5G超密集网络的能量效率研究综述

首先从绿色通信入手,对网络能量效率的国内外研究现状进行了分析.在此基础上,对超密集网络的关键性能指标,即能量效率的各种定义进行了梳理,为建模奠定了基础.其次,讨论了网络能量效率建模和优化过程中经常使用的4种理论模型:随机几何、博弈论、最优化理论和分数阶规划.并综述了能效提升的技术,包括高能效部署与规划、高能效基站休眠、高能效用户关联、高能效资源管理、高能效传输方式.最后,指出未来的可能的技术挑战:网络能效理论与超密集网络体系架构、超密集小基站高能效覆盖机理、超密集网络的柔性资源匹配机理、移动用户群体行为建模与高能效服务方法.通过研究超密集网络高能效覆盖机理和柔性资源匹配机理,为未来无线通信网络建模和分析提供设计依据与技术支撑.     

钢铁企业能量流网络研究现状与发展趋势

钢铁企业能量流网络具有复杂性、层次性、系统性和动态性。能量流网络研究主要面向能源设备、能源介质和能源系统三个对象,针对提高单元设备能效、能量流网络优化构建、能量流网络动态调控三大难题,研发高能效能源网络系统优化设计和能源网络系统高能效优化运行两类关键技术,实现优化能源系统设计和提高系统运行能效两大目标。能量流网络的研究方法主要包括理论分析、数学建模、仿真模拟等。目前,能效诊断评估优化、能量流网络集成优化和能量流网络多介质协同优化已成为能量流网络研究的新热点。钢铁企业能量流网络的发展趋势包括能源利用更加合理、网络构建集成优化、动态调控实时精准、工程应用全面推广。     

基于泊松簇过程的三层异构蜂窝网络部署模型

5G标准下的蜂窝网络正在向异构化、超密集化的方向发展,传统的基于六边形网格模型的研究方法较为理想化且并不精确,越来越不适用于如今的异构网络.针对这个问题,目前常用的方法是使用基于随机几何的泊松点过程来研究异构网络的基站部署,这种方法假设基站的空域分布完全随机,因此得到了覆盖概率的理论下界.但是由于宏蜂窝边缘（盲区）以及热点地区（忙区）等特殊区域中,站点的分布可能形成簇,此时,基于泊松点过程的空域分布将不再准确.针对这个问题,本文使用泊松簇过程研究三层异构蜂窝网络的基站部署与规划.首先,提出基于泊松簇过程的基站部署系统模型,讨论了基于簇分布的基站形成过程;其次,在充分分析用户受到的聚集干扰基础上,采用基于瞬时信干噪比的小区选择机制,推导出了中断概率模型,并讨论了三种特殊条件下的中断概率;最后,通过仿真对比分析了基于泊松簇过程与泊松点过程的中断概率的差异以及信干噪比阈值变化时的中断概率的变化曲线,证明了基于簇的空域基站部署具有更低的中断概率.     

矿山机械制造系统能效评价特点、研究现状及发展趋势

矿山机械制造系统能效评价,是一种系统性评价,其主要是针对于矿山机械制造过程中,能量消耗的状态和过程,以及能量的效率三方面的评价内容,通过矿山机械制造系统的能效评价,可以促使能量消耗的总量减少,同时可以提升能量效率,目前在国际上对该项研究正在兴起。本文首先针对机械制造系统能效评价的整体特征进行了深入的分析,在能源消耗、能效评价方面进行特性、层次、能量消耗、能量效率等多方面记性了分析。继而,根据机械制造系统的能效评价特征的分析,对评价内容和指标的现状进行了分析。最后,阐释了关于机械制造系统能效评价的未来发展和趋势。     

关于冶金流程的能效与能耗问题及其计算方法

应用工程热力学和普瑞高津的耗散结构理论，研究冶金流程的能源效率和能源消耗问题、评价指标及其计算方法。基于耗散结构的特征及其组成关系，建立钢铁生产流程的能源效率、产品能耗和材比系数等重要概念，以其分析流程中各组成装置的串联关系及其能量耗散对能耗和能效指标的影响。构建了简单流程、复杂流程及其组成装置的能量流网络数学模型及其能量平衡方程，推导出流程能效的通用计算公式。产品能耗计算公式既适用单元装置又适用生产流程，它弥补了传统工序能耗计算式的不足。以钢铁流程为例，计算并比较了钢材生产高炉-转炉长流程与全废钢电炉短流程的流程能效、产品能耗和能量耗散：长流程能效39.7%,吨材能耗423.3 kgce/t材，能源耗散量396.7 kgce/t材；短流程能效26.3%,吨材能耗123.8 kgce/t材，能源耗散量97.2 kgce/t材。短流程的产品能耗最低，长流程的产品能源耗散量最大，减少能量耗散可获得提高流程能效、降低能耗的双重效果。     

钢铁流程煤基能量高效转换与钢-电联产模式

针对钢铁制造流程能源结构特点,在解析流程中能量转换过程的基础上,提出了钢铁制造流程煤基能量系统的概念,并对煤基能量及煤基能量系统进行了界定。通过定量与定性分析,研究了煤基能量在钢铁制造流程中的转化与耗散规律。在系统效率分析的基础上,指出钢铁制造流程能量流的核心是煤的转换与二次能源的回收利用问题,当前实现煤气资源与余热资源的高效回收利用是提升钢铁制造流程系统能源效率的关键。在"冶金流程工程学"等理论的指引下,提出了实现钢铁制造流程煤基能量系统集成优化及高效运行的主要原则,并通过开展建模与实践研究,探索了以系统优化方法优化能量流网络、构建高效钢-电联产运行模式的可行性。     

我国节能环保产业发展研判

<正>我国节能环保分为两大领域:节约能源和满足可持续发展的能源供给体系。前者主要通过提高能源使用效率来实现,具体措施包括推进高能效技术和装备对低能效技术和装备的替代、推广建筑节能材料、推广合同能源管理等;后者通过构建高效、清洁、低碳的能源供给体系实现,包括化石能源的高效利用,可再生能源、核能等清洁能源的规模利用,以及页岩气、煤层气等非常规油气资源的有序开发。     

钢铁制造流程系统节能与能效提升

提高制造流程系统能效,节约能源是降低生产成本和减少碳排放的重要措施.近年来,中国钢铁工业节能工作经历了单体设备节能、工序优化节能到系统节能,取得了显著进步.以中国钢铁工业节能进程为基础,阐述了系统节能的概念、内涵及研究进展并探讨了未来发展方向,主要从工序与界面协同匹配、物质流与能量流耦合和构建工业生态链接体系等方面展开...     

矿上电气系统能效优化与节能减排探索

本文旨在探讨矿上电气系统的能效优化与节能减排,以应对能源紧缺和环境问题。通过对能效评估分析,强化系统能耗的分析、采用合理的能效评估方法,同时,本文提出了节能技术和策略,强调在矿上电气系统能效优化和节能减排的过程中,科学采用先进的设备与技术,完善能量管理和优化的模式,以案例分析为基础,探索未来的可持续发展,旨在为促使矿上电气系统能效优化和节能减排发展提供助力。     

超高强度管线钢的开发现状与趋势

为满足长距离输送管道经济效率的考虑,管线钢朝着超高强度方向发展。本文从超高强度管线钢的性能要求、成分设计、强化机理和韧性提高等几个方面阐述了超高强度管线钢的研究与开发现状。围绕高强、高韧与焊接性的优良匹配,讨论了超高强度管线钢的技术难点,简述了超高强管线钢的生产工艺和焊接工艺的发展趋势。     

C-RAN回传网络中下行资源调度策略

随着移动互联网技术的快速发展、无线终端设备与移动应用流量需求与日俱增,移动用户对无线通信网络的服务质量(quality of service, QoS)要求越来越高、回传网络的压力也越来越大. 新出现的云无线接入网(cloud radio access network, C-RAN)能够有效提升网络容量、提高用户服务质量,同时采用无源光网络(passive optical network, PON)作为其回传网络(backhaul),能够为其提供大带宽、高可靠、低时延的回传支撑. 在移动应用需求不断变化和回传网络资源有限的条件下,高效的资源调度策略至关重要,其能够有效的提升回传网络资源利用率、降低传输等待时延. 为节约回传网络波长资源、提高波长负载均衡性和资源利用率,提出一种下行资源调度策略. 根据高热点区域无线用户实时网络需求,综合考虑回传网络波长使用数量、负载均衡性和实时业务分配均匀度等优化目标,采用自适应权重并行遗传算法完成其优化过程,从而实现波长资源动态分配,提升网络资源利用率. 仿真结果表明,提出的下行资源调度策略能有效提高网络负载均衡性和网络资源利用率,并降低实时业务等待传输时间.     

用户属性感知的移动社交网络边缘缓存机制

针对数据流量爆发式增长所引发的网络拥塞、用户体验质量恶化等问题,提出一种用户属性感知的边缘缓存机制。首先,利用隐语义模型获知用户对各类内容的兴趣度,进而估计本地流行内容,然后微基站将预测的本地流行内容协作缓存,并根据用户偏好的变化,将之实时更新。为进一步减少传输时延,根据用户偏好构建兴趣社区,在兴趣社区中基于用户的缓存意愿和缓存能力,选择合适的缓存用户缓存目标内容并分享给普通用户。结果表明,所提机制性能优于随机缓存及最流行内容缓存算法,在提高缓存命中率、降低传输时延的同时,增强了用户体验质量。      

巡线机器人延迟容忍传感器网络数据传输策略

巡线机器人延迟容忍传感器网络(delay tolerant mobile sensor networks for inspection robot,DTMSNR)用于输电线路巡线机器人远程电网数据收集,具有节点稀疏、异构、随机移动性、间歇连通性和延迟容忍性.针对传统传感器网络数据传输算法机器人数据传输成功率低与网络可靠性差等问题.提出一种基于巡线机器人位姿信息的数据传输(mobile robot position-based delivery,MPD)策略.为准确计算巡线机器人网络位姿信息,建立机器人路径约束随机运动模型.MPD采用机器人相对网络位姿信息计算传输概率,进行消息传输路径选择.对网络异构消息引入机器人消息优先传输、消息失效机制进行消息队列管理.仿真实验表明,相较现有的几种延迟容忍传感器网络(delay tolerant mobile sensor network,DTMSN)数据传输策略,针对巡线机器人网络MPD能在适当的传输能耗下达到更高的传输成功率与更低的传输延迟.     

工业网络体系架构的演进、关键技术及未来展望

基于工业互联网应具备的特征,结合现有工业互联网总体现状,分析总结传统工业自动化封闭式五层架构存在的问题。首先,提出支持数据高效流转的云、边端新型工业网络协同架构,架构的变革对现有技术提出挑战,同时也为传统自动化系统提供了新的机遇。其次,在总体架构的基础上,提出适配新型工业网络基础架构的两项关键技术。5G–时间敏感网络（Time-sensitive networking, TSN）协同传输技术,包括5G–TSN异构网络融合架构、网络时钟适配机制以及基于软件定义网络（Software defined network,SDN）的融合管控和资源调度三部分技术内容;基于确定性网络的云化可编程逻辑控制器（Programmable logic controller,PLC）技术包括工业控制虚拟化和5G云化工业控制技术两部分技术内容。基于此,提出自主设计面向实时运动控制的5G云化PLC与EtherCAT融合系统,以及面向实时运动控制的EtherCAT与TSN融合系统试验平台,并验证了新型工业网络架构的科学性和合理性。最后,对未来网络、控制、计算一体化工业自动化系统中的高效性、可靠性和安全性之间的融合问题及潜在解决方案进行了探讨。      

Conceptual Design and Analysis of a Deployable Structure with Flexible Joints

The conceptual design of a self-deployable structure with flexible joints is presented in this paper. Joints store elastic energy in the folded, prestressed position and allow deployment until they are stopped by tendons. A study on a wire rope joint is first presented to determine its mechanical behavior with experimental, theoretical, and numerical approaches. An analysis is then performed on a bidimensional structure to propose the specific modeling of introducing prestress to the joints. The method is applied to a spatial system in an analysis that uses static equilibrium and kinematic deployment simulations. The results show good concordance among the different approaches.     

分簇无线传感器网络中提高网络连通性的协作算法

针对分簇无线传感器网络提出了一种基于虚拟天线阵列的协作算法.该算法通过节点间的协作来提高网络连通性,所有节点均按照泊松Voronoj网格模型进行分簇,簇首根据通信链路决定是否激活节点协作;若节点协作算法被激活,簇首从其成员中选择适合的节点作为协作节点共同组成虚拟天线阵列.通过协作,可扩展簇间的通信范围从而与远方节点直接通信以避免出现通信覆盖盲区,或者可补偿信道增益以防止由于信道深衰落所导致的传输失败.仿真结果表明,协作算法在通信过程中具有更好的连通性及能量效率,可有效降低接收端的丢包率,维持网络的连通性,从而延长网络的工作时间.     

一种支持时延约束的卫星认知网络功率控制算法

针对卫星通信网频谱资源利用率低下的问题,以信道有效容量最大化为优化目标,提出了一种支持时延约束的卫星Underlay认知无线网络功率控制与优化算法.首先根据网络拓扑结构建立了功率干扰模型,通过引入时域信道相关系数,推导了完全与非完全信道环境下基于时延约束的认知用户有效容量优化目标函数,并利用Lagrange方法求解得到不同场景下认知用户的最佳功率调整策略,简化了功率控制优化过程,最后通过实验仿真分析了影响认知用户信道有效容量的因素.结果表明,该算法能够根据业务时延约束条件和信道衰落特性变化动态调整认知用户的最佳发送功率,与等功率分配算法相比认知用户的信道有效容量得到了明显提高.     

面向工业自动化的5G与TSN协同关键技术

面向工业制造领域数字化、网络化及智能化转型需求,简要介绍了时间敏感网络的起源及发展现状,并针对第三代合作伙伴计划(3GPP)中5G支持TSN的标准研究进行了阐述,重点针对5G与TSN协同面临的技术挑战进行了分析,进一步阐述两种异构网络间协同所需的时间同步、连接增强及统一资源管理等关键技术,最后给出5G-TSN协同网络在智能工厂中的应用场景,旨在深化推动5G融入工业控制领域,实现5G先进信息通信技术与工业应用的深入融合。      

Optimizing Data Collection Path in Sensor Networks with Mobile Elements

Exploiting mobile elements (MEs) to accomplish data collection in wireless sensor networks (WSNs) can improve the energy efficiency of sensor nodes, and prolong network lifetime.However, it will lead to large data collection latency for the network,which is unacceptable for data-critical applications.In this paper, we addrcss this problem by minimizing the traveling length of MEs.Our methods mainly consist of two steps: we first construct a virtual grid network and select the minimal stop point set (SPS) from it;then, we make optimal scheduling for thc MEs based on the SPS in order to minimize their traveling length.Different implementations of genetic algorithm (GA) are used to solve the problem.Our mcthods are evaluated by extensive simulations.The results show that these methods can greatly reduce the traveling length of MEs, and decrease the data collection latency.