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基于异构网络电力应急通信场景的绿色通信方案

王春新  李信  王晓湘  李朝峰  闫磊  
【摘要】:大绿色通信是提倡节能减排,提高能源使用效率的新一代通信理念,在能源日益短缺与环境污染加剧的今天,绿色通信方案已成为各行业的研究热点。绿色通信在公网无线通信场景下已经有了许多的研究并取得了一定的成果,然而基于异构网络电力应急通信场景的绿色通信研究却很少。异构网络电力应急通信场景与公网无线通信场景有所不同,其业务主要集中在电线、电塔等配用电网络信息采集与传输、特殊区域视频监控、应急抢修通信等,业务到来范围有限,因此并不要求全地区无缝覆盖,特别是野外空旷地区,针对性强,但是两者也有相似之处。异构网络电力应急通信场景的业务也具有时间和空间的波动性,终端通信设备能量有限,且具有多个网络接口,能够借助公网进行数据传输,尽可能地保障通信质量。因此,异构网络电力应急通信场景具有很大的节能潜力,在保障通信质量的前提下,降低网络和设备能耗,延长设备的工作时间,实现绿色通信十分重要。本文基于异构网络电力应急通信的场景,从网络和设备两个角度出发,提出了网络级和设备级的绿色通信方案,旨在通过不同层面的探讨提供更加全面有效的电力应急通信绿色通信方案。在异构网络电力应急通信场景下,多系统共存,网络资源丰富但业务数量有限,而且业务区域相对集中,具有一定的地理稀疏性,同时业务也具有时空波动性,具有很大的节能潜力,可以充分利用上述特点实现网络级的绿色节能减排。首先,可以为网络设定优先级,当TD-LTE230 MHz系统与公网无线通信系统共存时,在满足QoS需求的情况下优先选择公网无线通信系统进行通信,节省总体能耗。其次,根据电力应急通信业务的地域相对集中性,可以在野外空旷地区实现TD-LTE 230 MHz系统的带状覆盖,沿着电线、电塔的分布走向进行覆盖,在保证通信质量的前提下减小总体覆盖范围,节省能耗。最后,根据应急通信终端的移动性和业务的突发性造成的业务负载不均衡的情况,可将公网基站关断思想引入TD-LTE 230 MHz系统,在满足业务需求的情况下,动态关断轻业务负载或空载的基站,节省多余的能耗,提高能量效率,实现QoS保证与能量消耗的折中。基于异构网络电力应急通信场景的设备级的绿色通信方案可以分为两个层面:硬件层面和软件层面。硬件层面的绿色通信方案侧重于改进或提高设备硬件配置、供电系统,引入新型清洁能源等来降低能耗,而软件层面的绿色通信方案侧重于通过收集不同制式网络和终端的实时状态信息,自适应连通低功耗网络,从而达到节能的效果。从终端设备角度出发,目前电力应急通信系统中各制式外购通信设备简单集成,组装到应急通信车或便携箱中,整体成本和能耗较高且抗毁性不强,急需更高集成度的设备。可以对各通信制式进行芯片级集成,并采用低功耗设计,减少散热风扇的使用数量,大幅降低设备能源消耗,提高效率。同时,终端设备也可以采用开关电源等节能供电方案,根据实际情况控制开关管开通和关断的时间比率,实现节能。上述为硬件层面的绿色通信方案,在软件层面,可以在终端设备中引入休眠机制和节能网络选择策略,延长设备工作时间。电力应急通信终端为多模终端,具有多个网络接口,可以根据应急通信业务的特性,在满足连通度要求的情况下,采用节能的网络选择策略,在同等数据量传输的情况下,选择耗能最少的通信制式进行通信,使其余网络接口强制进入休眠状态,从而节省终端消耗的电量。本文为异构网络电力应急通信系统提供绿色通信的研究思路,在满足业务需求、保障通信质量的前提下,提高能源使用效率,节约能耗,为实现可持续发展尽一份力。

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