基于5G技术的海上风电通信系统研究

[目的]海上风电项目众多设备位于海洋之上,交通不便导致运维检修难度大。海上设备信息的快速、无延迟、安全送达陆上显得格外重要。针对通信系统的特殊需求,文章提出了基于5G技术的海上风电场通信系统方案。[方法]首先建立信号覆盖面大、可靠性强的PTN+一体化小基站,再将5G一体化小基站和PTN网关融为一体,通过宽带PTN接入,实现快速、便捷的5G信号覆盖,并采用特定带宽的5G网络,提高通信系统的安全性。[结果]基于PTN+一体化小基站方式的5G通信系统建成后,实现了基于光传输的、支持多业务且利用特定带宽的IP传输。此系统可以帮助规划梳理各风机子系统,实现风机内部全方位信号覆盖,并可以将风机、海上升压站等设备运行状态及数据快速、安全的传输到陆上运维中心,解决风机多子系统、多业务实时安全传输困难的问题。[结论]研究的5G通信系统改善了海上风电通信,并利用特定带宽和新兴技术,实现了海上风电场的通信及时性和可靠性,提高了海上风电场海上运维人员的沟通效率,符合海上风电项目海上设备的通信需求,有望在工程中应用推广。

5G公网信号上高速铁路1+N组网方案探讨

为解决在高速动车组车厢内5G信号覆盖差、不能为旅客提供优质5G服务的问题,结合旅客手机归属于不同运营商的现状和高速铁路轨旁有多家运营商网络覆盖的实际情况,提出一种全新5G公网信号上高速铁路的组网方案。方案从车厢内网络、车地回传网络以及地面网络等多环节的联合组网出发展开研究,重点论述车地回传中轨旁运营商网络通道的选择,从技术可行性、网络复杂度、社会集约化等多因素考虑,结合带宽叠加、智能选路以及边缘计算等技术,探讨实现5G公网信号上高速铁路的最优方案。此外,分析了旅客在车厢内通过5G信号访问互联网前注册5G核心网关键流程。最后研究了该组网方案下的各种经济效益和社会效益,全面完善方案的可落地性,为5G公网信号上高速铁路的部署提供参考。

面向船舶通信应用场景的5G小基站覆盖方案设计与验证

随着5G设备部署密度逐步增大,5G大时代来临,单纯从增加宏基站部署的角度来看,成本价格太高,另一方面,5G toB、toC个性化需求逐步增加。针对5G频段上移、穿墙能力减弱、个性化要求的问题,5G一体化小基站应运而生,并在补盲、补热范畴作用逐步提升。针对水上作业通信困难的问题,提出了一种新型基于CPE的组网方案,该方法安装便捷、价格低廉,极大满足用户需求,可大范围推广。

5G小基站射频前端研究和设计

针对5G小基站项目研制需求,基于5G通信系统的理论研究和3GPP射频性能指标要求,通过ADS(Advanced Design System)仿真软件设计开发了一款3.5 GHz频段的射频前端。根据射频前端整个开发流程,对功率放大器、低噪声放大器、射频开关、滤波器等关键射频组件性能参数进行深入的调研和评估,并提出相应的方案原理图设计、方案系统链路仿真以及板端测试指标的优化等思路,最终通过板端性能指标的实际测试,各项指标数据均满足技术要求。

“双碳”目标下建设5G室内分布系统的有效路径

探讨“双碳”目标下建设5G室内分布系统的有效路径,提出5G扩展型小基站的布置策略,并分析该策略的实际应用效果,旨在为我国的通信运营商和社会企业提供借鉴。通过充分了解5G室内分布系统的技术优势与建设效果,在未来组建5G室内分布系统期间积极应用5G扩展型小基站,助力“双碳”目标的落实。

多波束小基站协作通信的资源分配和位置规划

针对小基站加载多波束阵列天线后协作提供通信覆盖的资源分配与位置规划问题,建立了以最小化基站总功耗以及基站间负载均衡为目标函数的多目标混合整数非凸优化模型;给出了一种迭代优化算法,将问题分为用户关联、功率分配和位置部署3个子问题,在固定基站位置和波束功率下通过改进的鲸鱼算法求解出用户与波束的关联关系,在此基础上利用连续凸逼近法和改进差分进化算法交替优化功率分配和基站位置部署。数值仿真表明,多波束小基站与所提迭代算法可灵活适应复杂业务需求分布,降低网络功耗和均衡基站间负载。可为小基站加载阵列天线增强通信覆盖提供参考。

基于5G终端的室内3D定位

随着物联网的发展及对基于位置服务的应用需求的增多,高精度的室内定位技术成为当前研究的焦点之一。5G蜂窝网络的广泛应用在为终端提供无线通信的同时,也具备定位功能。然而,当前的定位方法通常在基站侧完成,这可能导致用户隐私泄漏的问题。为解决这一问题,提出了一种基于5G终端的室内3D定位技术,使得定位过程可以在终端设备上完成。首先,终端设备测量接收到的5G小基站发射信号的离开方位角和离开仰角,并利用两个基站之间的到达时间差进行解空间约束;其次,采用基于遗传算法的位置求解优化算法搜索目标位置。实验结果表明,该算法在3D空间中的定位精度中值为1.12 m,并且相较于基站侧的定位方法,终端定位具有更高的安全性。

基于直流远供的小型基站网络规划与布局优化

针对基于直流远供的小型基站网络规划与布局优化问题进行研究,介绍了直流远供技术的原理和应用,并分析了小型基站网络规划所面临的问题。通过提出基于直流远供技术的网络规划方法,结合覆盖和容量的布局优化算法,得出以下结论:直流远供技术在小型基站中具有优势,能够有效解决电源供应问题;基于直流远供的网络规划方法能够合理确定基站数量、选取合适的位置并优化覆盖范围;基于覆盖和容量的布局优化算法能够提高网络性能。这些研究结果对于指导小型基站网络规划和布局优化具有重要意义。

一种基于接入与回传一体化小基站的用户满意度最大化算法

针对接入与回传一体化小基站场景下用户个性化视频流业务需求问题,该文提出一种基于接入与回传一体化小基站的用户满意度最大化算法。该算法首先根据系统实际可达速率和用户满意度需求速率间的不匹配程度,动态调整下一周期队列传输所需频谱资源,并建立用户质量满意度最大化模型,其次运用Lyapunov优化方法把初始问题转化为Lyapunov偏移加罚项的优化,将溢出概率约束转化为关于自变量的不等式,最后基于拉格朗日对偶分解的用户接入带宽分配算法和基于内点法的回传和接入带宽分配算法进行求解。仿真结果表明,该算法提高了系统用户质量满意度,同时保证了系统稳定性。

接入与回传一体化小基站的接入控制与资源分配联合优化算法

针对全双工无线接入与回传一体化小基站场景下长期的频谱效率和能效同时最大化问题,该文提出一种基于近似动态规划理论的接入与回传一体化小基站接入控制与资源分配联合优化算法。该算法首先联合考虑当前基站的资源使用和功率配置情况,在任一用户需求动态到达以及平均时延、小基站回传速率和传输功率约束下,使用受限马尔科夫决策过程(CMDP)建立频谱效率最大化和功率消耗最小化的多目标优化模型,其次运用切比雪夫理论将多目标优化问题转化为单目标问题,并使用拉格朗日对偶分解法进一步转化为非受限的马尔科夫决策过程(MDP)问题。最后,为了解决其求解时存在的“维度灾”爆炸问题,该文提出基于近似动态规划的无线接入与回传一体化小基站资源动态分配算法进行求解,得到此时的接入与资源分配策略。仿真结果表明,所提算法能在保证平均时延约束、小基站回传速率约束和传输功率约束的同时最大化长期平均频谱效率和能效。

基于5G小基站的无线接入网开放架构及分析

无线接入网开放分为架构开放和能力开放,为应对5G高频段部署带来的室内覆盖及高成本问题,基于开放架构的5G有源小基站值得深入研究,同时基于开放架构有助于实现无线接入网的能力开放。首先介绍了符合开放架构的5G扩展型小基站的基本架构,然后分别从公众网络和虚拟专网两方面论述了5G扩展型小基站的两个不同应用场景,最后给出了面向室内场景建立统一计算环境的架构及展望。

高密度小基站网络关键技术及部署策略研究

论文论述了小基站在4G网络覆盖中建设的必要性,并介绍了小基站的基本概念和分类。通过对小基站的覆盖和部署策略进行分析,考虑小基站的网络定位、部署时的关键因素,并给出具体无线覆盖场景下的部署策略。

混合能源基站的用户关联与资源分配

5G超密集网络部署混合能源微小区基站(SBS),其网络架构和能源供应的异构性会导致负载分布的极度不均衡,引起资源的严重浪费。为有效利用可再生能源和无线资源,该文提出了一种约束目标通信速率的用户关联机制与资源分配策略的方法。该方法以最小化系统总能耗成本为前提,采用基站喜好偏置因子作为用户关联依据,考虑能量减少的不确定因素,提出基于大偏差理论的能量饥饿概率估计算法。在保证用户关联的基础上,利用拉格朗日对偶算法的资源分配策略合理利用带宽资源。数值仿真结果表明:该算法在能量充足的条件下相比最大接收功率算法系统能耗成本减少82.47%,绿色能量的使用率相比最大信道增益算法增加48%。

密集小蜂窝网络中基于用户接入的能效优化研究

为解决小蜂窝网络中基站密集部署导致能耗过高的问题,提出一种基于用户接入的能效优化算法。根据基站邻接关系对小蜂窝网络中的基站进行分簇,并引入合并因子均衡分簇规模。在此基础上,结合用户接入速率与基站负载情况,利用改进的混沌量子粒子群算法求解最佳用户连接矩阵,同时依据网络流量变化实现基站开关的动态切换管理。仿真结果表明,该优化算法在保障用户QoS的前提下,能提升系统能效,适用于5G无线网络。

基于5G小基站的虚拟化场景与应用分析

5G时代,伴随着基于通用服务器的小基站的发展,利用开源开放技术实现无线接入网的虚拟化为进一步提高通信设施资源利用率和部署效率、降低成本提供了新的方向。首先分析了基于通用服务器的新型5G小基站的结构,然后借鉴现有经验分析了小基站虚拟化部署的典型场景。随后介绍了常见虚拟化技术的特点及应用情况,结合当前电信行业虚拟化的现状以及不同应用对于虚拟化设施要求的差异,讨论了适合小基站的虚拟化技术。最后面向典型场景给出了完整的虚拟化平台的架构分析以及未来发展的展望。

中国移动通信基站动力配置标准

针对不同配置的基站类型,详细制定基站的市电引入等级、容量、方式,以及相应的电源、空调配置标准。

LTE异构网络中小基站的应用发展分析

LTE异构网络的频段比较高,在进行网络建设的时候需要采用异构网络模式来深度覆盖,而小基站在LTE异构网络当中的应用则是能够实现其底层覆盖功能,因而小基站在LTE异构网络当中的应用研究也在逐渐增多。本文主要对LTE异构网络当中的小基站应用进行了分析,以期能够推动异构网络建设。

移动边缘计算中的低能耗任务卸载决策算法

移动边缘计算(mobile-edge computing,MEC)中,除了考虑智能移动设备(smart mobile devices,SMD)的能耗,还应考虑微蜂窝基站处理任务的能耗。为了有效降低微蜂窝基站处理任务的能耗,文章提出了一种任务卸载决策算法(task-offloading decision algorithm,TDA)。该算法能够实时地根据卸载到微蜂窝基站上任务的紧急度做出任务卸载的决策,确定卸载任务分片的数据量,联合微蜂窝基站无线通讯范围内的其他基站协作处理任务,有效降低整个处理任务的能量消耗。实验结果表明,在100个微蜂窝基站构成的蜂窝网络中,TDA可以降低蜂窝网络31%~36%的能耗。

无线多媒体网络的QoS传输控制模型仿真

针对无线网络多媒体传输过程中存在速度较慢、稳定性较差,导致人机交互实时性降低、数据丢失的问题,提出面向无线网络多媒体传输的QoS控制模型方法,利用Lyapunov漂移把时间均值优化转变成最小化形式,分解相应的无线资源及多媒体层数。结合控制回路、常规反馈控制器、被控对象及参考模型构成QoS控制模型,将传输控制问题映射至自适应的QoS模型中。采用控制器实时调整输出及输入参数对资源进行动态分配,实现QoS控制。仿真结果表明,采用所提控制模型可有效控制网络吞吐量分布情况,丢包率降低,传输速率加快。

太阳能供电在小型基站中的应用探讨

阐述了小型基站采用市电供电的状况,提出小型基站太阳能供电方案,探讨太阳能供电系统组成和设备配置原则,比对太阳能与电网供电经济效益。