基于5G移動通信網(wǎng)絡的綠色通信關鍵技術

劉 洋

（綏化市人防指揮信息保障中心 黑龍江 綏化 152000）

1 引言

Sandvine發(fā)布了關于網(wǎng)絡應用報告，在報告中說，在2014年25%的網(wǎng)絡通信所帶來的數(shù)據(jù)傳輸來源于移動端。在相關的白皮書中說明，世界范圍內的數(shù)據(jù)傳輸量的需求在今后將達到當前數(shù)據(jù)傳輸量的二百倍。由于我國人口基數(shù)大，數(shù)據(jù)傳輸速率的需求更是要達到世界平均需求的1.5倍。在此情形下，如何實現(xiàn)高效傳輸?shù)耐瑫r又節(jié)約資源，基于5G移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)綠色通信的問題顯得尤為重要。

2 5G移動通信網(wǎng)絡概述

5G移動通信網(wǎng)絡是下一代移動通信技術，ITU于2012年發(fā)布了對于5G移動通信網(wǎng)絡的未來遠景，其中主要涵蓋了業(yè)務場景、用戶等發(fā)展趨勢。ITU于隔年的二月發(fā)布了關于5G移動通信網(wǎng)絡的工作計劃表，力爭推進5G移動通信網(wǎng)絡的研究。

5G移動通信網(wǎng)絡的工作表中第一階段為2015年之前，旨在對5G移動通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展趨勢和頻譜的研究；第二階段為2015—2017年之間，著手關于5G移動通信網(wǎng)絡的標準制定；第三階段為2017—2018年，該階段主要是對5G移動通信網(wǎng)絡相關技術的征集；第四階段是2018—2020年，該階段的目標是對所征集的相關技術進行評估和標準化。以上四個階段的最終目的是于2020年，5G移動通信網(wǎng)絡具備在商業(yè)中應用的能力。

3 綠色通信相關技術

目前我國乃至世界范圍內，數(shù)據(jù)傳輸量越來越大，其能源消耗也隨之增大。為了達到節(jié)能減排、避免能源的浪費和降低對生活環(huán)境的污染，綠色通信的概念應運而生。

在移動通信網(wǎng)絡中，能源損耗最多的部分為無線接入網(wǎng)，而無線接入網(wǎng)的中基站的損耗又占了最大的比重。因此，降低移動通信的能源損耗，應主要著手于降低基站對資源的需求。在業(yè)界普遍采用的技能技術主要分類三類，分別是器件級、鏈路級和網(wǎng)絡級。

在器件級方面的綠色通信技術主要實現(xiàn)提高基站對資源的有效使用率和降低基站對資源的需求程度，除此之外，充分調查基站的特點，根據(jù)其特點布置合理的器件之間的調度模式，也能夠降低器件對能源的需求，最終達到綠色通信的目的。基帶、射頻和饋線中，射頻部分占據(jù)著大部分的基站能源總量，在射頻中，功放功能對能源的需求量最大，因此也可從功放方面入手降低能源消耗。然而，由于技術水平的限制，功放器件的性能具有一定的不足，已經(jīng)成為了影響網(wǎng)絡傳輸資源的重要因素。尤其是LET中，為了具有較好的數(shù)據(jù)傳輸質量，要求功放具有良好的線性，從而導致功放的工作范圍無法達到飽和狀態(tài)，最終功放器件對資源的利用率降低。針對以上問題，提高功放的性能，優(yōu)化功放對數(shù)據(jù)處理的能力，是當今尤為重要的問題。除此之外，在基站進行工作時，通常不對數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務進行分類，只是依據(jù)業(yè)務器件參數(shù)進行傳輸，從而達到最好的傳輸性能，導致了在傳輸量較低時，造成了加大的能源浪費。

鏈路級在基站總的能源損耗中只占據(jù)了較小的一部分，但是受到功放、饋線等的影響，射頻部分占據(jù)了大量的功耗。除此之外，基站的數(shù)據(jù)傳輸功率與無線數(shù)據(jù)傳輸能力有著密切的關系。采用科學有效的資源調度方案和高性能的傳輸手段，并且保障網(wǎng)絡基本能力的情況下，對鏈路傳輸進行合理配置，能夠有效的提升無線傳輸效率。

網(wǎng)絡級的能源消耗的手段可參考于鏈路級的數(shù)據(jù)傳輸技術，即從網(wǎng)絡整體出發(fā)，進行資源的調度優(yōu)化。調度優(yōu)化主要手段是在異構通信網(wǎng)中增加小站，小站能夠減少用戶和數(shù)據(jù)接收點的距離，從而降低由于距離過大而帶來的能源損耗。因此，在移動通信網(wǎng)絡中配置高密度的小站，是5G移動通信網(wǎng)絡在綠色通信方面的重要突破點，該項技術在未來有可能達到幾百甚至上千的數(shù)據(jù)傳輸速度和能源利用率的提高。然而，由于高密度的異構網(wǎng)絡也會帶來更加復雜的數(shù)據(jù)傳輸情況和調度結構，因此如何在復雜的異構網(wǎng)絡中合理配置小站成為了該項技術能否順利實施的關鍵。

4 基于5G移動通信網(wǎng)絡的綠色通信關鍵技術

通過上一章節(jié)中對綠色通信技術的分析，將綠色通信技術其應用于5G移動通信網(wǎng)絡中，可主要從三個方面入手，分別是自組織網(wǎng)絡、超密集異構網(wǎng)絡和D2D通信技術。

首先，自組織網(wǎng)絡的需求出自于目前在使用的4G移動通信網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡的部署和后期運維是由技術員進行手動的操作來完成，這種手動操作方式一定程度上需要大量的人力并且具有一定的時間約束等，從而無法實現(xiàn)網(wǎng)絡的快速部署和運維，從而浪費資源。自組織網(wǎng)絡的概念是網(wǎng)絡通過智能化來代替人工操作。然而，目前的自組織網(wǎng)絡還具有一定的不足，無法實現(xiàn)工作的完全自動化。自組織網(wǎng)絡能夠有效的提高能源的利用率并減少人工干預，但該項技術仍然需要進一步的完善。

其次，超密集網(wǎng)絡已經(jīng)在世界范圍內普遍被認可為是一種有效的綠色通信的核心技術，主要是由于基于5G移動網(wǎng)絡通信的綠色通信需要確保能夠支持當今數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸速率的千倍級，因此縮短數(shù)據(jù)傳輸距離，達到小區(qū)半徑縮小和提高低功率節(jié)點密度的目的。為了實現(xiàn)超密集異構網(wǎng)絡，在5G移動通信網(wǎng)絡中會提高無線節(jié)點的數(shù)目，該數(shù)目會達到目前無線節(jié)點的十倍以上，從而成為實現(xiàn)5G移動通信網(wǎng)絡的核心條件。密集的通信節(jié)點能夠服務于大量的用戶，甚至達到用戶與通信節(jié)點數(shù)量相等，從而通信網(wǎng)絡提供良好的通信質量。然而，密集的通信節(jié)點也可能會造成網(wǎng)絡的復雜性和兼容性的問題，這些問題都急需解決。

D2D技術是一種設備間的通信技術，這種技術的應用，可是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接傳輸而無需經(jīng)過基站的轉發(fā)。這種技術的應用，能夠實現(xiàn)減少基站的工作量，從而減少通信傳輸時間和數(shù)據(jù)傳輸效率。除此之外，當通信設備損壞時，設備可以通過D2D技術實現(xiàn)正常工作，或者鏈接到蜂窩網(wǎng)絡。但這種技術在實際的使用過程中，很容易受到多方面的影響，仍需要研究與完善。

5 結語

本文從綠色通信的必要性和綠色通信技術入手，重點分析了基于5G移動通信網(wǎng)絡的綠色通信技術。5G移動通信網(wǎng)絡在不遠的未來帶來更快速的通信服務的同時，也能夠以更高的資源利用率服務于我們的生活。

[1]游思晴，齊兆群.5G網(wǎng)絡綠色通信技術現(xiàn)狀研究及展望[J].移動通信，2016，40(20)：31-35.

[2]李堃，申志銳，陳堅民.5G移動網(wǎng)絡綠色通信關鍵技術[J].通訊世界，2017(18)：78-78.

[3]楊綠溪，何世文，王毅，等.面向5G無線通信系統(tǒng)的關鍵技術綜述[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2015(3)：469-485.

[4]畢倬.第五代移動通信網(wǎng)絡體系架構及其關鍵技術[J].信息與電腦：理論版，2016(3)：160-160.

[5]翟廣羽.5G無線通信技術關鍵技術分析[J].通訊世界，2016(19)：70-70.