5G网络绿色通信技术现状研究及发展 秦卫良

5G网络绿色通信技术现状研究及发展秦卫良

发表时间：2018-05-22T16:35:30.153Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：秦卫良[导读] 摘要：伴随着2G、3G网络的升级逐渐演变为4G网络，现如今5G网络开始孕育。

中国移动通信集团广西有限公司广西南宁 530000 摘要：伴随着2G、3G网络的升级逐渐演变为4G网络，现如今5G网络开始孕育。5G网络联网设备逐渐增加、能源消耗大，怎样达到绿色通信技术成为了重要研究课题，制定绿色节能政策目标与节能方案，也是今后5G网络绿色发展的必经之路。对此，笔者结合实践研究，就5G网络绿色通信技术现状研究与发展进行简要分析。

关键词：5G网络；绿色通信技术；现状研究；发展近几年，以TE-Advance为标准的4G网络得到了广泛推广应用，在今后社会发展中，无线数据将进一步增加并呈逐年递增现象，电信联盟展开5G网络的全球标准且预计在2020年实现全范围应用。未来5G网络数据流量增加，峰值吞吐量达到100Gbps/km2；互联网设备项目提高至上百倍；短时延与高稳定性，值得进一步推广应用。

一、5G网络能量消耗现状伴随着5G网络的快速发展，信息和通信产业的能量消耗较高，计划在2020年我国能量消耗约1500t，占据世界能源消耗的10%，将成为全球第五大耗能产业。根据十二五发展规划指出：通信产业万元电液业务消耗的降低发展5G网络绿色通讯成为当务之急。通信设备的消耗与业务荷载有着密切联系，伴随着加入人群的扩大，通讯消耗也随之增加。现如今，国内三大运营商3g基站基站数量为中国电信30万个、移动通信近60万个、联通近40万个。根据2015年联通下6--12月服务质量报告看，至2015年底联通4G基站总体范围达到40万个，中国移动在120万个，电信约50万个。如果将传统基站消耗主体作为计算目标，每天电能源消耗为100kwh，一年电力消耗为3.5*104kwh；2017年通信运营商电力消耗达到7*1010kwh。据调查显示，无线接入设备占据通信网的90%的耗能，而5G网络的来临，通信业务量将飞速发展，通讯设备消耗量也将增加。信息与通信产业将会是世界第五大耗能产业，首先，移动通信网络占据CT产业整体消耗的44%。其次，5G 网络逐渐与物联网、智能楼宇结合进行网络能耗需求较高的条件下部署，缩减能源消耗、命中率更重要的是完善目标。此外，网络骨干链路的宽带使用率将降低到40%，不过因为缺少适合的方案方法，通信网络多数时间处于低荷载消耗中。总而言之，怎样在今后发展推广5G 网络绿色通信，有待进一步研究。

二、绿色通信政策导向与战略目标 5G通信消耗较高并得到了通信行业的重视。国外电信委员会在有关项目中提出相对真实有效的网络设计项目TREND、技能认识无线电与协作技术研发项目（C2POWER）。法国典型则提出移动无线网络的绿色优化（OPERA-NET），预计2020年节能达到20%。也有国家提出Green Radio项目，投入分析网络架构与绿色无线技术。而我国较早以前就提出了绿色通信呼吁给予各国应加强重视，同时举行了主题论坛会议，即：绿色通信的核心与路径实现、绿色通信计划和网络节能。随后，论坛以绿色通信创新为核心，致力于绿色通信网络构建和运营，交流分析产业链通信产品创新、技术创新。同年，工业与信息化部门制定了通信业节能降耗需求。2014年大会将绿色4G网络建设和节能创新为主体，对现代发展中节能降耗挑战，共享通信行业节能解决计划。2015年，有关部门开展通信行业降耗会议，以互联网+绿色通信为核心，进行节能创新成果交流与技术论坛。在绿色通信中，各大运营商开制定了相关战略方案，中国电信经过绿色通信、绿色产品达到节能降耗从而建设光网城市、高消耗设备改造、云网络等方案。中国移动则由C-RAN网络构成、倡导无机房基站建设，通过绿色能源等方案执行绿色行动规划。中国联通扩建基站、智能节能地技术完善实现绿色通信。同时，在政府、单位、运营商的帮助下，更好的推动5G网络绿色通信建设。

三、5G网络绿色通信核心技术研究（一）网络部署 5G网络使用基站分层部署，其中包含HeNB（家庭基站）、Pico Cell（微微蜂窝基站）、Relay（中继）等不同低功率节点提高系统容量。宏基站设计扩大涵盖范围，而微蜂窝与微微蜂窝基站应用密集通信场所。宏基站包含多种低功率阶段部署密度实现现有站点部署密度10倍之多，站点与站点之间缩近到10m，每平方米兼容上完用户从而生成激活用户数与服务站点数1:1超级密集异构网络。分层基站部署显著减低，随后提出宏基站约5kW功率，而微微蜂窝基站紧要10W。若使用不同微微蜂窝基站将达到宏基站一致的覆盖面积，能量消耗仅使用宏基站涵盖的1/7。提出用户密度范围提高微微蜂窝基站部署，提升总体网络能量效率。总而言之，使用单一的业务模型与用户行为特征分布，优化计算方法展开资源调度获得5G分层基站部署进而缩减网络能耗。尽管该结果不过完全，与具体环境有一定出入，在后续研究中可以借助当前大数据环境优势展开分析统计，获得适合复杂情境的算法。（二）网络结构 5G网络背景下通过扁平式IP网络，网络分层单一达到分布式结构，从而实现无线资源管理灵活达到快速转换。扁平式IP网络结构缩减了数据通道内的网元数量与诉讼阶段的能源，节省成本投入与网络建设。5G网络也是在云计算异构网络下运营而生。由中国移动发布的C-RAN提出采取集中化处理、协作无线电与云技术。基于这一条件下，5G网络结构涵盖了无线接入云、开放智能控制云、高效率低成本转发云。利用网络资源云化达到资源分化与控制，经过云端把无线接入与节点虚化，SDN输送有效节约了成本投入。SDN把路由器的路由决策控制功能在设备内分割，中心控制器借助软件管理达到控制与转发分化，让控制更为简便、灵巧。（三）资源分配由于通信网络处于初级阶段，根据网络流量高峰阶段的资源要求展开设计。具体应用时，网络流量也会随着时间的改变而变化，各小区也有着不同变化模式。例如：网络流量通常有昼高夜低现象，但工作区与住宅区形成此消波长特点。在网络流量逐渐缩减后，基站容量冗余将造成不必要能源消耗。因此，怎样在适宜的时间进行网络资源管控有助于提升网络能量质量。小区开关技术也能够协调潮汐现象，基站业务量较少条件下，经过信令控制一些基站休眠，通过相近基站接替接替休眠基站展开容量补偿。5G网络中，把流量分布切合为时间的正弦分布函数，动态调节基站工作状态。此外，提出基于网络流量预测的基站休眠减少能耗方式，利用流量预测进行网络流量合并，借助链路与节点开关让低使用率的链路休眠。Poisson-Vorono i-Tessellation（PVT）的随机蜂窝网络运行效能模型，也是有效方法。结语：