5G无线网络绿色通信关键技术分析

赵子龙

摘要：5G技术的应用和发展必须要以绿色节能为核心，在网络体系的建设上必须要坚持低能耗、高能效以及密集化的部署战略。本文主要以5G无线网络中的绿色通信技术为核心展开深入探讨和分析。

关键词：5G无线网络;绿色通信技术;关键技术

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0027-02

0 引言

目前4G移动通信技术在使用范围上基本上实现了全覆盖，4G通信技术在社会生产生活中扮演着十分重要的角色，随着用户对于信息传递速度和传递容量需求的不断上升5G移动通信技术应运而生，与此同时我们正向着5G无线网络时代迈进，关于5G无线网络相关技术的研究成为目前移动信息网络研究工作的重点之一[1]。本文首先对5G无线网络进行简要介绍，以5G无线网络中的绿色通信技术为核心对其关键技术进行探讨和分析，以期为相关技术工作人员提供关于5G无线网络发展的新思路。

1 5G无线网络基本介绍

1.1 5G无线网络发展历史

5G无线网络能够实现信号接收发送强度以及信息覆盖范围的扩大，提升用户网络参与体验[2]。现阶段，第5代移动通信系统已经受到了世界各国研究人员的关注，与此同时在5G通信技术发展上增加了低能耗以及低成本的绿色发展目标，如果实现5G技术的应用普及那么信息在传输过程中将进一步打破时间空间上的限制，提升用户通信体验，减少信号传输距离并提高网络的互联能力。但是需要指出的是结合当前的研究工作形式，针对5G无线网络中的关键技术还需要进一步地进行完善才能够达到网络服务的基本质量要求。

1.2 5G无线网络发展方向

在应用过程中要想达到5G无线网络在信息传递质量以及传递速度上的需要，在通信技术的研究上应当从以下几方面着手进行研究和突破：

（1）对超密集部署通信技术（UDN）的进一步研究。UDN技术在单位区域内要想实现分流效率的提高，就需要增加基站以及信号节点的数量，提高频谱的使用效率。（2）对频谱使用范围的进一步研究。现代化技术的发展会在一定程度上促进毫米波通讯技术的发展，毫米波通信技术难关的克服将在很大程度上提升5G通讯技术使用效率。另外5GHZ Wife作为5G通讯信号中的重要技术补充对于提高5G 通讯载频宽度具有重要的意义。（3）对波形技术以及MIMO技术、SCAM技术的进一步研究。上述技术都是提高5G通信网络传输速度的关键技术，是5G无线网络实现飞跃式发展的重要基，目前在5G无线网络中可以结合内容分发技术提高缓存服务的质量，增强网络服务的效果。

为适应业务场景的差异化要求，在关键能力指标方面，除了传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率之外，国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）为了保证对频谱和能源的有效利用，5G的频谱效率将比4G提高3～5倍，能效将比4G提升100倍。

2 5G无线网络关键技术分析

2.1 5G无线网络绿色通信技术的主要问题

绿色通讯技术的核心是在标准的能耗基础上对信号传输效率的提升，是社会可持续发展理念中的重要内容[3]。4G网络在向5G网络迈进中，限制5G无线网络绿色通信技术形成的关键是RAN无线接入方式在消耗标准上还不能够进行合理控制。实验研究证明基站在无线接入网中占据四到七成的功率，因此在5G无线网络绿色通信技术的建设中要想实现绿色化通信技术就必须要解决基站功耗超过实际标准的问题。除此之外还需要采取相应的辅助措施保证绿色通信技术的实现，例如对网络级以及链路级等通信效率传输的控制等。

2.2 5G无线网络绿色通信技术的关键

（1）在器件管理上的绿色节能。上文已经阐述了基站在接入过程中产生的能耗是5G无线网络中能耗最高的部分，因此应当在器件选择上对其进行能耗控制处理。比如在基站业务调配方式的确定上要对使用强度进行合理控制，由于能耗的主要来源是功率放大器在工作过程中产生的消耗，因此要对功率放大器进行改进和升级，优先考虑动态功率放大器，这样能够降低至少一半以上的基站能耗量。再比如在对基站工作阐述的设置上同样也能够降低基站的基本能耗[4]。（2）在链路层的绿色通讯处理。尽管链路层上的能耗相对于基站能耗要明显降低，但是基于5G无线网络建设的绿色通信理念，在5G无线网络的链路层通讯上也要充分关注链路的能耗。由于链路层基站射频的能耗数值相对较高，同时基站的傳输速度更影响着基站对能量的最终使用效果，因此在链路层建设中要重点提高脸露出的传输速度，同时采取保护措施降低传输过程中产生的损耗。（3）在网络层的绿色节能处理。对于5G无线网络层的绿色通信节能技术的处理必须要以链路层的节能处理为基础，在网络层中增加异构无线通讯网络以及通信社区小站，以密集部署的方式减少各个节点之间的无线传输距离，从而达到降低基站最终能耗的目标。对于网络层进行绿色节能技术处理关键还能够提升网络信号传输的速度，提高网络信号传输的数据容量。

3 5G无线网络绿色通讯的具体实施技术

3.1 自组织网络通讯技术

目前国内4G通信网络技术在对网络层次进行维护和部署的过程中都是建立在人工的基础上，这样的工作方式会导致技术实施成本迅速上升，同时在网络信息传输效果上也存在十分明显的局限性，显然人工布局的网络通信方式已经达不到5G无线网络在信息传输速度上的基本要求，对此应当建立自组织网络体系，以自组织网络技术为基础运行并维护5G无线网络。在5G无线网络绿色通信技术建设的过程中自组织网络技术最关键的优势就是能够实现对传统人工组织方式缺点的优化，在智能化的运维以及部署过程中具有更高的效率和精准度。不过需要指出的是当前国内在自组织网络技术的研究上还存在很多不足之处，还不能够实现通信网络部署的全面智能化，究其原因是在网络部署的过程中在自配置以及自愈合等方面还存在技术上的难点[5]。现阶段国内自组织网络体系主要有分布式自组织网络、集中式自组织网络和混合式自组织网络，三种体系在应用过程中都具有明显的局限性，在各种形式中SON分布式自组织网络体系的传输效果相对较好，并且在使用上具有良好的独立性，其主要缺点是在体系协调上还存在一定的局限。

3.2 密集异构网络技术

现阶段针对5G无线网络绿色通信技术的研究中关于密集异构技术的研究已经成为公认的实现绿色通信的核心技术，其主要原因是要想实现5G无线网络的绿色通信就要保证信号传输流量能在现有基础上增加一千倍，实现上述目标最直接的措施就是降低小区半径从而降低网络体系中的功率节点综述。未来的5G无线网络建设中无线节点将会增加到现有数量的十倍以上，将成为支撑5G无线网络绿色通信的关键。密集异构网络技术能够根据用户的基本数量标准来确定网络中的站点数量，通过二者之间的一一对应从而达到保证5G无线网络服务质量的目标。建立密集异构技术是实现绿色通信的关键技术，同时更面临着复杂的网络拓扑结构问题，在目前的技术环境下还不能够实现和传统移动通信系统的充分融合，日后的研究工作将以此为重点。除此之外密集异构技术的另外一项技术难点就是结构中的同频干扰现象，在目前通信系统网络中还能够对这种干扰进行高效的抵御，只能采取单独处理的基础手段，这种处理方法并不能够满足5G无线网络通信的基本要求，为了保证网络中不同业务的正常进行就必须要进行网络内部协调，通过对周围节点的感知完善对网络体系的动态化部署。

3.3 内容分发网络通信技术

通过对目前5G无线网络通信技术的综合和分析发现，现有技术可以成功地干预5G时代的生产生活。随着社会各领域对于多媒体等业务需求的不算增加，网络流量将会呈现出高速增长的趋势，目前的网络拥堵问题就是典型特征。网络拥堵在很大程度上影响了用户的网络活动体验，要想充分地解决上述问题就必须要开发和使用内容分发网络技术。该项技术的核心就是在传输网络层中通过层次的增加来构建虚拟网络体系，这样用户就能够在最近的服务器上获得目标内容，从而避免网络延时问题的形成，提高信息传输的效率和速度。

3.4 D2D网络通信技术

5G无线网络绿色通信技术的发展需要保证足够的网络容量和频谱效率等级，对此就需要对当前的通信模式进行升级从而丰富用户的使用体验。D2D网络通信技术是建立在蜂窝系统数据传输技术基础上的一种新型技术，能够实现数据跳过基站转发环节直接在终端上进行传输。D2D网络通信技术需要特定的控制信令，包括无线资源调配、计算和识别等。D2D网络通信技术的应用能够在很大程度上降低信号传输的实践同时减少基站在这个过程中承担的工作压力，一旦无线通信设施出现破坏完全可以借助D2D网络通信技术在终端上进行通信传输。

4 结语

5G技术的应用和发展必须要以绿色节能为核心，在网络体系的建设上必须要坚持低能耗、高能效以及密集化的部署战略，对此可以在自组织网络通讯技术、密集异构网络技术、内容分发网络通信技术以及D2D网络通信技術等方面展开深入的研究和探讨从而促进5G无线网络绿色通信技术的实现。

参考文献

[1] 刘洋.基于5G移动通信网络的绿色通信关键技术[J].信息记录材料，2018（4）：83-85.

[2] 崔玉柱，沙巍.5G移动网络绿色通信的相关关键技术[J].电子技术与软件工程，2018（17）：43.

[3] 付小华.基于5G移动通信网络下绿色通信关键技术的思考[J].无线互联科技，2019（7）：5-6.

[4] 王立.基于5G移动通信网络的绿色通信关键技术研究[J].电子世界，2018（24）：164+166.

[5] 李堃，申志锐，陈坚民.5G移动网络绿色通信关键技术[J].通讯世界，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