淺談無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效的優(yōu)化與評(píng)估

1、淺談無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效的優(yōu)化與評(píng)估淺談無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效的優(yōu)化與評(píng)估文章從能效測(cè)度入手，對(duì)已有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效測(cè)度評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了討論，并提出以碳排放量為標(biāo)準(zhǔn)和與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載相結(jié)合的能效測(cè)度模型。在能效測(cè)度模型的基礎(chǔ)上，文章提出減少設(shè)備使用、無(wú)線資源調(diào)度、節(jié)點(diǎn)協(xié)作等一系列無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效優(yōu)化方法，并建議在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)中加入能效監(jiān)控和能效評(píng)估模塊。文章還對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效優(yōu)化和評(píng)估方法中存在的技術(shù)挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。綠色通信；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；能效測(cè)度；能效優(yōu)化[Abstr

2、act]:Thispaperdiscussesmetricsevaluationmethodsfenergyefficiencyinissionsarethestardfmeasuringenergyefficiencyenergyefficiencyisevaluatedaccdingtodifferentetricmodelseveralmethodsareavailablefreducingenergyconsumptioninc

3、ludingdecreasingequipmentusageradioresourceschedulingnodecooperation.Monitingevaluatingenergyefficiencyshouldalsobeaddedtoodule.Technicalchallengesassociatedizingevaluatingenergyefficiencyarediscussedinconclusion.greenmu

4、nicationsetricenergyefficiencyoptimization隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的日益融合，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將向用戶提供個(gè)性化的多種業(yè)務(wù)，很大程度上改變?nèi)藗兊纳盍?xí)慣。但是，在通信日漸深入人們生活，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)張的同時(shí)，無(wú)線通信與環(huán)境的不和諧也日益明顯，并越來(lái)越引起人們的關(guān)注[1]。綠色通信必將引起通信技術(shù)的一次革命。降低通信行業(yè)的能耗，不僅僅對(duì)行業(yè)自身降低成本大有裨益，同時(shí)能夠減少對(duì)能源的消耗

5、，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通信行業(yè)的能量消耗包括信息傳輸能耗、設(shè)備制造能耗、機(jī)房溫度控制能耗等多個(gè)方面，而本文主要從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的角度討論無(wú)線信息傳輸過(guò)程的能效。1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能效測(cè)度根據(jù)信息論可知，傳輸速率越低，則能量消耗越小。傳輸速率與能量消耗的關(guān)系如圖1所示。圖1中，達(dá)到C2速率的能量消耗遠(yuǎn)小于按速率C進(jìn)行傳輸?shù)哪芰肯牡囊话?。由于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸有時(shí)延限制，所以傳輸不可能太慢。在業(yè)務(wù)時(shí)延要求滿足的前提下，用盡量低的速率進(jìn)行傳輸可以獲得較高的能效。

6、可以看出，存在傳輸性能和能量消耗之間的折衷平衡。要降低通信網(wǎng)絡(luò)的能耗，首先要建立相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的節(jié)能機(jī)制的能效測(cè)度。最優(yōu)的被關(guān)閉的小區(qū)，以避免因?yàn)榛驹O(shè)備關(guān)閉導(dǎo)致覆蓋空洞?；驹O(shè)備關(guān)閉后，需要調(diào)整周圍基站的配置，對(duì)覆蓋空洞進(jìn)行補(bǔ)償，另外還需要更新鄰區(qū)關(guān)系，以盡量減低用戶切換到其他小區(qū)的時(shí)延。(2)轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)或采用延長(zhǎng)非連續(xù)接收時(shí)間間隔的方法當(dāng)小區(qū)中沒有活動(dòng)用戶時(shí)，可以轉(zhuǎn)入到空閑狀態(tài)，只保持部分必要的通信。采用延長(zhǎng)非連續(xù)接收(DRX)時(shí)間

7、間隔的方法同樣可以減少傳輸?shù)膮⒖夹盘?hào)(RS)。DRX可以通過(guò)功率調(diào)整節(jié)省不需要傳輸RS時(shí)的能量，但是在這種情況下，用戶需要通過(guò)測(cè)量同步控制信道來(lái)補(bǔ)償由于RS減少導(dǎo)致的同步問(wèn)題。這種方案通常只適用于沒有活動(dòng)用戶的情況。(3)減少配置天線和載波在活動(dòng)狀態(tài)下的基站天線端口數(shù)是固定的，用戶設(shè)備可通過(guò)讀取控制信息來(lái)監(jiān)測(cè)天線的數(shù)目信息。物理廣播信道(PBCH)的循環(huán)冗余碼校驗(yàn)(CRC)比特是根據(jù)基站發(fā)射天線的配置來(lái)進(jìn)行加密編碼的。如果基站在沒有通知

8、用戶的情況下更改了天線的數(shù)目，用戶將無(wú)法準(zhǔn)確接收必要的控制信息和數(shù)據(jù)信息，影響用戶的正常通信。天線數(shù)目更改通知的一種合適方法是采用系統(tǒng)信息(SI)更改通知機(jī)制。天線的數(shù)目可以在下一個(gè)系統(tǒng)信息更改周期開始時(shí)進(jìn)行更改。出于節(jié)能角度的考慮，天線的數(shù)目需要經(jīng)常改變，但這又會(huì)影響到用戶的某些配置參數(shù)。.l.在天線數(shù)目發(fā)生改變時(shí)，用戶應(yīng)立即重新進(jìn)行相應(yīng)配置。然而，要實(shí)現(xiàn)天線數(shù)目改變和用戶參數(shù)重新配置之間的同步存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)。若天線數(shù)目改變和用戶參

9、數(shù)重新配置不同步進(jìn)行，則會(huì)出現(xiàn)用戶無(wú)法解碼數(shù)據(jù)或信令的情況。為了解決不同步的情況，可以由用戶監(jiān)測(cè)到天線數(shù)目的變化時(shí)采用缺省的物理信道配置，這樣網(wǎng)絡(luò)就可以在此基礎(chǔ)上重新配置用戶的相應(yīng)參數(shù)，而不存在同步的問(wèn)題了。改變載波配置也可以采用類似的方法。通過(guò)基站進(jìn)行SI更改通知或者用戶監(jiān)測(cè)配置變動(dòng)兩種機(jī)制，在業(yè)務(wù)量較小時(shí)，可以停止部分載波上的傳輸來(lái)節(jié)省能量消耗。2.2能量有效的無(wú)線資源調(diào)度通過(guò)無(wú)線資源調(diào)度提高能效已經(jīng)有比較充分的研究，歸納起來(lái)主要可