5G-A/6G绿色低碳技术现状及发展趋势

5G高能耗与高碳排放给通信行业落实“双碳”战略带来巨大的挑战,为促进移动通信网络绿色低碳化发展,助力通信行业“双碳”战略实施,文章全面介绍移动通信网络绿色低碳技术的发展现状以及面临的局限性,立足于5G-A/6G网络节能降碳的目标,分析网络与业务演变为这一目标达成所带来的挑战,从极简网络架构、高效共建共享、智能节能调度、绿色器件几个方面,进一步探讨5G-A/6G网络绿色低碳技术的发展趋势。     

北电网络CTO马福德展望中国网络发展新时代

日前，北电网络首席技术官马福德（Greg Mumford）先生在以“建设高性能网络”为题的演讲中，介绍了未来网络的发展方向和北电网络领先技术，并着重展望了网络演进在中国面临的机遇与发展的前景。马福德认为：中国电信网络的发展正面临良好的机遇。为了应对电信市场开放竞争的挑战，中国的电信运营商需要从“开源”和“节流”两个方面做出努力。从“开源”的角度看，运营商需要提供更多高价值的业务；从“节流”的角度看，运营商需要不断降低其网络建设和运营成本。这两方面的要求都需要部署高性能的网络来实现。马福德指出，高性能网络的…     

6G绿色网络发展趋势和关键技术

6G网络将驱动无线网络进入万物智联，但也面临能耗巨大的挑战。提出了构建泛在智简、绿能降碳的6G绿色网络的愿景，并分析了6G绿色网络的关键技术问题，包括网络架构和协议智简技术、先进天线技术、智能资源管理技术和动态关断技术等。介绍了实现6G绿色低碳设备的一系列技术，包括高效芯片技术、高效信号处理技术、高效功放技术以及新型材料技术，并针对6G网络与绿色能源融合技术以及分布式微电网协同技术进行了分析。     

基于强化学习的基站多维度资源协同分配方案

算网融合是未来移动通信网络的发展趋势,面向未来更高实时性的业务需求,6G无线网络需要实现通信与计算的深度融合。一种可能的模式是基站内部具有计算资源,并高效协同调配通信与计算资源。随着基站部署规模的增大、计算业务量的逐步增加,计算资源的能耗问题将成为6G无线网络节能的潜在问题。调研发现,目前无线通信网络的节能方案大多针对通信业务,对计算资源的节能方案研究相对较少,未来6G无线网络则需要同时考虑通信业务与计算业务,将能效作为基站进行通算资源协同分配的优化目标之一。考虑到方案具有动作空间较大、动作输出为离散确定值的特性,提出了一种基于强化学习的6G基站通算资源协同分配方案,并对系统能耗进行了建模,方案奖励由业务特征、基站接入用户情况等信息确定,同时对比了智能模型的迭代优化频次对方案性能的影响。在多小区通信环境下进行了仿真,结果表明,该方案可以在满足业务性能需求(含基站执行业务的时延、RSRP等)的前提下,将系统能耗节约46.98%,并且,所采用的智能模型通过高频样本提供和迭代优化可以获得更优的性能。     

绿色低碳信息通信网络建设思考与探索

在全面数字化和智能化的信息时代，若采用传统的模式建设运营，通信基础设施用电将大规模增长。本文从绿色低碳角度出发，提出未来信息通信网络发展的3个趋势，即架构极简化、运维智能化、运营低碳化。此外，本文从技术角度出发，对能量流和信息流深度融合需要的两个关键技术方向进行总结，即电力电子技术和数字技术。最后，本文提出以一体化能源柜和室外型电源为实践产品的低碳建网探索、以智能光伏系统为实践产品的低碳供电探索、以智慧能源平台为实践产品的低碳运维探索，用信息技术推动绿色低碳信息通信网络建设发展，积极落实国家“碳达峰、碳中和”政策，为建设绿色低碳信息通信网络提供实践基础。     

无线携能网络中一种基于时隙切换的中继辅助信能同传协议

针对网络终端设备低能耗和网络环境延长生命周期的需求,无线信息与能量协同传输技术已成为当前无线通信领域中新的绿色传输技术之一。论文以绿色无线携能（SWIPT）网络为研究背景,引入具有能量收集功能的SWIPT中继,给出了SWIPT网络中基于时隙切换（TS）的中继辅助信息与能量同传的场景与数学模型。论文设计了基于TS的中继辅助信能同传协议与SWIPT中继接收机结构,分析了系统中断性能（OP）与能效性能（EE）,给出了时隙切换因子对OP与EE的影响。数值仿真结果表明,为兼顾SWIPT网络中的中断和能效,源节点应以最优功率发送信号,以实现绿色SWIPT网络信息传输与能量收集均衡。      

基于边缘智能2.0的工业互联网平台架构及应用

边缘智能是人工智能(AI)技术与边缘计算的结合,能满足行业数字化在实时业务、数据优化和应用智能等方面的关键需求。文章开创性地提出了边缘智能2.0的概念,以此为基础设计并搭建了基于开源框架的工业互联网平台,并引入了云网融合、云边协同与边边协作的理念,达到云、网、边、端4位一体的协同。将边缘智能应用到表面贴装技术(SMT)生产线,通过数据建模与分析和优化制程参数,以实现制造企业的降本减存与提质增效。     

智能管道技术及其在固网移动融合中的应用

文章认为智能管道应具备3种核心能力:统一的业务平台、全面的感知能力、端到端的业务承载能力。文章以无线分流方案为例,介绍了智能管道的应用。该方案包括3部分工作:开源(主要为通过Wi-Fi分流)、节流(对无线数据流量进行精细化处理)、打造统一的业务平台(完成系统联动,实现不同用户差异化的上网体验)。该方案根据不同用户、不同业务的需要,充分发挥2G/3G、Wi-Fi及有线网等不同模式网络资源的优势,综合用户位置、该位置的可用网络及用户当前使用的业务等信息,选择最优的承载网络,实现数据流量在移动、固定两类网络上的调度和承载,最终满足用户差异化的无线上网需求。     

智能边缘计算网络关键技术研究

针对大范围移动场景下的计算和网络需求,介绍了边缘计算和5G网络的特征,分析了当前边缘计算和网络面临的问题,提出了“MEC-云”智能预加载、网随端动的UPF智能预切换、边随网动的“MEC-MEC”智能预切换等关键技术,基于这些关键技术能从端到端满足大范围移动场景下的低时延业务要求。最后结合大数据和人工智能(Artificial Intelligence,AI)的特点,提出了智能边缘计算网络技术的发展落实需要产业链协同合作的建议。     

广义确定性标识网络

随着智能制造、智能交通等重大国家战略实施,确定性成为信息网络尤其是行业专网的新焦点.现有确定性网络技术始终关注网络传输要素（带宽、时隙等）来保障数据流的确定性传输.然而,仅靠保障传输要素无法支撑新兴行业应用的多样化需求.例如,在算网融合场景,智算任务要求同时保障传输与计算要素的确定性来实现高性能通信;在绿色通信场景,需要考虑节点能量要素的确定性以维持网络稳定运行.针对上述需求,本文基于前期提出的标识网络技术,研究面向传输、计算、存储、能量等多要素的广义确定性网络.首先提出广义确定性标识网络架构,包括差异化服务层、异构融合网络层和智慧化适配层.差异化服务层和异构融合网络层,分别实现差异化确定性应用需求和异构化确定性网络要素的统一标识和描述,并通过标识解析映射实现确定性信息向智慧化适配层的统一封装和传递;智慧化适配层完成差异化确定性应用需求和异构化确定性网络要素的适配.现有确定性资源适配方法,即使仅考虑单一网络内的基本确定性要素,仍面临计算时间长、求解复杂性高、灵活度低等问题,为了支持更加复杂的多确定性要素、多种异构网络的协同适配,设计了基于深度强化学习的端到端的确定性调度（End-to-...     

基于云计算的海量网络流量数据分析处理及关键算法研究

为了应对日益增长的网络流量数据量和对网络安全的需求,提高网络流量数据的处理效率和准确性,文中从云计算架构出发,设计并搭建了一个能承载大规模网络流量数据处理的云计算平台。基于该平台,采用了分布式存储、并行计算和机器学习等技术,对海量网络流量数据的预处理、聚类分析、异常检测等关键环节进行了研究。结果表明,基于云计算的海量网络流量数据分析处理的关键算法取得了显著成果。通过分布式存储和并行计算技术,实现了对海量网络流量数据的高效读写和处理。在预处理阶段,针对流量数据进行采样和滤波,减少了数据量,并保留了关键特征。在聚类分析方面,利用机器学习算法实现了对网络流量的分类和统计,通过构建模型、训练和优化算法,实现了对网络攻击和异常行为的准确识别和及时报警。     

Energy-efficient networking for content distribution over telecom network infrastructure

The use of content-based services over telecom network infrastructures is growing rapidly as user-generated content, over-the-top videos, on-demand videos, personalized TV with CatchUp/PauseLive features, etc. are becoming increasingly popular. To meet the demands of such services, content-delivery networks (or content-distribution networks (CDN)) are being deployed over these telecom network infrastructures in a similar fashion as traditional CDNs. However, with the increasing energy consumption and carbon footprint of the information and communication technology (ICT) industry, these CDNs must be designed to include energy-efficiency measures. Our study presents energy-consumption models, analysis, and content-placement techniques for different types of CDNs over telecom networks to reduce energy usage. Our suggested content-placement strategies exploit variations between storage power consumption and transmission power consumption to achieve energy efficiency. Also, in dynamic traffic scenarios, our content-placement strategies utilize the time-varying traffic irregularities of content-based services. By creating more content replicas during peak load and less replicas during off-peak load, dynamic approaches can save substantial amount of energy. Illustrative numerical examples show a significant improvement in the CDN energy efficiency using these approaches.     

基于操作系统指纹识别的服务器虚拟化安全策略

虚拟计算技术的引入,打破了以往真实计算中软件与硬件之间紧密的耦合关系,在提高效率以及节能减耗等方面解决了许多问题．随着服务器虚拟化在应用中的普及,已而成为近年来研究的热点问题。但是同时服务器虚拟化在安全性方面也产生了问题。由于虚拟机之间的通信过程无法通过传统的流量监测方法进行实时监测,而网络攻击主要是利用操作系统的漏洞来进行的,因此在此提出一种基于操作系统指纹识别技术的安全策略来检测各虚拟机的操作系统。利用切片技术的智能安装补丁．达到提高安全性,抵御攻击的目的。     

V2X offloading and resource allocation under SDN and MEC architecture

To address the serious problem of delay and energy consumption increase and service quality degradation caused by complex network status and huge amounts of computing data in the scenario of vehicle-to-everything (V2X),a vehicular network architecture combining mobile edge computing (MEC) and software defined network (SDN) was constructed.MEC sinks cloud serviced to the edge of the wireless network to compensate for the delay fluctuation caused by remote cloud computing.The SDN controller could sense network information from a global perspective,flexibly schedule resources,and control offload traffic.To further reduce the system overhead,a joint task offloading and resource allocation scheme was proposed.By modeling the MEC-based V2X offloading and resource allocation,the optimal offloading decision,communication and computing resource allocation scheme were derived.Considering the NP-hard attribute of the problem,Agglomerative Clustering was used to select the initial offloading node,and Q-learning was used for resource allocation.The offloading decision was modeled as an exact potential game,and the existence of Nash equilibrium was proved by the potential function structure.The simulation results show that,as compared to other mechanisms,the proposed mechanism can effectively reduce the system overhead.     

ICT and renewable energy: a way forward to the next generation telecom base stations

The tremendous growth in technology is also causing global warming due to harmful greenhouse gas emissions. The Information and Communication Technology (ICT) sector is one of the fastest growing, having the greatest impact on almost every other technology. Energy efficiency and reduction in global warming is now a desire and realization by all key players associated with this technology. Not only there is scope for energy efficiency in ICTs itself but it can also help other sectors in becoming smart i.e., energy efficient. Smart buildings, smart motors, smart logistics and smart grids are being realized with the incorporation of information and communication technologies. The ICT industry is equally aware of the potential benefits of renewable energy sources (RES) in making the future systems greener and sustainable. This is quite evident from the research that is going on towards sustainable ICT solutions, as reviewed in this paper. Not only renewable energy is applicable to large scale applications like telecom base stations (BS), it is also applicable to small and medium scale systems and devices like computer peripherals and electric vehicles. In order to explore the evident potential of RES, all aspects of renewable energy are being addressed by the researchers. These aspects can broadly be categorized as generation, distribution, management and most significantly application of renewable energy. This paper takes a broader look at both aspects in which ICTs are making our world eco-sustainable i.e., making other technologies smarter and incorporating renewable energy sources wherever possible.     

绿色IP over WDM网络研究进展

近年来光网络朝着高速率、大带宽的方向迅猛发展,设备数目快速增加导致网络能耗急剧增长。为了降低网络能耗,提高能量利用率,绿色IP over WDM网络的概念被提出,并成为光网络领域的最新研究热点之一。对现有光网络节能方法的研究状况进行综述,从网络设备入手,讨论业务负载和设备能耗的关系,建立了两种能耗模型。基于IP over WDM网络结构,利用数学表达式描述了网络能耗最小化问题。对当前网络级的节能方法进行分类,分析了其基本原理和节能效果,并选取代表性的节能方法进行比较,得出了现有方法存在的局限性和不足,对进一步的研究方向提出了建议。     

Energy and load balancing routing protocol for IoT

Due to the limitation of node energy resources, the management of energy consumption is one of the most important problems of the internet of things (IoT). Therefore, many studies have tried to optimize and manage energy consumption by focusing on different techniques. Although each of these studies has improved and optimized energy consumption, there are many important problems, including maintaining traffic balance and energy consumption of network nodes. Therefore, a new method is necessary to maintain the load and energy balancing of network nodes. Therefore, this paper introduces energy and load balancing routing protocol for IoT (ELBRP) based on the development of the RPL routing protocol and the efficiency of data distribution technique. The ELBRP performance has three steps. In the first step, along with the process of sending DODAG information object (DIO) messages, the status of network nodes is evaluated. In the second step, the DODAG communication graph is formed according to the ELBRP. In the third step, data transmission is done according to the distribution technique with the goal of balancing traffic and energy. The simulation results using cooja simulator showed the superiority of ELBRP in improving energy consumption and successful delivery ratio, reducing delay and increasing the network lifetime compared to the similar methods.     

基于新一代信息技术的新能源智能网联交通城市应用方案

随着智能驾驶技术的发展,新一代信息与通信技术逐步与汽车技术实现了融合,针对国家有关部门推动新能源智能网联汽车的准入和通行试点的相关建议,文中基于云计算、人工智能、大数据、传感技术、物联网、新型通信与电子电气架构技术,分析了城市交通安全、能源消耗、环境污染和人们的出行体验等问题,提出了基于新一代信息技术的新能源智能网联交通城市应用方案,设计了一套集云、管、端于一体的智能网联系统,实现了交通、汽车、能源、信息通信四大产业的历史性融合。     

IP over WDM网络中业务持续时间感知的绿色路由算法

研究了IP over WDM网络的低碳路由问题,综合 考虑业务持续时间和利用可再生能源和传统能源供能两个 因素,基于分层图模型,提出一种带有业务持续时间感知的绿色路由(HTAGR)算法。HTAGR 依据节点处太阳能 供能情况以及节点和链路的能耗情况动态调整链路权值,并鼓励选择业务持续时间内需要额 外消耗传统能源最少的 路径建立连接。仿真结果表明,与传统节能路由算法相比,HTAGR 有利于消耗更少的传统能 源和使用更多的可再 生能源,在保持较低阻塞率的同时,进一步降低了业务平均传统能耗和CO₂排放量。     

一种基于C-RAN架构的LTE网络能效获取方法

提供了一种从单位流量能耗视角的LTE网络能效获取方法,弥补了现有技术不能对C-RAN架构下各网络子单元分别测算能效的不足。该方法包括收集流量清单和能耗清单,根据预设标记与过滤规则分别采集并上报无线网络中各网络子单元的实时流量和实时能耗。最后,根据流量清单、能耗清单以及预设时隙,获取各网络子单元和/或无线网络的能效。