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摘 要 无线网络用户数目的快速膨胀，使网络能耗也急速增长，减少无线网络能耗成了运营商急需思考的问题之一。文章分析了无线接入网络的能耗结构，并探究了无线接入网节能技术的新策略。
关键词 WCDMA；无线接入网；节能技术
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0093-01
随着用户对无线业务服务质量要求的提升，如何在不降低网络性能的基础上减少无线网络的能耗，成为有关学者探究的热点。本文深入分析了移动通信无线接入网能耗结构，探究了适合WCDMA的无线接入网节能的几种技术。
1 无线接入网络的能耗结构
依据有关调查数据显示，无线接入网络的能耗结构是多层次的，其中在运行过程中基站的能耗占据主要地位。例如，某通信公司的有关能耗的统计中，基站耗能占据无线接入网络耗能的58%，移动用户耗能大约占了20%。由此可以看出，基站所消耗的能量在无线接入网能量消耗中占主要部分。所以，研究LTE接入网络、3G网络的节能，关键在于减少基站对能量的消耗，具体地说是减少基站中耗能量高仪器的能耗。为了更清晰地了解基站各个部分的耗能详情，笔者对一般情况下GSM基站能耗的结构进行了分析。这种分析思路的原因是GSM基站的数据比较容易通过公用资源渠道获取，最重要的是LTE的Node、WCDMA的能耗结构和GSM基站具有很高的相似度。比如，一个安装有12个发射机的GSM设备，其用电功率为3802瓦，每个发射机的运行功率为200瓦，而每个发射机中有60瓦消耗于非工作状态，生育的140瓦消耗在输出过程中。输出功率经过放大器之后，其实只有40瓦，而最后经过天线发射出去的实际功率只有10瓦。很容易算出，基站中放大设备消耗了整能量的70%。如果放大设备的效率是28%的话，基站最终的总效率只有3.1%。用这种方式算的话，一个3G的基站，功率放大设备的功率虽然可以达到45%，但基站最终的效率也不足12%。
可见，减少功率放大设备的能耗是控制基站节能技术的关键。日前，最先进的功率放大设备的整体效率也只有60%，基站中的物理条件成为限制功率放大设备的主要因素。基于功率放大设备效率提升很难实现，在现实中出现了一些替代性的控制方法，其中最常用且最易操作的方法就是在没有输出任务时，关掉功率当大设备（简称PA），很多通信基站都采用该种方法实现节能目的。比如，关闭功率放大设备后，代表这期间关掉了PAs、发射天线及载频，进而实现了对基站及所有PAs的关闭。
2 无线接入网络节能技术应用
最近，有关学者对无线接入网络节能技术进行了深入研究，有些机构已经开始了环保型无线接入网的科研活动。笔者对有关科研成果中无线网络接入法进行了总结，归纳出如下技术方法。
2.1 关闭基站中能耗大的设备
关闭功率放大设备属于时域节能法。换句话说，就是在无线接入网基站没有业务时，将其功率放大器关闭。采取此方法的依据是LTE的结构特点，LTE是依靠联系在一起的时间帧来控制网络信道的，每一个时间帧又包含有一系列的控制信道子侦和数据信号，子侦根据传递规则不断传送出参考信号该参考信号能获得下行链路中的负载信息，在业务量很好或无业务时，参考信号的数目自动减少，功率放大设备在打开状态下的时间就会减少。按照这一规律，时间域通常所用的节能方式是间隔性发送技术，及在间隔性发送技术基础上创新的间隔性接收技术。间隔性接收技术只适用于下行链路无业务的情况。需要提出的是，在LTE中，有的控制活动需参考信号的帮扶，因为控制过程中参考信号过少的话，会降低用户设备的接受能力。
在基站中，除了功率放大设备耗能比较大外，还有载频设备。关闭载频是在频域减少能量消耗的技术，主要有减少载频聚合及降低带宽方法两种形式。载频聚合法，是将载频和平为一组，由相同功率的放大设备控制这一组载频。在这组载频未被用到时，可关闭其对应的功率放大设备。载频聚合法适用于具备载频聚合功能且每个载频都自己独立的放大设备的基站，使用条件限制很多，不适合推广使用。降低带宽法，是随着带宽负载的变化，在等同密度、等同频谱条件下，带宽越低，所消耗的能量就越少。基站的业务量随着人们一天的活动习惯差异很大，一个配置为S666的ZXG10B-8018基站，在9至23点之间，因为区域内人们的活动比较多，业务量一直较高，在这种情况下，需要多个载频运行，才能满足需求。传统接入网中，需要所有载频全天候保持开启状态，每个载频只要处于运行中，不管承载业务量的多少，都需要耗费功率。在业务量很少时，开启过多的载频是非常没必要的，只会造成不必要的能量损耗。所以，可将一些负载较少的载频呼叫转移至无法管理或负载较高载频上，就可以将不必要的载频进行关闭，从而实现节能目的。关闭载频的节能方案，倡导在业务量少的情况下关闭载频，该技术操作便捷，并且运用过程中不需要增添任何硬件，属于经济适用型，被相关学者广泛研究。
2.2 调整网络结构
为降低传输过程中能源的消耗，研究者提出建设一个全新的无线网络结构，也就是在基站与UE之间安装一个只具备接收能力的绿色天线。当UE给基站传递信息时，会通过无线网络先传送到该绿色天线上，再借助电缆线把信号传递到基站，基站回馈信息知UE时，就无需经过绿色天线。虽然该结构不能增加UE及基站的覆盖区域，也不能减少基站的能耗，但它可大幅降低UE的发射功率，用另一种方式实现了节能目的，并且减少了UE的辐射能力及污染度，对周围用户的身体健康也是十分有利的。用UE做中继的技术方法，减少了传输一比特信息消耗的能量，在保证一定传输速率及信噪比的情况下，依据一定的对竞价方案，选择适合的UE为中继传输，可有效减少基站的发射功率，从而实现降低能耗的目的。在该原理的基础上，会有越来越多的节能技术被研制出来。把基于MIMO的波束成形、中继、可认知等技术应用于无线落网节能措施中的发展态势越来越明显。
总之，关闭基站法、改变网络结构法在WCDMA的无线接入网节能技术中均取得了良好的节能成效，但由于技术不太成熟，在实际运用中都具有自身的一些弊端，需要有关学者通过探究与创新，不断推动技术升级，为WCDMA的无线接入网节能提供更先进、更高效的技术支持。
参考文献
[1]王小稳.WCDMA网无线网络规划的研究与实践[D].北京邮电大学，2010.
[2]姜海洋.基于WCDMA网络规划的仿真方法的研究[D].吉林大学，2008.
[3]梁志平.WCDMA无线网络规划研究[D].北京邮电大学，2007.
关键词 WCDMA；无线接入网；节能技术
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0093-01
随着用户对无线业务服务质量要求的提升，如何在不降低网络性能的基础上减少无线网络的能耗，成为有关学者探究的热点。本文深入分析了移动通信无线接入网能耗结构，探究了适合WCDMA的无线接入网节能的几种技术。
1 无线接入网络的能耗结构
依据有关调查数据显示，无线接入网络的能耗结构是多层次的，其中在运行过程中基站的能耗占据主要地位。例如，某通信公司的有关能耗的统计中，基站耗能占据无线接入网络耗能的58%，移动用户耗能大约占了20%。由此可以看出，基站所消耗的能量在无线接入网能量消耗中占主要部分。所以，研究LTE接入网络、3G网络的节能，关键在于减少基站对能量的消耗，具体地说是减少基站中耗能量高仪器的能耗。为了更清晰地了解基站各个部分的耗能详情，笔者对一般情况下GSM基站能耗的结构进行了分析。这种分析思路的原因是GSM基站的数据比较容易通过公用资源渠道获取，最重要的是LTE的Node、WCDMA的能耗结构和GSM基站具有很高的相似度。比如，一个安装有12个发射机的GSM设备，其用电功率为3802瓦，每个发射机的运行功率为200瓦，而每个发射机中有60瓦消耗于非工作状态，生育的140瓦消耗在输出过程中。输出功率经过放大器之后，其实只有40瓦，而最后经过天线发射出去的实际功率只有10瓦。很容易算出，基站中放大设备消耗了整能量的70%。如果放大设备的效率是28%的话，基站最终的总效率只有3.1%。用这种方式算的话，一个3G的基站，功率放大设备的功率虽然可以达到45%，但基站最终的效率也不足12%。
可见，减少功率放大设备的能耗是控制基站节能技术的关键。日前，最先进的功率放大设备的整体效率也只有60%，基站中的物理条件成为限制功率放大设备的主要因素。基于功率放大设备效率提升很难实现，在现实中出现了一些替代性的控制方法，其中最常用且最易操作的方法就是在没有输出任务时，关掉功率当大设备（简称PA），很多通信基站都采用该种方法实现节能目的。比如，关闭功率放大设备后，代表这期间关掉了PAs、发射天线及载频，进而实现了对基站及所有PAs的关闭。
2 无线接入网络节能技术应用
最近，有关学者对无线接入网络节能技术进行了深入研究，有些机构已经开始了环保型无线接入网的科研活动。笔者对有关科研成果中无线网络接入法进行了总结，归纳出如下技术方法。
2.1 关闭基站中能耗大的设备
关闭功率放大设备属于时域节能法。换句话说，就是在无线接入网基站没有业务时，将其功率放大器关闭。采取此方法的依据是LTE的结构特点，LTE是依靠联系在一起的时间帧来控制网络信道的，每一个时间帧又包含有一系列的控制信道子侦和数据信号，子侦根据传递规则不断传送出参考信号该参考信号能获得下行链路中的负载信息，在业务量很好或无业务时，参考信号的数目自动减少，功率放大设备在打开状态下的时间就会减少。按照这一规律，时间域通常所用的节能方式是间隔性发送技术，及在间隔性发送技术基础上创新的间隔性接收技术。间隔性接收技术只适用于下行链路无业务的情况。需要提出的是，在LTE中，有的控制活动需参考信号的帮扶，因为控制过程中参考信号过少的话，会降低用户设备的接受能力。
在基站中，除了功率放大设备耗能比较大外，还有载频设备。关闭载频是在频域减少能量消耗的技术，主要有减少载频聚合及降低带宽方法两种形式。载频聚合法，是将载频和平为一组，由相同功率的放大设备控制这一组载频。在这组载频未被用到时，可关闭其对应的功率放大设备。载频聚合法适用于具备载频聚合功能且每个载频都自己独立的放大设备的基站，使用条件限制很多，不适合推广使用。降低带宽法，是随着带宽负载的变化，在等同密度、等同频谱条件下，带宽越低，所消耗的能量就越少。基站的业务量随着人们一天的活动习惯差异很大，一个配置为S666的ZXG10B-8018基站，在9至23点之间，因为区域内人们的活动比较多，业务量一直较高，在这种情况下，需要多个载频运行，才能满足需求。传统接入网中，需要所有载频全天候保持开启状态，每个载频只要处于运行中，不管承载业务量的多少，都需要耗费功率。在业务量很少时，开启过多的载频是非常没必要的，只会造成不必要的能量损耗。所以，可将一些负载较少的载频呼叫转移至无法管理或负载较高载频上，就可以将不必要的载频进行关闭，从而实现节能目的。关闭载频的节能方案，倡导在业务量少的情况下关闭载频，该技术操作便捷，并且运用过程中不需要增添任何硬件，属于经济适用型，被相关学者广泛研究。
2.2 调整网络结构
为降低传输过程中能源的消耗，研究者提出建设一个全新的无线网络结构，也就是在基站与UE之间安装一个只具备接收能力的绿色天线。当UE给基站传递信息时，会通过无线网络先传送到该绿色天线上，再借助电缆线把信号传递到基站，基站回馈信息知UE时，就无需经过绿色天线。虽然该结构不能增加UE及基站的覆盖区域，也不能减少基站的能耗，但它可大幅降低UE的发射功率，用另一种方式实现了节能目的，并且减少了UE的辐射能力及污染度，对周围用户的身体健康也是十分有利的。用UE做中继的技术方法，减少了传输一比特信息消耗的能量，在保证一定传输速率及信噪比的情况下，依据一定的对竞价方案，选择适合的UE为中继传输，可有效减少基站的发射功率，从而实现降低能耗的目的。在该原理的基础上，会有越来越多的节能技术被研制出来。把基于MIMO的波束成形、中继、可认知等技术应用于无线落网节能措施中的发展态势越来越明显。
总之，关闭基站法、改变网络结构法在WCDMA的无线接入网节能技术中均取得了良好的节能成效，但由于技术不太成熟，在实际运用中都具有自身的一些弊端，需要有关学者通过探究与创新，不断推动技术升级，为WCDMA的无线接入网节能提供更先进、更高效的技术支持。
参考文献
[1]王小稳.WCDMA网无线网络规划的研究与实践[D].北京邮电大学，2010.
[2]姜海洋.基于WCDMA网络规划的仿真方法的研究[D].吉林大学，2008.
[3]梁志平.WCDMA无线网络规划研究[D].北京邮电大学，2007.