高能效互联网传输技术研

摘 要 面对其能耗问题带来的严峻挑战，优化网络能耗提高其能源利用率成为无线通信发展的必然趋势，因此无线通信概念应运而生。目前，绿色无线通信已成为学术界研究的重点，同时，人们对绿色通信的研究也在全球范围内展开。探讨了如今影响互联网能耗的主要因素以及优化和解决办法，以及对于高能效互联网传输技术的展望。

关键词 高能效；互联网传输；节能减排

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-055-01

随着现在科学技术的发展，无线移动通信技术正在飞速发展，这使得移动用户可无线接入以及高速宽带无线传输从而满足用户要求。近年来用户数量不断扩张，无线通信网络能耗也在增加，使巨大能耗及温室气体排放造成的环境污染严重，从而引起了全社会的关注。我国对无线通信网络绿化问题也十分重视，许多移动运营商也在制定节能减排的任务。综上所述，为了系统解决无线网络通信的高耗能及高污染问题，发展绿色通信非常重要并且要从器件级、链路级和网络级3个层面系统的探讨高效能无线接入网的绿色无线通信的原理方法，并不断使其优化和发展。

1 高效能网络传输现状的研究

根据美国一重点实验室的研究：美国在2008年互联网设备在所有电力消耗中占4%上下。而在中国，2009年互联网设备在所有电力消耗中占0.8%，并且这个数字在每年用电总量中还在迅猛增长。据专家估计，到2020年被ICT产业消耗的电力将占所有用电量的七分之一，而估计有三分之一的电力将用于计算机和相关的网络设备。但是这浪费了大部分的能源。然而，电源管理基本未应用于网络设备。

2 如何实现互联网的高能效传输

2.1 无线通信网络的能耗组成及如何优化

基于对网络运营商的分析，由无线站点为分支的接入网功效占全网总功耗的75%及以上；基于蜂窝移动网络的研究，其基站能耗占全网能耗的80%及以上。由此可知，无线通信网络中无线接入网的能耗的比重是全部能耗的决定性因素，所以无线接入点能耗的降低与优化对于绿色无线通信的实现意义重大。

那么，如何实现互联网传输的能耗降低与优化呢？

1）需变频的支持以及休眠和远程的唤醒，在设备和硬件的层面降低能耗与优化。

2）自动实现流量的聚合、链路变频和节点或链路休眠，这些都需要流量的感知，从而实现传输协议层面的能耗降低与优化。

3）通过控制数据通讯量亦或控制流量特征，应用的在位置的感知能力的提高，加入网络存在性的等方法来降低能耗，实现网络优化，并且为其提供了有力的前提条件。

4）利用重尾分布规律，利用人们对于访问隐式或显式的现象，从而降低数据被重复传输，从而降低流量。第五，用广播或者多播的方式来代替单播从而降低流量，由此可知，降低流量也是降低能耗的一个重要手段。

2.2 器件级与链路级能量的优化

从器件级方面出发，基站中主要的耗能器件能量效率的提高是优化基站功能的有效方法。除此之外，优化基站对于耗能器件的调度也可以提高基站能量效率。由适当功率的特性配置及对耗能器件的合理调度，基站的功耗能得到最大程度的优化并达到节能减排的目的。基站设备由基带、射频及馈线三个部分组成，其中，射频部分占基站总能耗的80%，是能耗最大的部分。而功放又是射频前端器件能耗最大的部分，所以基站中主要耗能器件是功率放大器。不过，在现在拥有的无线通信网络里，功放的效率将直接关系到互联网传输的能耗，然而如今的功放的效率并未达到人们的要求，所以提高功放效率是人们迫切需要提高的。通过基波和二次谐波调谐以及采取适当的信号处理方法可以大大提高功放的效率。现如今的数字预失真技术也是提高功放效率的途径。除了功率放大器的能耗，天线效率和馈线损耗也是影响射频传输率的重要因素，而双极化贴片天线是提高天线效率的主要途径。为了减少馈线损耗，可以改变基站的结构，功放靠近天线放置来提高效率。

从链路级方面出发，虽然传输功率本在总功耗中的比例很小，由于以上各因素的影响，所以射频部分在总功耗中所占的比例那也是比较大的，加之基站传输的基站配置在无线通信中所起的决定性的作用。因而，要合理的资源调度才能确保网络服务的能力，提高传输效率，优化链路，优化整个无线通讯系统。提高传输功效需要依赖三种折中关系。第一类是传输功耗和无线资源的折中，这类折中主要包括频谱资源、时间资源、空间资源和功耗的折中。其中在简单的无线通讯中，频谱资源是影响功效的最主要因素。第二类是传输功耗和业务传输性能的折中，在无线通讯中，如服务延迟、阻塞率、频率效率等各种性能指标是影响功耗的主要因素，故要协调这些影响因素的作用降低能耗。第三类是传输功耗和处理复杂度的折中，无线通道的状态信息业四影响因素之一。

2.3 对于高能效互联网传输研究的展望

从古到今，人们都在试图寻找高速低成本的通信手段。春秋战国时期建立了楚长城，用“烽火相传”将作战信息相互传达，因此可以把它称之为最早的无线通信系统，将烽火台看作为“中继”起到了扩大通信范围，提高传输效率的作用。近年来，无线通信系统面临着许多挑战，而解决这些挑战的手段之一只有中继。在21世纪的今天，全球能源消耗量和温室气体排放量都在不断增加，全社会对节能减排问题都在密切关注，不仅如此通信行业的能耗问题也引起了学术界以及全社会的关注，毕竟互联网是一大能耗产业。因此，对以节能减排为目的的绿色通信技术研究越来越重要，也成为近几年研究的重点，在研究中，中继的发现应用大大降低了能源消耗量，所以说中继系统存在巨大的研究价值和节能潜力。在研究过程中应了解中继网络的能效模型，继而从链路级到网络级系统探讨中继节能的原理和技术，继而不断地完善无线通信系统的节能减排问题。

3 结束语

本文就高能效互联网传输展开讨论，总结在无线传输中存在的问题，同时提出节能减排、绿色通讯的解决策略，希望能够为未来互联网节能技术以及绿色无线通讯技术的发展贡献绵薄之力。

参考文献

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[3]余欢，李云洲，粟欣，王京.高能效中继通信技术综述与展望[J].电信科学，2013（03）.