5G無線網絡綠色通信關鍵技術分析

趙子龍

摘要：5G技術的應用和發展必須要以綠色節能為核心，在網絡體系的建設上必須要堅持低能耗、高能效以及密集化的部署戰略。本文主要以5G無線網絡中的綠色通信技術為核心展開深入探討和分析。

關鍵詞：5G無線網絡;綠色通信技術;關鍵技術

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0027-02

0 引言

目前4G移動通信技術在使用范圍上基本上實現了全覆蓋，4G通信技術在社會生產生活中扮演著十分重要的角色，隨著用戶對于信息傳遞速度和傳遞容量需求的不斷上升5G移動通信技術應運而生，與此同時我們正向著5G無線網絡時代邁進，關于5G無線網絡相關技術的研究成為目前移動信息網絡研究工作的重點之一[1]。本文首先對5G無線網絡進行簡要介紹，以5G無線網絡中的綠色通信技術為核心對其關鍵技術進行探討和分析，以期為相關技術工作人員提供關于5G無線網絡發展的新思路。

1 5G無線網絡基本介紹

1.1 5G無線網絡發展歷史

5G無線網絡能夠實現信號接收發送強度以及信息覆蓋范圍的擴大，提升用戶網絡參與體驗[2]。現階段，第5代移動通信系統已經受到了世界各國研究人員的關注，與此同時在5G通信技術發展上增加了低能耗以及低成本的綠色發展目標，如果實現5G技術的應用普及那么信息在傳輸過程中將進一步打破時間空間上的限制，提升用戶通信體驗，減少信號傳輸距離并提高網絡的互聯能力。但是需要指出的是結合當前的研究工作形式，針對5G無線網絡中的關鍵技術還需要進一步地進行完善才能夠達到網絡服務的基本質量要求。

1.2 5G無線網絡發展方向

在應用過程中要想達到5G無線網絡在信息傳遞質量以及傳遞速度上的需要，在通信技術的研究上應當從以下幾方面著手進行研究和突破：

（1）對超密集部署通信技術（UDN）的進一步研究。UDN技術在單位區域內要想實現分流效率的提高，就需要增加基站以及信號節點的數量，提高頻譜的使用效率。（2）對頻譜使用范圍的進一步研究。現代化技術的發展會在一定程度上促進毫米波通訊技術的發展，毫米波通信技術難關的克服將在很大程度上提升5G通訊技術使用效率。另外5GHZ Wife作為5G通訊信號中的重要技術補充對于提高5G 通訊載頻寬度具有重要的意義。（3）對波形技術以及MIMO技術、SCAM技術的進一步研究。上述技術都是提高5G通信網絡傳輸速度的關鍵技術，是5G無線網絡實現飛躍式發展的重要基，目前在5G無線網絡中可以結合內容分發技術提高緩存服務的質量，增強網絡服務的效果。

為適應業務場景的差異化要求，在關鍵能力指標方面，除了傳統的峰值速率、移動性、時延和頻譜效率之外，國際電信聯盟（ITU，International Telecommunication Union）為了保證對頻譜和能源的有效利用，5G的頻譜效率將比4G提高3～5倍，能效將比4G提升100倍。

2 5G無線網絡關鍵技術分析

2.1 5G無線網絡綠色通信技術的主要問題

綠色通訊技術的核心是在標準的能耗基礎上對信號傳輸效率的提升，是社會可持續發展理念中的重要內容[3]。4G網絡在向5G網絡邁進中，限制5G無線網絡綠色通信技術形成的關鍵是RAN無線接入方式在消耗標準上還不能夠進行合理控制。實驗研究證明基站在無線接入網中占據四到七成的功率，因此在5G無線網絡綠色通信技術的建設中要想實現綠色化通信技術就必須要解決基站功耗超過實際標準的問題。除此之外還需要采取相應的輔助措施保證綠色通信技術的實現，例如對網絡級以及鏈路級等通信效率傳輸的控制等。

2.2 5G無線網絡綠色通信技術的關鍵

（1）在器件管理上的綠色節能。上文已經闡述了基站在接入過程中產生的能耗是5G無線網絡中能耗最高的部分，因此應當在器件選擇上對其進行能耗控制處理。比如在基站業務調配方式的確定上要對使用強度進行合理控制，由于能耗的主要來源是功率放大器在工作過程中產生的消耗，因此要對功率放大器進行改進和升級，優先考慮動態功率放大器，這樣能夠降低至少一半以上的基站能耗量。再比如在對基站工作闡述的設置上同樣也能夠降低基站的基本能耗[4]。（2）在鏈路層的綠色通訊處理。盡管鏈路層上的能耗相對于基站能耗要明顯降低，但是基于5G無線網絡建設的綠色通信理念，在5G無線網絡的鏈路層通訊上也要充分關注鏈路的能耗。由于鏈路層基站射頻的能耗數值相對較高，同時基站的傳輸速度更影響著基站對能量的最終使用效果，因此在鏈路層建設中要重點提高臉露出的傳輸速度，同時采取保護措施降低傳輸過程中產生的損耗。（3）在網絡層的綠色節能處理。對于5G無線網絡層的綠色通信節能技術的處理必須要以鏈路層的節能處理為基礎，在網絡層中增加異構無線通訊網絡以及通信社區小站，以密集部署的方式減少各個節點之間的無線傳輸距離，從而達到降低基站最終能耗的目標。對于網絡層進行綠色節能技術處理關鍵還能夠提升網絡信號傳輸的速度，提高網絡信號傳輸的數據容量。

3 5G無線網絡綠色通訊的具體實施技術

3.1 自組織網絡通訊技術

目前國內4G通信網絡技術在對網絡層次進行維護和部署的過程中都是建立在人工的基礎上，這樣的工作方式會導致技術實施成本迅速上升，同時在網絡信息傳輸效果上也存在十分明顯的局限性，顯然人工布局的網絡通信方式已經達不到5G無線網絡在信息傳輸速度上的基本要求，對此應當建立自組織網絡體系，以自組織網絡技術為基礎運行并維護5G無線網絡。在5G無線網絡綠色通信技術建設的過程中自組織網絡技術最關鍵的優勢就是能夠實現對傳統人工組織方式缺點的優化，在智能化的運維以及部署過程中具有更高的效率和精準度。不過需要指出的是當前國內在自組織網絡技術的研究上還存在很多不足之處，還不能夠實現通信網絡部署的全面智能化，究其原因是在網絡部署的過程中在自配置以及自愈合等方面還存在技術上的難點[5]。現階段國內自組織網絡體系主要有分布式自組織網絡、集中式自組織網絡和混合式自組織網絡，三種體系在應用過程中都具有明顯的局限性，在各種形式中SON分布式自組織網絡體系的傳輸效果相對較好，并且在使用上具有良好的獨立性，其主要缺點是在體系協調上還存在一定的局限。

3.2 密集異構網絡技術

現階段針對5G無線網絡綠色通信技術的研究中關于密集異構技術的研究已經成為公認的實現綠色通信的核心技術，其主要原因是要想實現5G無線網絡的綠色通信就要保證信號傳輸流量能在現有基礎上增加一千倍，實現上述目標最直接的措施就是降低小區半徑從而降低網絡體系中的功率節點綜述。未來的5G無線網絡建設中無線節點將會增加到現有數量的十倍以上，將成為支撐5G無線網絡綠色通信的關鍵。密集異構網絡技術能夠根據用戶的基本數量標準來確定網絡中的站點數量，通過二者之間的一一對應從而達到保證5G無線網絡服務質量的目標。建立密集異構技術是實現綠色通信的關鍵技術，同時更面臨著復雜的網絡拓撲結構問題，在目前的技術環境下還不能夠實現和傳統移動通信系統的充分融合，日后的研究工作將以此為重點。除此之外密集異構技術的另外一項技術難點就是結構中的同頻干擾現象，在目前通信系統網絡中還能夠對這種干擾進行高效的抵御，只能采取單獨處理的基礎手段，這種處理方法并不能夠滿足5G無線網絡通信的基本要求，為了保證網絡中不同業務的正常進行就必須要進行網絡內部協調，通過對周圍節點的感知完善對網絡體系的動態化部署。

3.3 內容分發網絡通信技術

通過對目前5G無線網絡通信技術的綜合和分析發現，現有技術可以成功地干預5G時代的生產生活。隨著社會各領域對于多媒體等業務需求的不算增加，網絡流量將會呈現出高速增長的趨勢，目前的網絡擁堵問題就是典型特征。網絡擁堵在很大程度上影響了用戶的網絡活動體驗，要想充分地解決上述問題就必須要開發和使用內容分發網絡技術。該項技術的核心就是在傳輸網絡層中通過層次的增加來構建虛擬網絡體系，這樣用戶就能夠在最近的服務器上獲得目標內容，從而避免網絡延時問題的形成，提高信息傳輸的效率和速度。

3.4 D2D網絡通信技術

5G無線網絡綠色通信技術的發展需要保證足夠的網絡容量和頻譜效率等級，對此就需要對當前的通信模式進行升級從而豐富用戶的使用體驗。D2D網絡通信技術是建立在蜂窩系統數據傳輸技術基礎上的一種新型技術，能夠實現數據跳過基站轉發環節直接在終端上進行傳輸。D2D網絡通信技術需要特定的控制信令，包括無線資源調配、計算和識別等。D2D網絡通信技術的應用能夠在很大程度上降低信號傳輸的實踐同時減少基站在這個過程中承擔的工作壓力，一旦無線通信設施出現破壞完全可以借助D2D網絡通信技術在終端上進行通信傳輸。

4 結語

5G技術的應用和發展必須要以綠色節能為核心，在網絡體系的建設上必須要堅持低能耗、高能效以及密集化的部署戰略，對此可以在自組織網絡通訊技術、密集異構網絡技術、內容分發網絡通信技術以及D2D網絡通信技術等方面展開深入的研究和探討從而促進5G無線網絡綠色通信技術的實現。

參考文獻

[1] 劉洋.基于5G移動通信網絡的綠色通信關鍵技術[J].信息記錄材料，2018（4）：83-85.

[2] 崔玉柱，沙巍.5G移動網絡綠色通信的相關關鍵技術[J].電子技術與軟件工程，2018（17）：43.

[3] 付小華.基于5G移動通信網絡下綠色通信關鍵技術的思考[J].無線互聯科技，2019（7）：5-6.

[4] 王立.基于5G移動通信網絡的綠色通信關鍵技術研究[J].電子世界，2018（24）：164+166.

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

Analysis on Key Technologies of Green Communication in 5G Wireless Network

ZHAO Zi-long

（Guangdong Southern Telecom Planning and Consulting Design Institute Co.， Ltd. ， Shenzhen Guangdong? 518038）

Abstract：The application and development of 5G technology must take green energy conservation as the core， and the construction of network system must adhere to the strategy of low energy consumption， high energy efficiency and intensive deployment. In this paper green communication technology in 5G wireless network is the core of in-depth discussion and analysis.

Key words：5G wireless network; green communication technology; the key technology