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葛晓虎，赖槿峰，张武雄 著

图书标签:

• 5G
• 绿色通信
• 移动通信
• 无线通信
• 网络技术
• 节能减排
• 可持续发展
• 通信工程
• 信息技术
• 绿色能源

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121299551

版次：1

商品编码：12023475

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：302

字数：486400

正文语种：中文

内容简介

近年来，移动通信产业发展迅速，移动用户数量激增，移动网络设备大规模布设，随之而来的移动通信的能耗问题日益突出。同时，随着有限频谱资源的日益饱和，移动通信的频谱效率问题日益成为其发展瓶颈。怎样有效突破能效与频谱效率的枷锁，是未来5G移动通信网络发展的关键。本书将着重系统介绍面向5G移动通信网络的能量与频谱优化技术，结合国际学术界与工业界的*新研究成果，对提高网络及通信系统能效与频谱效率的优化技术进行*前沿的系统分析。内容主要包括绿色通信网络概念及应用需求、用户需求与资源管理、网络能效模型及评估、基于服务质量的5G通信系统能效优化、异构多网协同机制、基于用户体验质量和能效的5G通信系统应用等。

作者简介

　　　　葛晓虎，华中科技大学电子信息与通信学院教授，博士生导师，华中学者特聘教授，湖北省国际科技合作基地——绿色宽带无线通信国际科技合作基地主任，华中科技大学——悉尼科技大学移动通信联合研究中心主任。2003年毕业于华中科技大学获通信与信息系统博士学位， 2004年担任韩国亚洲大学电子与计算机工程系研究员，2005年担任意大利都灵理工大学电子系博士后助理研究员。 2005年获意大利Galilei Grant，2009年获挪威政府奖学金资助短期访问挪威多所大学，2010年6-8月以visiting researcher身份访问英国Heriot-Watt University，2011年11月-2012年11月以Visiting Professor身份访问挪威University of Agder。近年来主持承担了10余项*家级科研课题和多项国际高水平科技合作项目。担任国家科技部和国家自然基金委项目评审专家，湖北省科技厅自然基金项目评审专家，IEEE高级会员（Senior Member），中国通信学会高级会员，中国电子学会高级会员。

目录

目 录

第1章 Chapter 1
5G绿色通信网络概念及应用需求 1
1．1 绪论 2
1．2 绿色通信在国内外的研究现状与趋势 5
1．2．1 基站节能措施 5
1．2．2 基站能耗模型 7
1．2．3 无线异构网络能效研究 9
1．3 蜂窝网物化能耗与整体能效评估 10
1．3．1 基站的能耗组成与评估 11
1．3．2 蜂窝网络整体能效建模及优化 17
1．3．3 蜂窝网物化能耗后续研究 20
1．4 5G绿色通信网络的挑战 21
1．4．1 5G回程网络 21
1．4．2 5G回程网络能效 21
1．5 本章小结 26
1．6 参考文献 27
基 础 篇
第2章 Chapter 2
面向绿色通信的无线资源管理 33
2．1 绪论 34
2．2 用户业务流量模型 36
2．2．1 数据业务 36
2．2．2 语音业务 39
2．3 辐射能量与干扰模型 42
2．4 基于Bregman非精确过度间距的资源分配 45
2．4．1 问题描述 46
2．4．2 正则拉格朗日对偶方程和?-Excessive Gap光滑技术 47
2．4．3 具有Bregman投影的快速迭代算法 51
2．4．4 异构网络下多服务资源分配问题 57
2．5 本章小结 61
2．6 参考文献 62
第3章 Chapter 3
蜂窝网络能量效率 67
3．1 随机几何理论 68
3．1．1 引言 68
3．1．2 随机点过程 69
3．1．3 随机分割理论 71
3．2 PVT随机蜂窝网能效模型 72
3．2．1 系统模型 72
3．2．2 PVT蜂窝网流量模型与性能分析 74
3．2．3 PVT单天线蜂窝网络能效模型与性能分析 78
3．2．4 PVT多天线蜂窝网络运行功耗模型与性能分析 88
3．3 多天线随机蜂窝网功率优化 102
3．3．1 系统模型 102
3．3．2 多天线蜂窝网能效模型 102
3．4 HCPP随机蜂窝网能效模型 106
3．4．1 系统模型 107
3．4．2 基于HCPP的蜂窝网络干扰模型 108
3．4．3 基于HCPP的MIMO蜂窝网容量模型 112
3．4．4 HCPP蜂窝网络能效模型 116
3．4．5 性能仿真及讨论 116
3．5 本章小结 118
3．6 参考文献 119
第4章 Chapter 4
基于服务质量的移动通信系统能效优化 123
4．1 绪论 124
4．2 误比特率约束条件下的MIMO-OFDM通信系统能效优化 126
4．2．1 MIMO-OFDM通信系统能效模型 126
4．2．2 误比特率约束条件下的通信系统能效优化 128
4．2．3 仿真与性能分析 132
4．3 服务质量统计约束模型及通信系统有效容量 135
4．3．1 QoS统计约束模型 135
4．3．2 通信系统有效容量 136
4．3．3 有效容量性能仿真 137
4．4 基于服务质量的MIMO-OFDM通信系统能效优化 139
4．4．1 系统模型 139
4．4．2 基于有效容量的MIMO-OFDM系统能效模型 140
4．4．3 通信系统能效优化 142
4．4．4 算法设计 144
4．4．5 仿真结果及分析 145
4．5 本章小结 155
4．6 参考文献 156
第5章 Chapter 5
5G异构无线多网的能效协同优化 159
5．1 绪论 160
5．2 异构无线多网能效协同优化架构 161
5．3 异构多网网络与终端的联合能效优化 163
5．3．1 现有网络能效评估指标 163
5．3．2 网络与终端联合考虑的新能效评估指标 165
5．3．3 宏微小区共存场景下的网络能效分析 166
5．4 无线网络虚拟化与软件定义无线网络 174
5．4．1 无线网络虚拟化 175
5．4．2 软件定义无线网络 179
5．5 本章小结 186
5．6 参考文献 186
应 用 篇
第6章 Chapter 6
基于用户体验质量的客户端设计 191
6．1 绪论 192
6．2 相关标准与研究 192
6．2．1 渐进式超文本串流 192
6．2．2 自适应HTTP串流 193
6．2．3 MPEG-DASH 197
6．3 基于用户体验质量的动态自适应串流机制 198
6．3．1 缓冲预存模式 200
6．3．2 实时串流模式 203
6．3．3 动态自适应串流决策 204
6．4 系统设计与实现 204
6．4．1 软硬件平台介绍 204
6．4．2 系统架构与实现流程 222
6．4．3 开发环境 223
6．4．4 安卓应用程序开发环境 228
6．4．5 移植MPEG-DASH至安卓多媒体框架 228
6．5 系统结果分析 230
6．5．1 测试环境 230
6．5．2 串流设备决策机制分析 235
6．5．3 使用者观赏体验分析 239
6．6 结论与未来展望 242
6．7 参考文献 243
第7章 Chapter 7
基于能效增益的安卓平台设计 247
7．1 绪论 248
7．2 H．264视频编译码标准 249
7．2．1 H．264标准介绍 249
7．2．2 H．264双核心并行解码机制 250
7．3 安卓多媒体系统架构 253
7．4 能效增益与动态串流机制 254
7．4．1 影音同步机制设计 254
7．4．2 网络带宽分析 255
7．4．3 实时硬件运算能力分析 256
7．4．4 RTSP与HTTP网络串流 259
7．4．5 动态串流调整机制决策 261
7．5 系统架构与实现流程 265
7．5．1 编译环境 265
7．5．2 基于H．264并行解码的双核心安卓平台 269
7．5．3 安卓应用程序包设计 280
7．6 系统实现结果 284
7．6．1 测试环境与实现分析 284
7．6．2 能效增益分析 286
7．6．3 影音同步机制分析 286
7．6．4 动态串流调整机制分析 288
7．7 结论与未来展望 289
7．8 参考文献 290

前言/序言

5G技术丛书专家委员会

专家委员会主任

邬贺铨：中国工程院院士，IMT-2020（5G）推进组顾问

专家委员会副主任

刘韵洁：中国工程院院士，中国联合网络通信集团有限公司

丛书特别顾问

张乃通：中国工程院院士，哈尔滨工业大学

专家委员会委员

曹淑敏：IMT-2020（5G）推进组组长，中国信息通信研究院原院长

张新生：中国通信学会副理事长，未来移动通信论坛常务副理事长

侯自强（中国科学院声学研究所）

王晓云（中国移动通信集团公司）

毕 奇（中国电信股份有限公司）

赵先明（中兴通讯有限公司）

佟 文（华为技术有限公司）

陈山枝（大唐电信科技产业集团）

张 平（北京邮电大学）

尤肖虎（东南大学）

李少谦（电子科技大学）

王 京（清华大学）

李建东（西安电子科技大学）

5G技术丛书编审委员会

编审委员会主任

杨 旸（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）

编审委员会委员

杨峰义（中国电信股份有限公司）

王映民（大唐电信科技产业集团）

陶小峰（北京邮电大学）

张钦宇（哈尔滨工业大学）

金 石（东南大学）

季新生（解放军信息工程大学）

李云洲（清华大学）

葛晓虎（华中科技大学）

武 刚（电子科技大学）

王海明（东南大学）

徐 景（上海无线通信研究中心）

邬贺铨院士之序

电子工业出版社从我国大力推动第五代移动通信系统（IMT-2020，又称5G）研究的背景出发，通过充分调研和认真组织，策划出版“5G技术”丛书，以期及时总结、深入分析和充分反映我国在新的无线通信国际标准制定过程中的最新进展。丛书将按照5G关键技术和5G系统设计与应用两个层面分成两卷，“关键技术卷”各分册主要从理论和技术层面对5G关键候选技术进行具体详实的分析和介绍，“系统设计与应用卷”各分册主要从系统和应用层面对5G总体架构以及关键方法的评估和应用进行深入分析和描述，各分册的作者都是国内活跃在相关研究领域的优秀中青年科研工作者，具有较强的理论研究积累和实践经验，目前又都承担了与5G有关的国家重大专项和“863计划”等项目。很高兴看到这批优秀的中青年科研工作者在参与科研工作的同时，积极参加编写这套高新技术丛书。

从出版社和著作者提供的样书看出，丛书以及每本书的结构都是经过仔细斟酌的，逻辑清晰、内容全面、观点鲜明、创新性强，内容充分反映了我国在新一代移动通信国际标准探索和技术开发中的最新成果，可供国内外的同行参考，将促进我国对国际5G标准制定的贡献。相信本套丛书的出版发行，将会推动我国移动通信技术的自主创新和产业发展。

邬贺铨

2016年8月

刘韵洁院士之序

面向2020年及未来，移动通信技术和产业将迈入第五代移动通信（5G）的发展阶段。5G将满足人们的超高业务吞吐量、超高连接数密度、超高移动速度和超可靠低时延的广泛应用需求，大幅改善提升通信网络频谱效率、能量效率与成本效率，拓展移动通信产业的发展空间。更为重要的是，5G将渗透到物联网和传统产业领域，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，全面实现“万物互联”，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的信息化服务需要。

在2016年7月15日，美国政府宣布推出4亿美元的先进无线研究计划（Advanced Wireless Research Initiative），由美国国家科学基金会牵头实施，将部署四个城市规模的5G实验测试平台，推动面向未来无线通信的基础理论和关键技术研究。我国工信部、发改委、科技部联合成立了“IMT-2020推进组”，汇聚产、学、研、用各方力量，引领规划和重点推动5G关键技术研发，充分支持我国优势电信企业和研究院所在新一代移动通信国际标准制定过程中掌控影响力和话语权。

随着5G研发和标准化工作的快速深入展开，急需一套全面论述5G基础理论、关键技术和应用架构的系列书籍，电子工业出版社提前预见这一技术发展趋势和重要产业需求，有效组织国家IMT-2020推进组、国家03科技重大专项和国家“863计划”5G前期研发项目等的主要承担单位和优秀科技工作者，成功策划了这套5G技术丛书，及时总结和深入分析了最新5G技术的理论基础、体系架构、系统设计、测试评估、应用实现等多个方面的最新进展和研发挑战，相信这套丛书的丰富理论成果和实践经验能够帮助和培养新一代移动通信科技工作者，有效推进和巩固我国在5G国际标准化进程中的领导地位。

刘韵洁

2016年9月

张乃通院士之序

移动通信的发展不仅深刻改变了人们的生活方式，且已成为推动国民经济发展、提升社会信息化水平的重要引擎。移动互联网关键技术和基础设施的发展是“中国制造2025”、“互联网+”战略的基础和保障。当前，面向2020年及未来的第五代移动通信（5G）已成为全球研发热点。为占领信息领域国际领先地位、掌握产业发展话语权，国家工信部、发改委、科技部成立“IMT-2020推进组”，组织我国产、学、研、用各方力量，推动5G技术研究，以期在新的无线通信国际标准制定中掌握话语权和主导权，推动技术创新发展战略，为自主可控的信息网络提供基础设施保障。目前，我国的5G研发工作已走在国际前列。

电子工业出版社以此为背景，提出5G技术丛书的出版计划，组织国家IMT-2020推进组的主要参与单位，承担或参与国家“863计划”5G系统研究开发先期研究重大项目的单位，选择在国家重大科技专项中承担5G相关项目研发工作的中青年科技工作者作为丛书编著团队，编著这套丛书。丛书分为两卷：

（1）“关键技术卷”，从理论和技术层面对5G关键技术进行全面深入的分析，系统总结近年来我国在面向IMT-2020（5G）研发方面所取得的进展。

（2）“系统设计与应用卷”，从系统应用层面对5G总体架构、传输性能评估和应用等方面进行阐述，具有系统创新特色和理论联系实际的效果，符合当前开展IMT-2020研究与工程的需求。

IMT-2020推进组当前为了更加广泛与深入的开展研发工作，急需一套从理论技术到应用的丛书，相信本套丛书的丰富内容和先进成果能够有效促进完成IMT-2020推进组的既定目标。

张乃通

2016年11月

尤肖虎教授之序

从2009年开始，全球掀起4G建设热潮，截至2015年底，全球4G用户数已达到10.5亿，中国4G用户数到达3.86亿，4G在网用户人均月度使用流量突破了200MB，运营商从原本以语音为主的运营，逐步转向以数据为主的流量运营，同时极大地激活了移动互联网。

2012年底，欧盟启动了全球首个5G研究项目METIS。2013年，国际电联正式启动了5G标准研究工作，开展5G需求、频谱及技术趋势的研究工作，计划2016年完成技术评估方法研究，2018年完成IMT-2020标准征集，2020年最终确定5G标准。 3GPP作为国际移动通信的标准化组织，于2015年确定了5G研究计划，2016～2017年完成5G技术方案研究阶段，2018～2019年完成5G技术规范制定。我国“863计划”于2014年启动了5G技术研究项目，系统研究5G领域的关键技术，包括无线网络架构、大规模天线、超密集无线网络、软基站试验平台、无线网络虚拟化、毫米波室内无线接入和评估与测试验证。与“863计划”5G相衔接，国家科技重大专项5G相关研发课题的目标是面向国际标准，鼓励我国产学研联合开展研发，由企业推动创新成果纳入IMT-2020国际标准中。进一步，我国已将“积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术研究，启动5G商用”写入 “十三五”规划中。

5G的主要应用为移动宽带、物联网和工业互联网，旨在成为未来社会的信息基础设施。5G将引入新型传输技术提高频谱利用率和支持高频段使用；同时以网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）和软件定义网络（Software Defined Network，SDN）为主要手段，构建控制与转发分离和控制集中的网络架构，实现网络资源的灵活编排和部署；通过新型波形、新多址和新帧结构等技术，从而为海量物联网设备提供低功耗与深度覆盖，为工业无线通信等应用提供高可靠低时延的连接。

本套丛书内容涉及5G系统的最新理论研究成果和关键技术评估，具体包括5G网络架构、无线传输、超密集网络、大规模多天线、能效和频谱优化、仿真与测试等多个方面的研究成果和技术趋势，作者来自于电信运营商、设备研制企业和科研院所，内容和视角全面完整，注重理论分析与实际应用相结合，具有很好的时效性和参考价值。本丛书适合高等院校通信信息、电子工程及相关专业的高年级本科生和研究生，以及无线通信领域的专业工程技术人员。

尤肖虎

2016年9月

前 言

移动通信网络在过去几十年中，取得了飞速的发展，从最初的模拟制式到数字制式，从2G GSM网络到3G的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA，再到现在的4G LTE网络，改变了人们的生活方式，并促进了社会进步。随着应用需求的增加，人们对速率和通信方式的不断追求，未来5G移动通信网络技术将继续改变并影响人们对信息的需求。

移动通信技术的发展在给人们带来巨大便利和利益的同时，也使得整个信息通信技术产业的能耗以及运营成本急剧增加。为了提高信息通信技术产业的经济效益，降低运营成本，顺应全球绿色可持续发展的趋势，绿色通信这个概念近年来得到了国内外产业界和学术界的广泛认可，并成为5G移动通信技术发展的核心目标之一。在全球气候变暖的情况下，各行各业应该开展节能减排工作，以保护并改善我们赖以生存的自然环境，信息通信产业也不例外。5G绿色移动通信网络旨在满足人们对日益增长的信息需求的同时，不断提升通信网络能量效率，减少通信产业的能耗，以降低信息通信产业总体碳排放量。

本书共分为7章，涵盖绿色通信网络的概念、基础及应用。其中第1章为绪论篇，第2章至第5章为基础篇，第6

《5G绿色移动通信网络》 目录 引言：绿色浪潮下的通信业转型 1.1 移动通信网络演进与能源挑战 1.2 “绿色通信”的时代内涵与发展驱动 1.3 本书的研究视角与结构安排 第一章：5G网络的核心技术及其能耗特性分析 2.1 5G关键技术概览 2.1.1 极简架构与网络切片 2.1.2 海量连接与超高可靠低时延通信（URLLC） 2.1.3 毫米波与大规模MIMO（Massive MIMO） 2.1.4 新空口（NR）设计 2.2 5G网络能耗的构成与影响因素 2.2.1 基站能耗分析（射频、基带、传输） 2.2.2 核心网能耗分析 2.2.3 终端能耗考量 2.2.4 数据流量增长与能耗的耦合关系 2.3 5G引入的新能耗挑战与潜在绿色机遇 2.3.1 部署密度增加带来的整体能耗增长 2.3.2 新技术特性对能耗的影响（如毫米波的覆盖问题） 2.3.3 智能化与软件化对能耗优化的可能 2.3.4 网络虚拟化与服务的灵活性 第二章：绿色5G网络的设计原则与架构演进 3.1 绿色通信的设计理念：效率、效益、生态 3.1.1 能量效率（Energy Efficiency, EE）的度量与优化 3.1.2 成本效益与全生命周期绿色考量 3.1.3 环境影响的最小化与可持续性 3.2 绿色5G网络架构的关键设计考量 3.2.1 模块化与可插拔设计：降低升级与维护的能耗 3.2.2 资源池化与共享：提高设备利用率 3.2.3 开放化与接口标准化：促进生态协同 3.2.4 智能化管理与自动化运维：实现精细化能耗控制 3.3 5G绿色架构的演进趋势 3.3.1 从“单点优化”到“全局协同” 3.3.2 从“固定部署”到“按需弹性” 3.3.3 从“硬件中心”到“软件定义” 3.4 国际标准化组织在绿色通信方面的推动 第三章：5G网络关键节点的能耗优化策略 4.1 基站侧的能耗节约技术 4.1.1 射频功放的效率提升（如GaN器件应用） 4.1.2 基带处理的低功耗设计与算法优化 4.1.3 智能休眠与动态载波聚合（Dynamic Carrier Aggregation） 4.1.4 散热系统与环境温度管理 4.1.5 部署形态与天线技术的绿色选择 4.2 核心网的绿色化改造 4.2.1 网络功能虚拟化（NFV）与软件定义网络（SDN）的节能潜力 4.2.2 微服务化架构下的资源调度与能耗控制 4.2.3 数据中心能耗的管理与优化（PUE等指标） 4.2.4 边缘计算（MEC）的能耗与部署策略 4.3 传输网的绿色升级 4.3.1 光网络技术的低功耗设计 4.3.2 传输路由的智能优化与负载均衡 4.3.3 传输设备功耗的精细化管理 4.4 终端设备的能耗考量与合作 4.4.1 终端能耗建模与预测 4.4.2 网络侧与终端侧的节能协同机制 第四章：面向全生命周期的绿色5G网络运维管理 5.1 绿色网络规划与选址 5.1.1 覆盖与容量的平衡：避免过度建设 5.1.2 站点选址的能耗与环境影响评估 5.1.3 考虑能源供应的绿色化（如可再生能源接入） 5.2 绿色网络建设与部署 5.2.1 绿色材料与可回收设备的应用 5.2.2 施工过程的环保措施 5.2.3 模块化部署与快速升级 5.3 绿色网络运营与优化 5.3.1 智能休眠与动态资源调度在实际运行中的应用 5.3.2 基于AI/ML的能耗预测与优化 5.3.3 负载感知与按需服务 5.3.4 故障预测与预防性维护，减少非计划停机能耗 5.4 绿色网络退役与回收 5.4.1 设备的可持续性设计 5.4.2 废旧设备的处理与回收利用 5.4.3 建立闭环的绿色供应链 第五章：绿色5G网络赋能垂直行业与可持续发展 6.1 绿色5G在智能制造中的应用 6.1.1 提高生产效率，减少资源消耗 6.1.2 远程监控与预测性维护，降低设备损耗 6.1.3 优化供应链，减少物流碳排放 6.2 绿色5G在智慧农业中的应用 6.2.1 精准灌溉与施肥，节约水资源和化肥 6.2.2 农作物生长环境监测，提高产量与品质 6.2.3 智慧物流，减少农产品损耗 6.3 绿色5G在智慧交通中的应用 6.3.1 优化交通流量，减少拥堵与燃油消耗 6.3.2 车辆通信（V2X），提升行车安全与效率 6.3.3 智慧停车，减少车辆无效行驶 6.4 绿色5G在智慧能源管理中的应用 6.4.1 智能电网监测与调度，提高能源利用效率 6.4.2 分布式能源（如太阳能、风能）的接入与管理 6.4.3 能源消耗数据的精细化采集与分析 6.5 绿色5G对信息通信技术（ICT）产业自身的可持续发展贡献 6.5.1 推动绿色ICT设备与解决方案的发展 6.5.2 促进循环经济在通信行业的实践 第六章：绿色5G面临的挑战与未来展望 7.1 绿色5G发展面临的技术挑战 7.1.1 异构网络融合下的能耗协同 7.1.2 海量连接与低功耗终端的平衡 7.1.3 新材料、新器件的应用与成熟度 7.2 绿色5G发展面临的政策与经济挑战 7.2.1 绿色标准与认证体系的建立 7.2.2 投资回报周期与绿色投资激励 7.2.3 跨行业合作与协同机制 7.3 绿色5G的未来发展趋势 7.3.1 迈向6G的绿色化设计 7.3.2 AI原生与极致能效 7.3.3 绿色通信与数字可持续发展的深度融合 7.3.4 全球合作共建可持续通信生态 结论：迈向绿色、智能、可持续的通信未来 8.1 总结本书研究的主要观点 8.2 强调绿色5G的战略意义与紧迫性 8.3 对未来研究的建议 --- 引言：绿色浪潮下的通信业转型 我们正置身于一个前所未有的信息爆炸时代，每一次技术革新都以前所未有的速度和广度改变着人类社会的面貌。移动通信技术作为数字时代的核心基础设施，其发展历程即是一部不断追求更高速度、更大容量、更低时延的演进史。从模拟通信到2G的数字时代，再到3G的移动宽带，以及4G的LTE，每一次代际更迭都极大地拓展了我们的连接边界。而如今，第五代移动通信技术（5G）的商用部署，更是将我们带入了一个全新的智能互联时代，它以其“高速率、大连接、低时延”的特性，为万物互联、人工智能、自动驾驶等前沿应用提供了坚实的基础。 然而，伴随移动通信网络规模的不断扩张和技术的飞速发展，其能源消耗问题也日益凸显，成为了制约行业可持续发展的重要瓶颈。传统的网络建设和运营模式，往往将关注点集中在性能的提升上，而对能源效率的考量相对滞后。随着全球对气候变化和环境保护的关注度不断提高，“绿色发展”已成为当今世界的主旋律，也为信息通信行业带来了深刻的转型压力与机遇。 “绿色通信”并非一个全新的概念，其核心在于在满足通信业务需求的同时，最大限度地降低网络在建设、运营、维护和退役等全生命周期中的能源消耗和环境影响。它追求的是一种可持续的、负责任的发展模式，强调技术的能效提升、资源的节约利用、以及对环境的友好。在5G时代，由于其部署密度更高、用户终端数量剧增、新技术的引入，其潜在的能源消耗增量不容忽视。因此，如何让5G网络在提供强大连接能力的同时，实现“绿色”发展，成为摆在运营商、设备商、研究机构以及政策制定者面前的重大课题。 本书正是基于这一背景，深入探讨“5G绿色移动通信网络”这一核心议题。我们并非简单地罗列5G的技术特性，而是将目光聚焦于“绿色”这一关键维度，从技术、架构、管理、应用等多个层面，系统性地分析5G网络在能耗方面所面临的挑战，并提出一系列切实可行的解决方案和发展策略。 本书的研究视角是多维度的，我们不仅关注5G网络本身的技术实现，更着眼于其与垂直行业应用的深度融合，以及对整个社会可持续发展所能产生的积极影响。我们希望通过对5G绿色移动通信网络的全面梳理和深入剖析，为读者勾勒出一幅5G技术如何服务于绿色经济、如何促进能源节约、如何构建可持续通信生态的清晰图景。 在结构安排上，本书首先将从宏观层面，阐述移动通信网络演进与能源挑战的关系，明确“绿色通信”的时代内涵及其发展驱动力，并介绍本书的整体研究思路。随后，我们将深入剖析5G网络的核心技术及其固有的能耗特性，识别出主要的能耗增长点和潜在的优化空间。紧接着，我们将探讨构成绿色5G网络的设计原则和架构演进方向，为构建低碳、高效的网络奠定理论基础。接着，本书将重点分析5G网络各个关键节点——基站、核心网、传输网——的能耗优化策略，以及贯穿网络生命周期的绿色运维管理方法。之后，我们将目光转向5G绿色网络赋能垂直行业，探讨其在推动社会各领域实现绿色转型中的关键作用。最后，本书将梳理绿色5G发展当前所面临的挑战，并展望其未来的发展趋势，以期为构建一个更加绿色、智能、可持续的通信未来提供启示。 本书旨在为通信行业的从业者、技术研究人员、政策制定者以及对5G绿色发展感兴趣的广大读者，提供一本有深度、有广度、有见地的参考书籍。我们期望通过本书的阅读，能够激发更多关于“绿色通信”的思考与实践，共同推动信息通信技术在可持续发展的道路上行稳致远。 第一章：5G网络的核心技术及其能耗特性分析 进入5G时代，移动通信网络的能力实现了质的飞跃，这得益于一系列颠覆性的核心技术。这些技术在为我们带来前所未有的连接体验的同时，也带来了新的能耗考量。本章将对5G网络的核心技术进行概述，并深入分析这些技术特性对网络能耗的影响，为理解5G绿色化的挑战与机遇奠定基础。 2.1 5G关键技术概览 5G网络的设计并非简单地对4G技术的迭代升级，而是基于全新的架构和一系列创新技术，以满足未来多样化的业务需求。 2.1.1 极简架构与网络切片 5G引入了更加灵活、开放和云化的网络架构。其核心网（5GC）采用了服务化架构（SBA），将网络功能分解为一系列松耦合的微服务，并通过API进行通信。这种架构使得网络功能部署更加灵活，易于扩展和升级，并且能够支持网络切片（Network Slicing）这一关键特性。网络切片允许运营商为不同的应用场景（如eMBB、mMTC、URLLC）创建逻辑上独立的、定制化的虚拟网络，每个切片可以拥有特定的性能参数、资源配置和安全策略。从能耗角度看，这种架构的弹性设计理论上能够实现资源的按需分配，避免资源浪费，但其复杂性也可能带来新的管理和调度挑战。 2.1.2 海量连接与超高可靠低时延通信（URLLC） 5G支持每平方公里百万级的设备连接数（mMTC - massive Machine Type Communications），远超4G。这为物联网（IoT）的普及提供了基础。同时，5G的URLLC特性能够提供毫秒级的时延和高达99.999%的可靠性，适用于对实时性要求极高的应用，如工业自动化、自动驾驶、远程医疗等。海量连接的激增意味着需要更多的终端设备接入网络，这会增加网络整体的资源消耗和信令负载。URLLC场景下，为了保证极低的调度延迟，网络可能需要预留更多的资源，这在一定程度上也可能带来能耗上的权衡。 2.1.3 毫米波与大规模MIMO（Massive MIMO） 为了实现超高的速率和更大的带宽，5G引入了更高的频段，特别是毫米波（mmWave）频段（24GHz以上）。毫米波具有带宽大、传输速率高的优势，但其传播距离短、穿透能力弱，需要部署更高密度的基站。大规模MIMO（Massive MIMO）技术利用大量的天线阵列（几十到几百个天线），通过波束赋形（Beamforming）技术，能够更精确地将信号导向用户，提高频谱利用效率和网络容量，同时减少对周围用户的干扰。然而，大规模MIMO的硬件成本和功耗相对较高，尤其是在功放和射频前端。毫米波的高密度部署则直接增加了基站数量，从而可能推高整体能耗。 2.1.4 新空口（NR）设计 5G采用了全新的空口（New Radio, NR），其设计更加灵活和高效。NR支持多种帧结构和调度方式，能够根据业务需求动态调整。例如，它支持更灵活的子载波间隔、更短的传输时隙，以满足不同业务场景的需求。NR的设计目标之一就是提高频谱效率，理论上单位比特的能耗可以降低。然而，NR的设计复杂性以及对新硬件的需求，也需要在实际部署中加以考量。 2.2 5G网络能耗的构成与影响因素 理解5G网络能耗的构成，是进行优化设计的前提。 2.2.1 基站能耗分析（射频、基带、传输） 基站是5G网络中最主要的能耗单元。其能耗主要集中在三个部分： 射频（RF）部分： 包括射频链路的功放、滤波器、天线单元等。功放的效率是影响射频能耗的关键因素，尤其是在高频段和大规模MIMO场景下，功放需要更大的功率输出。 基带（Baseband）部分： 负责信号的调制解调、编码解码、信道估计等数字信号处理。随着5G处理能力的提升和新算法的应用，基带处理单元的功耗也在不断增加。 传输（Transmission）部分： 包括基站内部的设备间通信、以及与核心网之间的传输连接，如光纤传输设备等。 2.2.2 核心网能耗分析 5G核心网（5GC）采用云化、服务化架构，部署在数据中心。其能耗主要体现在： 计算和存储资源： NFV/SDN带来的虚拟化和软件化部署，虽然提高了资源利用率，但仍需要大量的服务器、存储设备以及相应的散热系统，其能耗与数据中心的PUE（Power Usage Effectiveness）值密切相关。 网络功能间的通信： 微服务架构下，大量的小消息传递可能增加网络设备的通信开销。 2.2.3 终端能耗考量 虽然本书主要关注网络侧的能耗，但终端设备的能耗也不容忽视。随着5G终端功能的增强（如支持更多频段、更高速率），其电池续航能力面临挑战。网络侧的设计也需要考虑如何协同终端，降低其能耗，例如通过更智能的调度减少终端的空闲等待时间，或者优化其与基站的通信模式。 2.2.4 数据流量增长与能耗的耦合关系 5G网络的部署本身是为了支持更大的数据流量和更丰富的应用。但流量的增长并非线性地导致能耗的线性增长，而是存在一个耦合关系。高密度部署、更复杂的信号处理、以及新的业务模式（如视频直播、AR/VR）都可能在流量增长的同时，进一步推高能耗。因此，实现“单位比特能耗”（Energy per Bit）的下降，是衡量5G绿色化水平的重要指标。 2.3 5G引入的新能耗挑战与潜在绿色机遇 5G技术带来了显著的性能提升，同时也伴随着新的能耗挑战，但同时也孕育着巨大的绿色化机遇。 2.3.1 部署密度增加带来的整体能耗增长 特别是毫米波频段的使用，需要基站部署密度远高于4G。尽管单个基站的能耗可能通过技术创新得到优化，但基站总量的激增，导致网络整体的能源消耗可能出现显著增长。 2.3.2 新技术特性对能耗的影响（如毫米波的覆盖问题） 毫米波信号的衰减特性，意味着在特定区域可能需要部署更多的小型基站或中继设备，以保证覆盖质量。这增加了部署的复杂性和整体的能源足迹。 2.3.3 智能化与软件化对能耗优化的可能 5G网络架构的智能化和软件化是其核心优势。利用AI/ML技术，网络可以实现更加精细化的资源调度、负载均衡和智能休眠，从而在非高峰时段大幅降低基站和核心网的能耗。这为实现“按需服务”和“动态功耗管理”提供了技术基础。 2.3.4 网络虚拟化与服务的灵活性 NFV/SDN带来的网络功能虚拟化和软件定义网络，使得网络资源可以被灵活地分配和重构。这意味着在不需要某些网络功能时，可以动态地关闭或降低其资源占用，从而实现能耗的节约。这种灵活性是实现绿色5G的重要推手。 理解上述技术特性及其能耗影响，是制定有效的绿色5G策略的基础。下一章将在此基础上，探讨绿色5G网络的设计原则和架构演进的方向。 第二章：绿色5G网络的设计原则与架构演进 将“绿色”理念融入5G网络的血液，需要一套清晰的设计原则和与之匹配的架构演进。这不仅仅是技术层面的优化，更是战略层面的考量，关乎通信行业的长远发展和对社会可持续发展的贡献。 3.1 绿色通信的设计理念：效率、效益、生态 绿色通信的设计，应当遵循以下核心理念： 3.1.1 能量效率（Energy Efficiency, EE）的度量与优化 能量效率是绿色通信的核心指标之一，它通常被定义为单位能量消耗所能提供的服务量，例如“比特/瓦特”（bits/Watt）或“用户/瓦特”（users/Watt）。在5G网络中，我们不仅关注单用户的能量效率，更重要的是网络整体的能量效率，即单位信息量传输所消耗的能量。优化能量效率需要从硬件设计、软件算法到网络拓扑的全面改进。这包括提高射频功放的效率、采用低功耗处理器、优化信道编码和调度算法、以及实现智能的资源分配和休眠策略。 3.1.2 成本效益与全生命周期绿色考量 绿色通信的设计，必须与商业可行性相结合。单纯追求极致的低能耗，如果导致成本急剧上升，则难以获得市场的接受。因此，绿色设计需要考虑整个设备和网络的生命周期成本，包括初始投资、运营维护成本、以及最终的报废处理成本。选择更耐用、易于回收的材料，采用模块化设计方便升级和维护，都是实现成本效益与绿色考量的体现。长远来看，降低能源消耗也直接意味着降低运营成本，具有显著的经济效益。 3.1.3 环境影响的最小化与可持续性 绿色通信的最终目标是减少对环境的负面影响。这包括减少温室气体排放（降低碳足迹）、减少电子垃圾、降低对土地和资源的占用。例如，通过提高网络密度来减少对电力的依赖，或者优化基站的散热系统来降低对环境的二次影响。可持续性意味着网络不仅要在当前满足需求，还要为未来留有余地，避免对后代造成负担。 3.2 绿色5G网络架构的关键设计考量 要实现上述设计理念，5G网络架构本身需要做出相应的调整和优化。 3.2.1 模块化与可插拔设计：降低升级与维护的能耗 将网络功能和硬件设计成独立的、可替换的模块，能够显著降低升级和维护的能耗。当某个模块需要升级或更换时，无需对整个设备进行大规模改造，只需更换相应的模块即可。这不仅缩短了维护时间，减少了人力物力消耗，也便于采用更先进、更节能的硬件技术。例如，模块化的基站单元（BBU、RRU）、可插拔的电源模块等。 3.2.2 资源池化与共享：提高设备利用率 通过将计算、存储、网络资源进行池化，并以虚拟化的方式按需分配给不同的网络功能或业务，可以大幅提高硬件资源的利用率。当某个网络功能处于低负载状态时，其占用的资源可以被释放，并分配给其他高负载的网络功能。这种集中化和虚拟化的管理方式，避免了资源孤岛和设备闲置，从而减少了总体能源消耗。 3.2.3 开放化与接口标准化：促进生态协同 开放的网络架构和标准化的接口，能够吸引更多第三方开发者和设备商参与到绿色通信技术的创新和应用中。例如，开放的API接口允许运营商与能源供应商、数据中心运营商、以及垂直行业用户进行更紧密的协同，共同优化能源使用。标准化也有助于降低不同厂商设备之间的互联互通成本，并促进绿色技术的规模化应用。 3.2.4 智能化管理与自动化运维：实现精细化能耗控制 智能化是实现绿色5G的关键。通过引入人工智能（AI）和机器学习（ML）技术，网络可以实现对用户行为、业务流量、环境因素等进行实时感知和预测，并据此动态地调整网络资源的分配、基站的工作模式（如智能休眠），甚至调度网络拓扑。自动化运维则能够减少人工干预，提高管理效率，降低人为失误带来的能耗浪费。 3.3 5G绿色架构的演进趋势 5G绿色架构的演进，呈现出以下几个主要趋势： 3.3.1 从“单点优化”到“全局协同” 过去的通信网络，通常侧重于对单个设备的性能优化。而绿色5G架构则要求从整个网络的角度进行优化，实现端到端的协同。这意味着需要考虑用户终端、基站、核心网、传输网以及数据中心之间的整体能耗平衡，并建立有效的协同机制。 3.3.2 从“固定部署”到“按需弹性” 传统的网络部署模式往往是基于静态的容量规划，容易造成资源浪费。绿色5G架构则更倾向于“按需弹性”的部署模式。网络资源可以根据实际的业务需求进行动态的扩展或收缩，甚至是在不同地理区域之间进行灵活的调度，从而最大化资源利用率，降低不必要的能耗。 3.3.3 从“硬件中心”到“软件定义” 随着网络功能的虚拟化和软件化，网络的能力更多地体现在软件的灵活性上。这种“软件定义”的趋势，使得网络能够更容易地实现动态配置、智能调度和精细化管理，为绿色节能提供了更强大的工具。软件的迭代更新速度远快于硬件，也意味着绿色节能的改进能够更快地落地。 3.4 国际标准化组织在绿色通信方面的推动 为了规范和促进绿色通信技术的发展，国际标准化组织（如ITU-T、3GPP、ETSI等）在绿色通信方面做了大量工作。它们制定了能量效率的测量方法、能耗评估框架、以及绿色通信相关的标准规范。例如，ITU-T SG5（电信标准化咨询委员会第5研究组）专门负责“电信网络的电磁场、安全和环境”问题，并制定了大量关于绿色通信的建议书。3GPP则在R15、R16等版本中，引入了针对5G网络能耗管理的特性，如智能休眠、动态载波聚合等。这些标准化工作为全球运营商和设备商提供了共同遵循的技术指引，加速了绿色5G的部署。 通过确立清晰的设计原则和推动架构的演进，5G网络才能够从根本上实现“绿色”的底色，为后续的能耗优化策略打下坚实的基础。下一章将具体探讨网络各个关键节点的能耗优化技术。

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这本书所构建的世界观让我着迷。作者用他丰富的想象力，创造了一个充满奇幻色彩的世界，但这个世界并非遥不可及，而是与我们的现实生活有着千丝万缕的联系。故事的设定非常新颖，充满了创意，每一个设定都经过了精心的构思，合情合理，让人信服。我尤其喜欢书中对于魔法、科技或者某种特殊能力的描绘，这些元素并非流于表面，而是与人物的成长、命运紧密相连，构成了故事的核心驱动力。整个故事的节奏把握得非常好，既有紧张刺激的情节，也有温情脉脉的时刻，张弛有度，引人入胜。我被深深地吸引着，完全沉浸在这个奇妙的世界中，与主人公一起经历冒险，一同面对挑战。作者在塑造人物方面也下了很大功夫，每一个角色都有自己的个性和魅力，他们的成长轨迹清晰可见，让人感受到生命的活力和韧性。读完这本书，我仿佛完成了一场身临其境的冒险，虽然回到了现实，但心中依然回荡着那个世界的余韵。它给了我无限的遐想空间，也让我对未知充满了好奇和向往。

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我一直对那些能够引发深刻思考的书籍情有独钟，而这本书恰恰满足了我的这一需求。它并没有提供现成的答案，而是抛出了许多值得探讨的问题，引导读者去独立思考。书中对于社会现象的观察角度非常犀利，许多观点都让我拍案叫绝。作者并没有回避那些敏感而尖锐的话题，而是直面现实，用理性的笔触去剖析问题的根源。我特别欣赏作者的逻辑思维能力，每一个论点都有充分的论据支撑，环环相扣，严谨而富有说服力。读这本书的过程，就像是在与一位睿智的长者进行对话，他用他丰富的阅历和深刻的洞察力，为我打开了新的视野。我从中学习到了很多关于社会运作的规律，也对许多习以为常的现象有了全新的认识。更重要的是，这本书激发了我独立思考的勇气和能力。它让我明白，不应该轻易接受别人灌输的观念，而是要用自己的头脑去分析、去判断。这本书对我的人生观和价值观都产生了积极的影响，它让我更加坚定地追求真理，也更加珍惜独立思考的机会。

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京东发货速度不错，正品

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