程度上降低馈线的实际损耗。所以，加强工程建设的细节管理，将使系统性能更优，从而会有利于系统的节能降耗。而且耗材及辅材的节省同样会实现社会总的节能降耗。

方面4

应当改变传统的网络建设模式。精细化网络建设方案可以促进节能降耗，运营商通过多年的网络建设，无线网络的覆盖已日趋完善，大块的覆盖盲区已经所剩不多了，更多需要解决的是一些小块的信号微弱(室内)或是信号干扰(高楼)区域。这时如果还沿用传统的网络建设模式，如增加基站将有可能造成另外一些区域的过度覆盖，或是又引起另外一些不必要的干扰，同时这样的建设还会在一定程度上增加建设和维护费用，造成资源的浪费，如何更精确地覆盖这些小块的区域，也是节能降耗在网络建设方面的新要求。

一种新的节能降耗的精细化网络建设的方案由此而出，当网络建设遇到小块的信号微弱区域和盲区需要覆盖时，我们可以换一种从下而上的网络覆盖思路，就是以用户个体需求为出发点，使用以微基站、微功率信号增强器等微功率、低辐射设备应用为主的微小区域覆盖解决方案，对小片区域进行定点的精确化网络覆盖，这样即将需要覆盖的小区域以最精确的方式进行了覆盖，同时节省了其他网络建设方案对资源的浪费。由于此方案设备所需功率较小，这类设备的一些型号甚至可以使用电脑USB接口进行供电，这样的方案当然是一种比较经济的网络建设方案。

近年来运营商对于移动无线网络不断进行扩展，无线网络规模在不断扩大。每年各个运营商在能耗上的开支相当巨大，并有逐步上升趋势。因此，在网络建设时就应该考虑将节能降耗放在首位，对于运营商而言，节能降耗不仅少消耗了社会资源，同时，好的节能降耗方案还为运营商节省了大量的建设和运维资金，为运营商实现赢利目标作出了积极的贡献。

对绿色移动信息通信技术应用的分析 篇5

关键词：网络优化 绿色通信 移动技术

中图分类号：TN929.5；TU895 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0077-02

绿色通信技术是一种低消耗、高通信质量的通信技术，在当前已经成为了我国经济发展中的一个重要组成部分，对和谐社会的构建具有积极的意义。所谓绿色移动通信就是在原有的通信技术基础上进一步降低能源消耗，从而达到节约资源的目的。现阶段积极对此进行研究和应用将具有现实性的意义。下面将对绿色移动信息通信技术的应用进行详细的讨论和分析。

1 绿色移动通信技术的发展

移动通信技术的发展着眼于未来，那么就需要在发展的过程中不断融入适当的节能减排的概念，促使网络组织结构能得到进一步的优化，从而达到节能减排的作用。

1.1 网络设计优化

首先，网络框架在发展中实现了简约化。网元设备集成度的提供在减少通信设备的同时也有效强化了设备的存储能力，从而降低了单位容量过度消耗的问题，达到了一定的节能目的。同时，层次上的简洁化在IP基础上进行的网络结构更加趋于简单化形式，并且在推行IP通信设备以后，设备本身就减少了一定的能源消耗。因此可以说有效降低了网络建设的成本，满足了绿色信息通信技术的发展需求。

其次，相应的配套设备在优化组合以及问题的处理能力上得到了明显的提升。通信设备的组合设计中，需要进一步与通信组合以及耗电等技术基础之间进行结合，从而实现物理资源上的抽象结合，成为独特的技术资源地。例如优化网络资源地等，通过有效利用资源共享，来进一步优化网络资源利用率，这对能源的节约将产生重要的意义。

1.2 网络化的实现

在网络通信基础上所建立起的网络共享平台，能有效提升通信基础建设的有效使用性，避免出现重复性的投资和建设。为了能达到通信设备的分级标准，充分利用资源，可以采取全面实施入网测试的方式或者对通信设备进行升级，从而提升其使用的性能，促使绿色发展的步伐进一步加速[1]。

1.3 改变网络运营的问题

利用网络运营当中的计划和整体评估总结，进一步展开节能型制度的建设，并且实施创新化的改革，彻底改变网络运行管理的弊端，这对网络的升级将产生重要的意义。从软件和资源配置等方面来看，能有效降低设备运行总量，真正体现出通信技术的绿色化使用。

2 绿色移动网通信技术的应用

2.1 功率放大器

根据人们的一般生活习惯和工作规律等，在进行工作的大范围时间段以内的客户端比较容易出现在一些集中的办公地区，例如大型的写字楼和公共事业单位等，并且在下班以后各个居民区内的网络使用又成为了较为密集的地区。从上述的这种情况中可以采取智能绿色移动通信系统。根据不同时间段的不同地区网络使用实际情况来设置出智能化的截断操作[2]。就拿基站控制器来说，需要根据截频板的相关话务情况来进行科学的分析和判断，例如在哪一个时间段的空闲比较长，那么在这个时间段内就会将语音载频中对应的PA工作电压进行关闭。但如果是在业务比较繁忙的时间段内，又会自动进行连接，保证在高峰期的话务工作通信质量能得到提升。这种方式一方面能更好地满足与客户的需求，另一方面也能达到节省能源的作用，有着一举两得的作用。

2.2 高压直流电源

在移动通信网络中所用的电源基本上都是高压直流电，主要是通过直流电源与输出模块之间的联系来为设备提供更加稳定的电能。这种方式与传统的方式之间相比较而言，其优势更加突出，不仅能给予电源更加可靠的保护，同时也能实现不停电切割。其次在直流电源中并不会因为缺少电压的震荡作用而出现相位问题。此外，高压直流电源系统的应用是一种标准的电气系统，能在一定程度上减少能源的浪费，促使转化效率提升。

2.3 通信运营设施建设

在通信系统的建设中所涉及的方面比较广，包含了营业厅、办公室、生产机房等多个相关的设施综合性内容。在这些设施的建设中需要时刻将节能减排的理念融入其中，充分考虑到建设的室内外环境和场地等方面的能源问题。同时要对一些消耗型的材料进行计量明确计算，并综合性的考虑到各种影响因素，避免发生资源浪费的现象[3]。此外，在进行楼宇的整体建设中还应当对整个建设的流程进行规划和优化，尽量将一些废物进行可再生利用，充分降低能源浪费问题，提升资源的合理利用性。

2.4 分布式基站技术

分布式基站的构造，主要是通过光纤连接射频和基带，构建绿色通信网络。对此，首先需要将基带与无线网络之间进行连接，然后通过射频模块与光纤之间进行连接，形成一个基础性的通信网络。然后要通过基站分布的方式进行空间结构的设计，从而降低设备使用的空间占用。这不仅能保障基站所覆盖的范围得到有效的拓展，同时也将有效地降低设备使用空间，拉大基站的传输通信能力[4]。此外，需要在分布式基站结构中适当的进行补充和调整，例如建立起标准化的基站接口，保障基站单元能在相关背景下得到升级，从而进一步的拓展其应用的范围。

3 绿色移动信息通信技术的未来发展

近年来随着社会的快速发展和科学技术的提升，绿色移动通信技术的概念逐渐得到了人们的认识和认可，并且呈现出了快速发展的局势。在这样的环境背景下，未来通信技术的绿色发展将得到进一步的提升，主要的发展方向有以下几点。

3.1 网络优化

网络上的进一步优化能为绿色移动信息通信技术的运营效率和质量提供有益的帮助，同时也能保障通信的科学化发展。通过网络的优化能有效减少在运营过程中的过度消耗，优化网络通信运营模式，从而达到绿色移动通信技术的目的。并且能在此基础上保障各项设备都能合理的运行，兼顾使用，从而真正的拓展绿色移动通信技术的覆盖范围。

3.2 发展模式规划

通信技术的模式规划主要指的是对运行过程中的评估进行分析，当中需要满足原有的功能，并且要在此基础上实现节能性质。同时还要进一步实现模式上的创新和规划，保障通信技术在运行过程中始终保持高效率的状态[5]。例如通过通信技术来进行绿色规划，构架技术共享平台，从而解决在通信技术上的压力问题。这不仅能提升通信的质量，同时也能促使通信技术空间得到一定的拓展，从而保障通信技术能得到全面性的提升和发展。

4 结语

随着社会的快速发展，人们开始越来越重视绿色环保。绿色移动信息通信技术的应用，一方面能降低能源消耗，另一方面也能有利于通信设备的持续稳定运行，对我国的通信行业发展具有重要的意义。在通信系统建设中涉及了多个不同的内容，因此在系统建设中还需要全面贯彻绿色环保理念，促使我国的移动通信信息产业能向高效率、低消耗的方向发展，真正为低碳环保社会的发展做出贡献。

参考文献

[1]肖响.通信信息企业员工国际化培训问题研究[J].中国新通信，2014（11）：78-82.

[2]汪洋，范瑞兰.绿色移动信息通信技术的应用与实践[J].信息安全与通信保密，2013（4）：35-38.

[3]张喜元，李硕.加速行业信息化发展 做好通信信息技术保障[J].中国新通信，2013（15）：56-59.

[4]乔建.致力于通信信息领域技术应用创新[J].硅谷，2011（7）：71-77.

绿色无线通信 篇6

关键词：移动通信技术,节能减排,网络设计规划

前言:本文此次针对该命题的研究将着重从当前绿色绿色无线移动通信技术的研究着手, 探寻提高移动通信设备使用寿命及降低各种污染所带来不良影响的手段与方式, 继而对其作出总结与思考, 以为通信行业步入绿色化发展轨道提供帮助。

一、绿色无线移动通信技术的研究

1.1优化移动通讯的网络结构

随着我国国民经济进入到新常态经济发展阶段, 节能减排成为了当前各行各业所面临的主要问题。对于移动通信行业来讲, 推动其绿色通信步伐的关键之一在于构建出更加合理的、高效的网络结构, 网络拓扑结构反映出了在移动通信网络之中各个用户的结构关系, 是构建更加通畅的通信网络的第一步。

同时该结构也是当前各种网络协议实现的基础条件, 对于移动通信网络的整体性能、移动通信系统的可靠性与费用均存在着较为密切的关联性。当前移动通信业所广泛使用的总线结构尽管能够实现网络的有效沟通, 但是不可避免的增加单位容量耗能, 使得能源利用率相对较低。

而简化现有的网络拓扑结构, 在移动通信系统的发射端以及用户接收端之间分别使用众多的发射与接收天线, 促使移动通信信号的能够通过众多发射端与接收端有效传输, 在改善通信质量的同时, 也在很大程度上充分利用了移动通信行业手中的空间资源, 因而使得在不增加频谱以及移动通信跳线发射功率的情况下, 成倍的提高了无线移动通信系统的信道容量。

此外, 现代化的多入多出技术 (Multiple-Input MultipleOutput, MIMO) 还能够将移动通信网络之中广泛分布的处理器核心、储存以及网络宽带资源予以有效整合, 降低了整个系统对于电力能源的消耗, 为移动通信企业节约了大量的建设及运维成本, 因而该技术已经被社会各界所广泛关注并被认为是下一代绿色无线移动通信技术发展的核心技术之一[1]。

1.2强化对光子技术的研发与应用

绿色无线移动通信的实施除了依赖于移动通信系统自身外, 对于移动终端同样提出了较高的要求。特别是当前无线网络技术的广泛推广使用, 更是凸显出了移动通信终端绿色化发展的急迫性。

因而, 本文认为, 针对绿色无线移动通信技术的研究必须高度关注此方面内容, 特别是将光子技术融入到移动通信终端的生产与应用之中, 以此来提高通信系统的工作效率, 降低移动终端自身能耗, 为绿色通信做出帮助。光子CMOS技术主要作用在移动通信终端设备的物理层, 通过将多种化学或者是电学元器件集成在一个系统上, 使得各个元器件之间能够依靠光波导进行相互通信, 在移动终端设备应用时, 只需要将通信信号转换为光子, 传输至另一部终端设备, 之后将光子转化为电子, 即可以实现二者之间的有效变换与沟通[2]。

此外, 将光子CMOS技术应用在当前4GLTE手机上, 并且与精简指令集CPU的硬件平台进行融合, 从而提高移动终端设备续航能力的同时, 为该终端产品价格与能耗的降低做出了突出的贡献。

二、对绿色无线移动通信技术的思考

当前绿色无线移动通信技术之所以无法大面积推广使用, 本文在做出深刻反思之后得出了困扰该技术的原因集中在以下两个方面:

首先, 绿色无线移动通信技术尚处于研发阶段, 并没有形成成熟的产品, 因而在其社会价值与使用价值上仍然有待进一步商榷。由于移动通信系统当前已经涵盖到了社会经济的方方面面, 在未经过实际检验之下贸然推广绿色无线移动通信技术, 必然导致社会秩序的混乱, 从而给国民经济发展带来不良影响。

其次, 价格并不具有竞争优势。由于技术尚未完全成熟, 因而其所生产出来的试验品价格相对高昂, 并且对于移动终端设备提出的要求随之提升。此种情况下必将导致通信行业客户大幅流失, 从而不利于行业发展。所以, 当绿色无线移动通信技术成熟之后, 如何提高性价比将会成为困扰其推广使用的重要因素。

三、结论

综上所述, 绿色无线移动通信技术的研发是当前乃至今后国民经济发展主流趋势的客观要求, 而在此过程中, 成熟度以及相应产品性价比将会是困扰其推广使用的重要难题, 有待于移动通讯行业进一步加以解决。

参考文献

[1]李鸣.煤矿绿色无线通信关键技术探讨[J].工矿自动化, 2014, 10 (11) :42-45.

绿色无线通信 篇7

绿色光通信构建的三大思路

作为专注于光通信领域的领导厂商, 烽火通信在构建绿色光通信方面也有着明确的思路。熊伟成介绍, 烽火通信一直秉承绿色光网络的理念致力于大容量、低功耗、具备创新技术且能平滑演进的光网络整体解决方案。烽火通信在节能减排方面已形成了一体化的节能思路, 从芯片设计、硬件架构、业务控制、智能软件、包材运输等方面都在进行完善, 绿色光网络的设计理念贯穿于骨干网的大容量OTN、城域网多业务灵活高效的PTN以及接入网智能化PON这三大产品系列。经过近两年的努力, 烽火在运营商网络上运行的光传输和光接入设备的能耗指标已降低12%-17%, 处于行业领先水平。

对于光传输网的节能减排, 烽火通信主要考虑从三个方面入手, 光传输设备本身的节能减排, 新型光传输网络技术的使用, 整个光传输网络架构的优化。

从降低光传输设备功耗的角度来看, 设备整体架构、半导体集成技术和设备集成技术的改进都起着至关重要的作用;从光传输网络技术的发展来看, 传统的SDH与DWDM结合的网络模式早已经不能满足快速增长和日益多样化的IP数据业务需求;从光传输网络结构而言, 目前的网络架构将会更加扁平化, Mesh结构的组网将会提高网络资源的利用效率, 促进光传输网的节能减排。

节能减排从微观着手

在节能思路方面, 烽火通信更为专注, 熊伟成介绍, 我们的核心思想是, 充分结合网络应用及业务占用情况, 将实际应用中不必要的模块进行休眠, 从而最大化地降低设备的整体能耗。

目前烽火通信也在积极关注包装和运输对自然资源的消耗, 他进一步表示, 以前为了保证设备运输过程的可靠性, 使用了较多的木质材料, 而这种方式对于资源浪费较大, 因此烽火通过一系列的材料和包装运输方式的优化。这看似是比较小的一个方面, 但是试想烽火通信每年的出货产品有几百万吨, 每个产品都用木箱或木质材料包装, 可能需要几座山头的木材, 而现在产品包装消耗的木材已降低到过去的三分之一。

绿色无线通信 篇8

无线通信技术的发展演进, 用户已由正常的接听电话功能转向移动互联网各种业务数据需求。新通信制式的不断出现和升级以及移动通信宽带化的不断发展, 无线通信网面临越来越大的能耗挑战。为了满足不断增长的无线宽带业务及空中流量需求, 移动通信运营商不断增加空中接口带宽和基站的数量。随之而来, 无线接入网的能源消耗问题变得日益严重。

目前, 有一些补充型的技术可以减少基站能耗。比如:软件节电方案, 通过载频智能管段技术, 动态控制电源能耗, 通过处理闲忙和话务量高低智能关闭闲置载频;绿色能源, 结合区域地理条件通过太阳能、风能等可循环再生能源为通信基站供电;采用节能空调 (直流变速) 、结合当地气候特点智能温控等绿色能源技术。但是这些方法处理全局基站能耗只是辅助方法。而且鉴于特定能源技术对于传统能源技术来说应用相对不饱和, 硬、软件及维护成本较高, 不便于后期规模化使用。

因此, 从长期可持续发展上来看, 运营商需要从网络架构设计就开始考虑低延迟、低能耗、高带宽等适应未来拓扑、便于升级、平滑过渡高效网络。在建设集约型社会的今天, 有必要提出一种新的网络架构体系, 在满足不断发展的无线通信业务的基础上, 提高基站设备的能效, 降低基站的建设和维护成本, 实现无线通信能耗的最小化。

1 新型基站网络架构

1.1 基于SDR、DSP、GPP的网络架构

软件无线电技术的实现是以一个标准、通用、嵌入式模块化的平台为依托。通过软件编程来完成无线电通信的各种功能。如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成。减少模拟环节, 同时使ADC (数模转换器) 尽可能地靠近天线缩短数字化运算处理周期。相比传统基站的物理结构, 软件无线电基站逻辑处理通过高性能GPP来完成, ADC/DAC通过数字信号处理器SDR完成。通信运营商在基于高性能GPP的软件无线电系统中对TCO可以有效地进行控制。在网络建设阶段采用新架构网络中基站主设备由于原有硬件处理功能转为软件处理, 极大地节省了基站硬件成本, 系统能耗比也大幅降低, 减少了资本投入、运维支出, 确保了整体网络的长久且可持续的竞争力。

1.2 软件无线电基站架构

传统基站投放所产生大幅度上升的基站能耗使得通信运营商不得不支出大幅的资金解决能耗问题。同时较高主设备购买及安装、配套设备分散投入、物业协调、机房租金等都是影响通信运营商TCO上升的关键因素。

通过软件无线电的新型基站架构, 能较好地推动无线通信技术向绿色、节能、环保、集约的目标发展;更好地实现基站处理资源的共享, 并提高基站系统的集成度, 降低基站的占地面积;利用网格化技术将网格内所需覆盖的基站设备集中起来, 将基站设备的基带处理单元建为一个基带池, 通过高效的GPP动态的管理、分配池内资源;形成一个联合智能覆盖区域;减少了基站的数量和占地面积, 节约建设成本。此外, 结合RRU灵巧轻便, 便于安装和维护, 可以大范围高密度地使用。通过C-RAN解决方案中提出的多小区协作式无线电管理将地理位置相邻的小区组成“小区簇”, UE可被一个小区簇内的多个小区服务, 小区簇内的各个小区以协作传输的方式给对应簇内UE提供业务服务。对比传统网络结构对于小区、频谱利用率有了明显的提升, 且有效地解决了相邻小区间的频率干扰。

1.3 通信云处理的分布式虚拟基站

无线通信基站系统由传统宏站建设发展到现阶段分布式基站、分布式拉远基站建设也是考虑到了前提资金投入、后期运营维护的问题。如何更好地解决这些问题。云端分布式虚拟基站为我们提供了思路。

当前的基带处理单元是结合各运营商频段制式的需求通过设备制造商设计、生产, 来完成无线电通信中的物理层和MAC层的处理。随着3G/B3G、LTE等新技术的演进上述介于面向硬件的设计机制将难以支持通信网络平滑演进。虚拟化是指将物理层的硬件计算转为抽象的软件计算方式、利用高性能的GPP来实现物理基站的各项通信功能。可以理解为传统宏站内的物理结构、处理由高带宽、低延迟的光传输网络来承载。集中化基带池由实时高速处理、回传技术完成原来需要在物理基站完成各项指针信令。

2 软件无线电网络架构优势

2.1 大幅度减少物理基站及“零”基站

与基于宏站、分布式、分布式拉远基站建设方案相比, 基于软件无线电的基带处理单元在配套成本上具有十分显著的优势。在基站建设阶段基站主设备所需要的物理区域由虚化的GPP取代, 这不仅减少了主设备的建设成本也可以降低基站安装、能耗、租金等各类费用问题。未来软件无线电技术的发展也许会成为类似IT行业内的IDC (互联网数据中心) 技术, 规模化、集中化。只需用户手中UE发出业务请求, 接收、发端就可通过高带宽的光传输网络来完成接入操作。

2.2 提高网络容量

在新架构的网络, 虚拟基站可以在基带池中共享移动通信用户接收、发送信息、业务数据、信道质量等信息。这使得联合处理和调度得以实现 (详见LTE-A协作式多点传输技术) , 从而显著提高频谱使用率。

2.3 移动数据业务的智能分流

此架构下, 用户终端和其他移动用户设备所产生的大量移动数据业务被转移出核心网, 使得传输网与核心网的业务负载减小相应地减少了成本开销, 而由于这些数据的路由绕过了核心网络, 从而也给用户带来了更好的用户感知度。

2.4 设备利用率高

集中式的基带处理单元一个显著特点是处理资源可灵活分配, 使得网络能根据不同区域或时段的不均衡负荷 (潮汐效应) 来分配基带处理资源, 从而可以更有效地利用基带处理资源, 提高设备的利用率。

3 对应的技术挑战

3.1 大容量基带池和无线射频单元之间光传输网络

在云基站的构架下, 为了能够保证移动通信网络的质量, 基带池和远端的无线射频单元之间的无线信号传输必须满足高带宽、低延时等苛刻要求。同时, 出于网络建设成本的考虑, 这一无线信号光传输网络还必须具有低成本的特性。相较于其他的基站模式, 云基站最为突出的优势就是能够实现资源的共享和动态分配, 而实现这些的前提就是需要将大量的无线信号连接到中央处理平台集中处理, 这不仅要求这个平台是一个大容量的平台, 同时, 还对如何实现这一平台的有效控制和实时管理, 也提出了挑战。

3.2 基站虚拟化的实现

如何在云基站平台中实现虚拟化。虚拟化是IT技术的发展趋势, 也是云计算中的重要技术, 然而, 对于通信基站而言, 虚拟化还是一个相对陌生的技术。在云基站的构架中, 如何利用虚拟化技术实现资源的有效利用和分配, 是非常关键且有待探索的。

4 结语

由于软件无线电技术在基于面向对象的硬件嵌入式编程使得网络系统的扩充、升级、自适应性能大幅提升。基站系统在维护和升级时变得更为灵活方便, 从而极大地降低维护和升级成本, 可以为移动运营商提供绿色、节能、具有竞争力的网络架构, 确保在当前激烈的市场竞争条件下业务和利润良性增长。

摘要：现阶段各国移动通信网络能耗主要来自于无线通信系统。传统无线通信系统的物理结构相对于通信运营商在网络整体拥有成本 (TCO) 中上升曲线已放缓。基于软件无线电技术, 提出一种可以有效提高通信系统能效、更为绿色环保的基站体系结构, 能够更好地实现无线通信系统的绿色演进。

关键词：绿色通信,软件无线电,云计算,分布式协作无线电

参考文献

[1]杨小牛, 楼才义, 徐建良.软件无线电技术与应用.

[2]黄宇红.C-RAN无线接入网绿色演进白皮书.

营造绿色通信浙江移动在行动 篇9

随着经济发展和居民生活消费水平的提高,直接或间接的增大了电力需求,我国于2007年取代美国成为全球最大的二氧化碳排放国。2009年11月,中国在哥本哈根气候变化大会提出2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%的目标,节能减排成为衡量中国经济和社会发展的“约束性指标”。由于我国移动通信网络规模居世界第一,无论是从中国电信运营业承担的社会责任,还是从企业自身降低运行成本、提高资源利用率的角度,运营商都应把节约能源消耗、创建绿色通信作为今后工作的重点。为此,中国移动提出“力争2010年每单位业务量耗电量较2005年下降40%”的节能目标。为全力支持中国移动绿色行动计划,根据中国移动通信集团公司的部署,浙江移动公司在确保建成高质量移动网络的同时,开展了绿色通信与节能创新计划,积极构建绿色通信环境。如今,这一计划已经取得了良好的成效。

2 基站的节能

根据统计,无线网能耗占总能耗的比重比较大,达到了77.7%。而截至2010年初,浙江移动仅在杭州地区的无线基站数就超过了6 200个,因此基站节能技术的研究对于浙江移动的节能减排有着重要的意义。基站耗电主要是主设备耗电和配套中的空调耗电,浙江移动对基站节能降耗的措施概况而言是从机站主设备、配套设备及网络规划设计3个方面进行开展。

2.1 基站主设备节能

一般来讲,基站耗电主要由主设备耗电和配套设备耗电组成,包括天馈系统、传输设备、电源系统、空调、动环监控、机房等部分。其中机柜功耗主要是由控制板、风扇和合路器等设备构成的,占主设备能耗的比重较小;载频功耗主要由基带功耗、射频信号功耗、静态功放功耗和动态功放功耗组成,是主设备能耗的主要组成部分。因此,基站主设备节能主要从以下几方面进行:

2.1.1 载波智能关断

无线网络每天的话务量基本都有双忙时的概念,杭州地区某机站24h话务量分布情况如图1所示。

可以看出基本上中午12点和晚10点会出现峰值忙时,此时的忙时话务量达到最大,而在其他时间(比如0～9点)话务量就比较低。通过采用智能关断技术,可以从时间和话务量两个维度上进行控制无线资源利用率。在时间维度上可以在BSC侧通过参数设置“使能”功放管电源智能控制,设置智能关断的时间,比如每天的0～8点开启此功能;在话务量维度上,当某个小区的信道占用数低于个值时,选择一个空闲载频进行关断。当话务量比较少时,通过资源调整把分担在不同载波上的用户调整到一个载波上;当有载波空闲时,通过高层的命令关闭板卡上的某个载波以及处理该载波的模块,或者将其设置为休眠。在容量较少的情况下,将载波资源进行集中,减少占用的板卡数量。根据测试结果,每关闭一块基带处理板卡,可以节省约30W的功耗,通过载波智能关断技术,基站主设备可以节能10%左右。

2.1.2 时隙智能关断

时隙智能关断技术原理类似于载波智能关断,当某个时隙不承载话务时,对应时隙的功放电源将会关闭,相对于载波智能关断,时隙智能关断技术控制更加精确,控制效率更高。在实现的方式上,不同厂家存在较大的差异,有些厂家时隙智能关断基于硬件,不需要手动设置就能够实现实时的时隙关断,有些厂家智能关断基于软件,需要手动设置,这给大范围推广和维护带来一定的难度。

华为公司通过将基站软件和硬件功能配合,实现按时隙关断功放管功耗(包括动态功耗和静态功耗),最大限度节省功放功耗。其硬件原理如图2所示。

其中,DSP软件和高速开关单元共同完成功放的开关控制,基站软件需要监控用户的信道建立和释放的信令流程,在用户不占用信道时发出关功放命令,在用户占用信道时发出开功放命令。在开关功放的硬件方面,高速电源开关可在时隙级的粒度下完成功放的电源控制,功放关断时的功放能耗为0。

为近一步验证时隙智能关断功能对机站功耗的影响,浙江移动选取了杭州小河山地区S12/12型基站进行了开启节能减排功能前后的功耗测试。在基站话务量是没有太大变化时(<3%),测试结果如图3所示。可看出时隙关功放功能在站点话务量低时降耗效果更加明显,采用时隙关功放功能的机站平均降耗可达25%。此外时隙级动态职能关断功能,基站会以毫秒级的快速反应时间,根据时隙的忙闲控制功放的开启和关断,这样就不会对用户通信产生任何影响。

2.1.3 双密度载频

双密度载频是通过在一块单板上集成2个载频的收发信机来实现。从结构上分析,双密度载频子系统由双密度收发信单元(DTRU,Double Transceiver Unit)和背板DTRB组成,DTRU支持模块支持两个载波的处理能力。原理如图4所示,双密度载频主要包括3个基本模块:双密度基带与射频单元(DBRU,DTRU Baseband and RF Unit)、双密度功率放大单元(DPAU,DTRU Power Amplifier Unit)和双密度载频电源(DPSU,DTRU Power Supply Unit)。

可以看出,双密度载频共用了基带、射频、功放和电源单元,相对于单密度载频能够节省大量的能耗。采用双密度载频,基站主设备能够节能30%～40%,同时能够节约20%的机房空间,这对于机房资源比较紧张的地区有比较大的采用空间。

2.1.4 分布式基站技术

以TD-SCDMA为例,传统方式的基站布置如图5所示。可以看出在Node B和智能天线间需用多根电缆连接。电缆成本很高,传输损耗大、且电缆本身笨重,特别是在楼宇内部,施工困难。

分布式基站把传统的宏基站设备按照功能划分为两个功能模块,其中把基站的基带、主控、传输、时钟等功能集成在一个称为基带单元(BBU,Base Band Unit)的模块上,基带单元体积小、安装位置非常灵活;把收发信机、功放等中射频集成在另外一个称为远端射频模块上,远端射频单元(RRU,Re-mote Radio Unit)安装在天线端。在网络部署时,将基带处理单元与核心网、无线网络控制设备集中在机房内,通过光纤与规划站点上部署的射频拉远单元进行连接,完成网络覆盖。射频单元与基带单元之间通过光纤连接。典型的分布式基站的构成如图6所示。

据统计,用光纤代替传统的馈线将射频部分拉远,可以减少由馈线导致的损耗约3dB,基站消耗的功率将大幅降低。拉远单元可以采用自然散热技术,能够节省温控能耗,同时远端单元可以靠近天线安装,这样可以节省馈线和塔放,使得站址获取和设备安装都更加容易。由于远端射频单元离天线很近,在同样的发射功率下其射频性能甚至优于宏基站。分布式基站采用高效率功放,减少了空调等其它配套设施的功耗,连接两端的接口采用光纤,损耗小,可大幅度降低电力消耗。

2.2 机房配套节能

2.2.1 基站环境温湿度智能监测控制

建立基站机房环境智能监测控制系统,系统对机房温度、湿度检测,根据检查结果形成智能开启或者关断通风系统或者空调,可达到省电的目的。同时通过对基站机房进行智能通风改造、引入新风系统,采用直通风、自然散热等方式,来降低机房对空调的要求,达到降低能耗。基站新风系统可以分为两种方式,自然通新风系统及热交换新风系统。当室外空气温度比室内低一定程度时,依靠通风将机房内的热量带走,实现室内散热,降低机房内部温度,减少基站空调的运转时间,从而达到节能的目的。

2.2.2 开关电源治理

在早期,由于采用大功率整变频设备,产生大量的谐波,导致三相电压不均匀,给电网带来严重的污染,使电网波形失真、降低实际负荷能力。通过开关电源的谐波治理,可以提高功率因数,稳定机站工作,降低能耗。此外,大多数通信设备采用开关电源直流供电方式,采取整流模块冗余配置,因此预留的蓄电池在正常工作情况下处于低负载率工作,导致转换效率低下,浪费了电能。采用开关电源整流模块休眠技术,根据负载电流的大小来自动调整工作整流模块的数量,使部分模块处于休眠状态,把整流模块调整到最佳负载率下工作,从而降低系统的带载和空载损耗,实现节能目的。

2.3 重视网络规划优化

此外,浙江移动在综合考虑基站新技术及成熟程度的基础上,通过合理的网络规划优化降低了基站数量,提高了设备利用率,从而达到降低基站能耗的目的。

3 数据中心的节能

据统计,浙江移动CMWAP用户请求数从2007年初的1000Tps增长至2010年08月的30000Tps,月均增长率在10%左右。随着3G网络的广泛部署,GPRS资费进一步下调,通过手机了解咨询、信息、下载游戏或者音乐等需求将近一步增加,增大了数据网络扩容的需求。

浙江移动通过技术创新对组网结构进行了优化,同时选用硬件处理能力较高的刀片(ATCA)服务器,实现了物理和虚拟服务器、存储、网络、电源以及冷却系统的统一和自动化管理,大大减少了线缆数量,减少额外的交换接口管理。以WAP网关十期工程为例,建立处理能力为20 000T/s的WAP网关与传统机架式服务器组网相比(SUN系列小型机),处理能力增大了5倍,而使用机柜数减少了6个,同时能耗降低了50%,达到了“增容不增耗”的节能降耗型数据中心标准。

4 其他环境保护举措

除了上述节能减排相关举措之外,浙江移动在空间资源节约、手机和手机电池回收等方面开展了一些营销行动,鼓励用户回收废旧手机及电池,从而有效发挥绿箱子的作用。

绿色无线通信 篇10

为贯彻落实国务院《节能减排“十二五”规划》以及《“十二五”节能减排综合性工作方案》,加强生态文明建设,提高资源能源利用效率,构建绿色通信网络,全面实现通信业“十二五”节能减排目标任务,工信部就进一步加强通信业节能减排工作提出指导意见,这些意见的出台是源自通信行业能耗不断增长的严峻形势,也为2013年运营商、设备商推进节能工作指明方向。

进入2013年,中国大规模数据中心快速发展,4G网络逐步规模部署,通信行业整体能耗仍处于快速增长的态势,通信业节能减排形式依然严峻。而2013年2月,工信部就进一步加强通信业节能减排工作提出意见,这为2013通信节能工作“吹响进攻号角”。

内外部节能形势愈加严峻

据江苏邮电规划设计院高级咨询师袁小明介绍,目前通信行业推进节能工作面临三方面压力,一是节能空间趋小。从“十一五”以来,通信行业加强了节能降耗的力度,对入网设备的能效水平进行了严格把关,对存量的网络设备和基础配套设施进行了大量的节能技术改造,“能降的已降,好干的已干”,剩下的大多是难啃的“硬骨头”,节能降耗的空间趋小、难度加大。

二是能耗增长压力加大。2013年国家级“宽带中国”战略出炉,工信部也下发了4G牌照,这都加速了我国信息化的建设推进,促进互联网、云计算、移动互联网等新技术新业务的蓬勃发展,通信网络规模快速扩张,通信业能源消耗不可避免地会呈现快速增长态势,为企业带来了较大的能耗压力。

三是政府监管力度加强。国务院下发了《循环经济发展战略及近期行动计划》(国发[2013]5号),要求通信服务业推进绿色基站和绿色数据中心的建设,鼓励回收废旧通信产品。国资委加大了央企节能减排的监督力度,将节能减排统计监测报表的报送周期缩短,继续将节能减排列入2013年-2015年任期央企负责人经营业绩考核,要求央企加强节能减排行业对标。

最关键的是,工信部下发了《关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》,提出构建绿色通信网络。据悉,意见指出,到2015年末,通信网全面应用节能减排技术,高能耗老旧设备基本淘汰,初步达到国际通信业能耗可比先进水平,实现单位电信业务总量综合能耗较201 0年底下降10%;推进信息化与工业化深度融合,促进社会节能减排量达到通信业自身能耗排放量的5倍以上;新建大型云计算数据中心的能耗效率(PUE)值达到1.5以下;电信基础设施共建共享全面推进,数量上有提高、范围上有拓展、模式上有创新;新能源和可再生能源应用比例逐年提高。

2013年节能聚焦LTE和IDC

在此背景下,LTE和IDC由于能耗占比大、增速快,成为运营商节能关注重点。

据了解,2013年运营商LTE规模建设,LTE基站能耗陡增其节能受高度关注。中国移动计划建设部节能减排处李海滨此前曾介绍,中国移动2012年能耗达到149亿度,基站占64%。据悉,其此前厂商提供的TD-LTE单载频能耗最差的是最好的七倍,通过多方努力,情况才得到大幅度改善。

对此,设备商也在行动,包括华为、爱立信、上海贝尔等电信设备企业,以及威图、艾默生、施耐德电气等电源空调设备厂商从技术、管理、市场等方面为运营商提供节能助力。如华为已经推出智能电池监控方案、站点能源集成解决方案、网络层节能解决方案、能源管理、能源咨询等多层次的服务,从高效部件、整站节能、网络层节能、能源管理等多层次多维度全方位应对LTE网络能源问题。华为方面表示,华为基于对无线网络的深刻理解,聚焦客户在LTE时代面临的挑战,提供最佳的能源解决方案。

在通信行业,2013年运营商数据中心建设迎来小高峰。面向未来大数据业务需求,三大运营商纷纷建立大规模的云计算数据中心。如在内蒙古呼和浩特,三大运营商纷纷建立大型数据中心,据悉,投产后整个数据中心耗电量会超过当地用户耗电量的总和。

因此,高效节能是数据中心今后发展的重点之一。而通信业“十二五”规划的节能目标是要实现单位业务总量能耗下降10%,大型的数据中心PUE值达到1.5以下。而目前小型数据中心的PUE在2左右,大型在1.5左右,都有巨大的节能降耗潜力,在我国北方地区,大型数据中心PUE应该能够降低到1.25以下。

对此,多个产业链企业推出绿色IDC建设方案。如华为推出的模块化数据机房建设模式支持云计算高密度部署、提高基础设施利用率,降低能耗要求,绿色节能,提升数据中心整体可用性,具有建设速度快(1～3个月),基础设施依据业务需求柔性规划分期部署,避免一次性过度投资,能耗较传统机房降低30%等特点。值得一提的是,在电源领域,华为提供的IDC供电平台包括1～800kVA全系列UPS供电解决方案,具有可靠、

2040亿

从全球来看,运营商能源消耗成本占运维总支出的15%到50%,2012年全球运营商收入2万亿美元,其中CAPEX 3200亿美元,OPEX13600亿美元;能源占OPEX的15%,约2040亿美元。

10%