文档介绍：通信工程新技术论文
通信工程新技术论文一：5G网 络绿色通信技术现状研究及展望
【摘要】5G时代联网设备数目增多，能量消耗激增，如 何实现绿色通信是5G时代的重要研究方向。首先介绍了 5G 通信特点及其带来的能耗增加，分析国内外关于移动绿色通信方面，我国三大运营商也采取了战略措施。 中国电信通过“绿色通信、绿色产品、绿色采购”实现节能减
排，分别采取了光网城市、高耗能设备改造、推广分布式基 站、云网络等措施。中国移动从发展C-RAN网络结构、推 广无机房基站建设模式、采用绿色能源等措施实现“绿色行 动计划”。中国联通推广分布式基站、智能节能关断技术完 善来进行节能减排。
在各国政府、行业协会、运营商和产业链各方的努力推动 下，绿色通信概念将在5G时代得到良好的发展。
4 5G网络绿色通信的关键技术研究状况
目前国内外关于5G绿色通信的关键技术研究包括：网络 架构、网络部署、资源调度、链路级技术等方面。
在5G时代将采用偏平化的IP网络，网络层次简单，实现 分布式架构，使得无线资源管理更加灵活高效，实现用户在 核心网的无缝切换。扁平化IP网络架构减少了数据通道中 的网元数量和传输过程中的能量损耗，降低了建网和运营成 本。5G网络还将是一个基于云计算的异构网络。中国移动 在
2010 年 4 月发布了 C-RAN(Cloud Radio Access Network),采用了集中处理、协作无线电和及时云技术。在 此基础上，5G网络架构将包含灵活操作的无线接入云、开 放智能的控制云、高效低成本的转发云［8］。通过将网络资源 云化可实现资源划分和管理。通过云端将无线接入和节点虚 化，利用SDN(软件定义网络)传输，可大大降低网络建设和 运营成本。其中SDN将路由器中的路由决策等控制功能从 设备中分离出来，统一由中心控制器通过软件进行控制，实 现控制和转发的分离，使得控制更加灵活，设备更加简单。
5G采用基站分层部署的策略。通过部署包括家庭基站 (HeNB)、微微蜂窝基站(Pico Cell)＞微蜂窝(Micro Cell)＞中 继(Relay)等多种低功率节点的方式提升系统容量，如图1所 示，宏基站(Marco Cell)设计用来增加覆盖范围，而微蜂窝 (Micro Cell)和微微蜂窝基站用于密集通信场所。在宏基站的 覆盖范围内，各种低功率节点的部署密度将达到现有站点部 署密度的10倍以上，站点之间的距离将缩小到10 m甚至更 小，支持每平方米高达上万数量的用户，最终形成激活用户 数和服务站点数1： 1的超级密集异构网络。
分层基站部署将大幅度降低能量损耗。文献［9］、文献［10］ 指出宏基站大概需要5 kW的功率，而微微蜂窝基站只需要 10 W左右。如果采用多个微微蜂窝基站达到宏基站相同的 覆盖面积，能量损耗只有采用宏基站覆盖方式的七分之一。
文献［11］提出在高用户密度区域增加微微蜂窝基站部署，可 以提高整个网络的能量效率。
以上研究均是采用较为简单的业务模型和单一的用户行为 特征分布，采用最优化算法进行资源调度，得出5G的分层 基站部署能够在一定程度上降低网络能耗的结论。该结论具 有片面性，与实际场景出入较大。后续研究能够利用目前大 数据分析的优势，对海量数据进行分析统计，得出更加有效 的适合复杂情景的算法。
通信网络建设初期，通常按照网络流量高峰期的资源需求 原则进行规划设计。
在实际应用中，网络流量会随时间变化，不同的小区有不 同的变化规律，呈现出高低起伏的“潮汐效应”。比如，网络
流量一般会出现“昼高夜低”的现象，而工作区和住宅区会出 现“此消彼长”的特性。当网络流量降低时，基站容量冗余， 就导致能量的浪费。
如何在合适的时机对网络资源进行控制，这是提高网络能 量效率的有效解决方案。小区的开关技术是解决潮汐现象的 常用方法，在基站业务量低时，通过信令控制部分基站休眠, 由相邻基站承担休眠基站原先的覆盖区域的业务传输和容 量补偿。针对5G网络，文献［12］提出将流量分布拟合成关 于时间的正弦分布函数，动态调整基站的工作状态。文献［13］ 提出了一种基于网络流量预测的基站休眠节能方法，通过流 量预测方法，对网络流量进行合并，通过链路和节点开关的 方式，使得处在低利用率的链路休眠。文献［14］提出了 Poisson-Vorono i-Tessellation(PVT)的随机蜂窝网络运行效 能模型。
综上所述，目前的研究结果都是基于假设小区接入用户和 业务均匀分布，小区覆盖均匀等前提下得到的，与实际场景 出入较大。
未来只有在保证Qos条件下实时监测网络负载，同时在参 考业务流量长期历史数据的基础上，有效进行网络规划和优 化的参数设计