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無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)綠色無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)研究論文
摘要：現階段，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )能耗已成為社會(huì )關(guān)注重點(diǎn)，在創(chuàng )新無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的基礎上，建立低能耗的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。圍繞無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的能耗構成、優(yōu)化重點(diǎn)、器件級能量的優(yōu)化處理、鏈路級能量的優(yōu)化處理及網(wǎng)絡(luò )級能量的優(yōu)化處理等展開(kāi)討論，具體分析無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的能耗構成，并將無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò )的主要優(yōu)化點(diǎn)，從器件級、鏈路級與網(wǎng)絡(luò )級等角度出發(fā)，達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )系統的目的。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)；綠色無(wú)線(xiàn)通信；能量?jì)?yōu)化
引言
無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的快速發(fā)展，為多媒體業(yè)務(wù)的高效開(kāi)展提供了基礎條件，能確保網(wǎng)絡(luò )數據的有效傳輸。但隨著(zhù)網(wǎng)民數量和網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍的增加，通信網(wǎng)絡(luò )能耗問(wèn)題日益突出，對環(huán)境與能源保護帶來(lái)了不利影響。相關(guān)數據表明，通信行業(yè)年均能耗在全球總能耗中比重較大，必須加大通信網(wǎng)絡(luò )能源的合理使用研究，推進(jìn)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )朝著(zhù)綠色節能方向發(fā)展。
1無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的能耗構成與優(yōu)化重點(diǎn)
基站產(chǎn)生的能耗在無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )中的比重較大，因此要應注對基站能耗組成的分析，找出影響能源使用效率的因素，提高無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的能源利用率。但需注意的是，目前針對無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)能耗的研究主要集中在輸出功率上，研究結果較片面。針對這一問(wèn)題，可采取全方位分析基站能耗構成的研究方法，在此基礎上進(jìn)行無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)能源結構的優(yōu)化�，F階段廣泛應用的基站功率建模法，是將基站功率與輸出功率間的線(xiàn)性關(guān)系表示出來(lái)，從而對基站工作時(shí)產(chǎn)生的功率進(jìn)行全面分析。傳輸功率主要與傳輸相關(guān)功率及偏置功率有關(guān)，傳輸相關(guān)功率是指基站在驅動(dòng)系統運行時(shí)要達到的輸出功率，不僅包含射頻傳輸功率，還與天線(xiàn)與功放等部位運行時(shí)需要的功率有關(guān)，是基站能耗的主要組成部分�？赏ㄟ^(guò)優(yōu)化功放功率達到提高基站能源利用率的目的。而偏置功率與系統內的數據傳送有關(guān)，當基站內部器件開(kāi)始運作時(shí)，會(huì )產(chǎn)生相應能耗。這類(lèi)能源消耗由系統參數與部件參數等因素決定，應在保證基站傳輸效率滿(mǎn)足系統數據傳輸需求的條件下，進(jìn)行基站偏置功率的優(yōu)化處理。
2器件級能量的優(yōu)化處理
2.1提高基站器件的能量運用效率
通常將基站器件分為基帶、饋線(xiàn)及射頻等，在對各部分能耗量進(jìn)行分析時(shí)，可發(fā)現射頻能耗占總耗能的較大比重。在目前已建立的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )內，還無(wú)法充分發(fā)揮功率放大器功能，無(wú)法提升網(wǎng)絡(luò )能量使用效率[1]。要提高功率放大器運行效果，可采取提升線(xiàn)性及功率效率等措施，將先進(jìn)的功放器件應用到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )建設中。如Doherty功率放大器主要是利用B/C型放大器及相應的輔助放大器，將效率控制在指定范圍內，保障基站功放能量的充分利用。同時(shí)，可通過(guò)信號處理方法來(lái)提升功放能量使用率。例如，對系統內的信號做峰值因子縮減操作，可進(jìn)一步減少無(wú)效數據，提高系統的數據處理能力，進(jìn)而提高無(wú)線(xiàn)通信系統的數據處理效率及能量使用效率。
2.2加大基站動(dòng)態(tài)功率的管理
為實(shí)現器件級能量的優(yōu)化處理，還需注重對基站業(yè)務(wù)特性的掌握，對基站動(dòng)態(tài)功率進(jìn)行有效管理�，F行無(wú)線(xiàn)通信基站在執行各項業(yè)務(wù)時(shí)，對業(yè)務(wù)特點(diǎn)的把握不夠充分，可根據峰值業(yè)務(wù)產(chǎn)生的流量值，制定相應的傳輸效率及功率，保證能量配置效率，避免出現數據傳輸受阻情況。無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)體現出空間布局特性，部分時(shí)間段內的業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò )能量需求不高，造成能源浪費。為解決這一問(wèn)題，要求網(wǎng)絡(luò )基站中各部件要結合業(yè)務(wù)特性，自動(dòng)選擇適當的傳輸功率。如將多功率發(fā)射機電路運用到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )建設中，促使各線(xiàn)路能根據網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)執行流量及能源需求，動(dòng)態(tài)調節系統功率等級，達到傳輸能耗的目的。另外，還需盡快解決基站能耗部件持續啟動(dòng)的問(wèn)題，在業(yè)務(wù)需求較少階段，應確保閑置線(xiàn)路處于關(guān)閉狀態(tài)，減少基站能耗。
3鏈路級能量的優(yōu)化處理
3.1無(wú)線(xiàn)資源及傳輸能耗折中
在無(wú)線(xiàn)通信系統的運行過(guò)程中，要合理選擇傳輸容量，傳輸信道帶寬與運輸功率等因素決定了系統的傳輸容量。由于網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路傳輸容量和傳輸帶寬間呈線(xiàn)性關(guān)系，因此可采取折中處理方式。如在速率約束確定的情況下，通多提高帶寬來(lái)減少傳輸功率。做到帶寬資源與能耗折中，關(guān)注無(wú)線(xiàn)頻譜資源的開(kāi)發(fā)及運用，為數據傳輸提供多種信道[2]。無(wú)線(xiàn)通信系統的不斷發(fā)展，為無(wú)線(xiàn)頻譜資源的挖掘提供了良好條件。GSM通信系統的帶寬可達200Hz，能根據系統數據傳輸需求，合理設置信道帶寬，UMTS系統的帶寬為5MHz，其信號傳輸能力較強。在時(shí)間資源與系統功率的折中處理上，應認識到時(shí)間是一種主要的通信資源，當通信系統內業(yè)務(wù)數量增多后，需要增加數據傳送信道，但這在一定程度上加大了基站能耗。這時(shí)需要實(shí)現時(shí)間資源的合理使用，實(shí)現時(shí)間資源和傳輸功率折中的目標。將數據傳送時(shí)間作為變量，隨著(zhù)業(yè)務(wù)數據量的變化，數據傳輸效率將產(chǎn)生變化，因此需要從延長(cháng)業(yè)務(wù)辦理時(shí)間角度出發(fā)，充分利用時(shí)間資源。例如，目前常用的排隊理論，在綜合考慮業(yè)務(wù)空間分布特點(diǎn)及服務(wù)延時(shí)的基礎上，增強傳輸功率的動(dòng)態(tài)調整性能，使通信網(wǎng)絡(luò )根據不同的業(yè)務(wù)特征，有效利用時(shí)間資源。
3.2業(yè)務(wù)傳輸性能及功耗折中
從業(yè)務(wù)傳輸性能及功耗折中方面著(zhù)手，可發(fā)現要提高通信網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)辦理能力，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的使用體驗，要保證無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )對應的頻譜效率與服務(wù)延時(shí)等性能指標符合系統運行要求。以點(diǎn)對點(diǎn)的通信系統為例，在對該系統的傳輸效率及頻譜效率等性能指標進(jìn)行分析時(shí)，應從系統性能指標和功率折中處理這一角度出發(fā)，實(shí)現優(yōu)化無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )傳輸功率的目標。傳統無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )是以網(wǎng)絡(luò )服務(wù)性能為基礎，進(jìn)行性能指標的優(yōu)化處理，沒(méi)有做到性能指標與各類(lèi)業(yè)務(wù)辦理要求的充分結合，這就需要在全面掌握系統業(yè)務(wù)特征的基礎上，有針對性地強調性能指標，以便充分發(fā)揮無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )功能，避免出現功率浪費現象。
4網(wǎng)絡(luò )級能量的優(yōu)化處理
4.1異構無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )
在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )級的能量?jì)?yōu)化處理時(shí)，應從異構無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )角度出發(fā)。通過(guò)在傳統蜂窩網(wǎng)絡(luò )的基礎上添加低能耗的微蜂窩或家庭基站等無(wú)線(xiàn)接入站點(diǎn)，形成異構無(wú)線(xiàn)通信系統，該網(wǎng)絡(luò )結構能滿(mǎn)足各類(lèi)業(yè)務(wù)辦理需求，并充分利用網(wǎng)絡(luò )能量。要充分發(fā)揮異構無(wú)線(xiàn)通信系統的運用價(jià)值，應結合系統中不同業(yè)務(wù)對流量及功率的需求，配置對應的微區服務(wù)或家庭基站，為系統內大容量業(yè)務(wù)的高效完成奠定基礎[3]。微站點(diǎn)與家庭教育基站等無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)具有運行功耗低的特點(diǎn)，將其作為無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )中業(yè)務(wù)執行的能量供應接點(diǎn)，有利于提高能量運用效率。但在原有通信網(wǎng)絡(luò )結構中引入過(guò)多接入點(diǎn)，會(huì )影響系統的正常運行，不利于提高能量使用效率，當用戶(hù)實(shí)施各項操作時(shí)，各節點(diǎn)間頻繁切換，會(huì )加大系統數據處理復雜度。因此，應合理設置接入點(diǎn)密度，并根據無(wú)線(xiàn)通信系統實(shí)際需求確定異構網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構，進(jìn)而建立高效的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統。
4.2協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò )
協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò )被看作是無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )未來(lái)發(fā)展的方向之一，其分布式天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結構及協(xié)作中繼傳輸等技術(shù)，在節省網(wǎng)絡(luò )能耗方面有現實(shí)意義[4]。其中分布式天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能借助各小型基站協(xié)調運行，通過(guò)協(xié)調不同基站的發(fā)射信號，減少外部干擾信號，提高通信網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)處理效率，確�；灸芰康挠行Ю�。例如，協(xié)作基站處理信息的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化處理技術(shù)，能縮短數據傳輸距離，提高無(wú)線(xiàn)通信系統運行效率，避免出現能量浪費現象�；緟f(xié)作技術(shù)，可利用中繼節點(diǎn)來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )信號的放大及解碼操作等，確保通信系統為數據傳輸提供適當信道。
4.3無(wú)線(xiàn)資源分類(lèi)
網(wǎng)絡(luò )能量利用程度與各類(lèi)資源分配是否合理有緊密聯(lián)系，應從無(wú)線(xiàn)資源分類(lèi)角度出發(fā)，為網(wǎng)絡(luò )能量的充分利用提供有效途徑。決定無(wú)線(xiàn)通信系統性能的關(guān)鍵因素在信道狀態(tài)信息，要在收集和整理信道狀況信息的基礎上，合理分配無(wú)線(xiàn)資源，提升無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運行性能。要在充分了解用戶(hù)需求的基礎上合理分配無(wú)線(xiàn)資源，科學(xué)配置無(wú)線(xiàn)信道及網(wǎng)絡(luò )能量等資源，使無(wú)線(xiàn)信道根據數據處理量進(jìn)行能量調整，可提高系統資源利用率。在進(jìn)行系統資源分配時(shí)，還應考慮協(xié)作網(wǎng)絡(luò )與異構網(wǎng)絡(luò )的引進(jìn)對原有通信系統的影響，信道數量的增加使接入點(diǎn)分布更加密集，因此，應綜合考察時(shí)間資源和空間資源等因素，制定具體的網(wǎng)絡(luò )資源分配方案。
5結論
綜上所述，在全球能源壓力及環(huán)境污染等問(wèn)題不斷加劇的情況下，綠色節能已成為社會(huì )各行業(yè)的發(fā)展主題，在遵循節能減排原則的基礎上，促進(jìn)綠色無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展，為通信行業(yè)發(fā)展注入活力。從能耗角度出發(fā)，通信網(wǎng)絡(luò )中無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)能耗較大，因此，需要對無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )拓撲結構等進(jìn)行深入研究，減小無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)能耗，做到綠色通信，真正落實(shí)節能減排理念。
參考文獻：
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