通信网络能耗分析与节能技术应用

针对通信网络能耗特点及环境条件,根据通信设备、电源和基站的能耗现状,分析通信网络的能耗分布及节能潜力,提出通信网络节能降耗的途径与措施.以此为基础,提出并设计通信机房新风节能改造方案和移动通信基站综合节能解决方案.运用定性比较评估方法,对该方案在中国电信、中国移动等通信运营企业实际应用的节能效果进行科学测量统计.应用试验结果表明:通信运营商有效控制管理能耗,在实现信息化、精确化管理基础上,因地制宜采用节能技术,建设节能型通信网络,有利于通信网络的节能减排与可持续发展,保证通信网络可靠、高效运行,降低资本开支和运营开支.     

基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法

针对无线传感器网络节能分簇路由通信时存在数据传输节点死亡数量较多、传输能耗输出较大的问题,提出一种基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法.首先构建网络通信能耗模型,以缩减能耗为目标结合差分蜂群算法及时优化网络节点分布;然后基于网络节点分布优化结果,制定异构无线传感器网络节能分簇方法,使用能量迭代选簇方法确定簇头,获取簇头半径完成异构无线传感器网络的通信节点节能分簇;最后设定通信簇头节点与基站之间的距离,确定节点通信时的路由等级,并结合多跳的路由通信方式,实现异构无线传感器网络的节能路由通信.实验结果表明,利用该方法进行网络节能分簇路由通信时,数据传输节点死亡数量最多为22个,节点传输最大能耗为21 nJ/bit,表明该方法节点通信节能效果较好.     

基于优化手段的基站主设备节能技术研究与分析

无线网络能耗占通信网络总能耗的70%以上,因此基站节能技术的研究对于通信行业的节能减排有着重要的意义。基站的能耗主要集中在基站主设备和空调耗电上。本文着重对基于优化手段的基站主设备的节能技术进行了研究和分析。     

数据中心机房的节能

通过分析机房设备的能耗构成，按照耗能所占比例大小依次为服务器及网络通信设备、空调制冷及加湿设备、供电设备、照明及其他设备，因此机房的节能重点是服务器及网络通信设备和空调，本文就如何减少机房能耗而采用的新技术和新产品展开论述。     

无线传感器网络中FSK的电池能耗分析

基于无线传感器网络中周期性数据传输的通信任务,本文探讨采用FSK调制技术时两传感器节点之间通信链路上的电池能耗问题,针对不同的电池耗能模型、不同电路操作模式和不同传输信道情况下的电池能耗进行理论评估和数值仿真比较。结果表明,实际电池能耗总比理想化电池能耗要大;多模式比单模式电路操作节能;在相同的系统参数下,Rayleigh衰落信道环境中的能耗比路径损耗信道中的能耗大得多。     

基于遗传算法的WSNs节能覆盖方案

针对环境监测中无线传感器网络(WSNs)协议设计没有考虑网络的覆盖和连通特性以及网络中存在着大量冗余节点的问题,把拓扑控制思想引入到节能覆盖研究中,建立感知半径之和最小的数学模型,并用遗传算法求解该模型,得到最优覆盖解.在此最优覆盖拓扑上利用韦尔奇.鲍威尔着色法研究了通信及信道分配的问题,并建立了覆盖方案的能耗模型,使用网络仿真器J-Sim对算法进行能耗分析和仿真实验.结果表明该方案不仅可以节约20%能量,而且达到了99.7%的覆盖率,通信信道的干扰也降低了约50%.     

Rayleigh信道中PPM方案的优化仿真研究

在无线传感器网络技术研究中,为了延长网络节点的工作寿命,节能设计非常重要,其中所采用的调制技术及其参数的选取是影响节点电池能耗的关健技术之一.在本文中,我们借助数值仿真方法,对应用在无线传感器网络中的脉冲位置调制(PPM)节能方案进行参数优化,使Rayleigh信道中两节点通信链路电池能量消耗最小.仿真结果表明,对任意可取的通信传输距离,参数优化后的PPM方案的节能性能得到很大提高.     

基于广义逆非负矩阵分解的无线传感器网络节能通信

针对无线传感器网络中通信数据的高维、高冗余现象,基于高维空间往往可以由其低维来本质表示这一特性,提出一种基于广义逆非负矩阵分解的无线传感器网络节能通信(giNMF)算法.首先,采用奇异值分解方法对原始通信数据矩阵进行初始化操作,求出其对应的特征空间;然后,采用非负矩阵分解方法对奇异值分解后的矩阵进行降维操作,利用乘法更新法快速求解出最终降维结果.仿真实验结果表明:giNMF算法能够对通信数据进行有效压缩,从而降低通信能耗,延长网络生命周期,达到节能的目的.     

节能减排技术在移动通信机房中的应用

为推动节能减排技术在移动通信机房中的应用, 从整体上降低移动通信公司能耗, 实现移动通信公司节能减排的目标。在分析移动通信机房能耗状况基础上, 对移动枢纽机房和无线基站机房中的通信主设备、 配套电源设备和机房空调环境的节能减排技术应用进行了论述。提出了机房空调环境的气流组织、 集中或分散供电方式、 分布式基站组网、 载频智能关断、 多密度载频、 开关电源整流模块休眠、 蓄电池恒温箱和基站一体化空调节能系统等节能技术的应用方式。以期为移动通信公司今后的网
络建设及网络运营工作, 提供一些节能减排的技术指导。     

基于混沌小生境狼群算法的高密度无线传感器网络高能效分簇方法

无线传感器网络节点能量通常由能量有限的电池供应,如何在对节点进行分簇的同时减小通信能耗是研究中的一个重要问题。提出了一种基于混沌小生境狼群算法的高密度无线传感器网络能量高效分簇方法,通过智能选取簇头位置来降低无线传感器网络的单轮通信能耗。在不同节点数和簇头比例的条件下,分别采用了粒子群算法、量子遗传算法、模拟退火算法和混沌小生境狼群算法进行了无线传感器网络分簇。仿真结果表明,基于混沌小生境狼群算法的无线传感器网络分簇能够有效降低无线传感器网络的整体单轮通信能耗和平均节点通信能耗,有效提升了能量利用效率。     

一种D2D缓存网络的延时与能耗优化方案

为了降低D2D通信网络中的能耗,设计了一种D2D缓存网络的优化方案:首先,计算初始状态下无线网络的延时与能耗;然后,考虑D2D通信并遍历所有已缓存文件的用户,选择具有延时与能耗改进空间的用户进行优化,以得到最优的用户与文件组合;最后,在满足D2D通信不会受到噪声干扰的前提下,根据用户设备的剩余电量,尽可能地降低用户的发射功率,并在每次通信前进行刷新,作为初始值存储在基站的矩阵之中.仿真结果表明:动态能耗缓存方案可以获得D2D通信网络中最优的平均能耗,并且在加入了能耗改进之后,系统延时与原算法基本相当,表明该缓存优化方案有效地提升了D2D通信网络的性能.     

无线传感器网络分簇路由算法及其改进

无线传感器网络的能量有限是限制其作用的重要因素,因此如何高效使用能源并延长节点寿命成为研究的热点.结合已有算法,提出了一种改进的分簇路由算法,将簇头的选举由原先的随机选举变为基于剩余能量的选举,以平衡网络负载;在数据传输过程中采用多跳的通信方式降低簇节点的通信负载.仿真结果实现了节能、平衡节点能耗、延长网络寿命的目的.     

物联网之无线传感器网络自组织算法

随着各种通信技术的发展,物联网将在下一代通信网络得到长足的发展和大规模的应用,其中无线传感器网络是组成物联网的一个重要部分,对无线传感器网络的研究,特别是对无线传感器网络能耗方面的研究是目前的一项研究热点。本文提出的一种面向能耗控制的自组织算法DEEC就是解决无线传感器网络能耗问题,提高网络寿命的一种算法。     

LTE中基于能效的多小区资源分配算法

随着绿色通信的提出,能效优化问题成为研究热点。针对LTE网络多小区联合、负载不均衡的场景,提出了基于能效的多小区资源分配算法。联合考虑用户的最小数据速率要求、系统能耗,通过引入用户转移时的3个准则,实现了网络的节能和用户最小速率要求的满足。仿真表明,与传统资源分配算法相比,所提算法在满足用户最小速率要求的同时更有效地降低了系统的能耗,优化了系统能效。     

一种基于拓扑的传感器网络数据收集算法

以降低无线传感器网络通信能耗, 均衡网络能量负载为目标, 通过动态构造以节点间通信能耗为权重的最小生成树及调整节点通信概率的方法, 提出一种基于拓扑的传感器网络数据收集算法DGAT, 改造了网络服务过程中节点的通信模式及能量消耗方式. 模拟实验结果表明, DGAT算法不仅大幅度提高了网络的生存时间, 且使网络的能耗更均衡.     

基于功率控制的异构蜂窝网络基站节能机制

针对移动网络中潮汐效应引起的能量浪费现象,提出一种基于功率控制技术的异构蜂窝网络基站节能机制.建立一个非合作博弈模型,以基站为博弈参与者,以能量效率作为收益函数,利用粒子群算法求次优解.该次优解逼近博弈模型的纳什均衡解,从而近似得到最优的功率控制结果.仿真结果表明,该机制能提升整个网络的能量效率,降低网络能耗,实现绿色通信.     

基于ODER的节能无线传感器网络覆盖控制

针对无线传感器网络(WSN)覆盖协议设计中的网络存在冗余节点以及在能耗、计算方面复杂程度较高等的问题,将分组思想引入到节能覆盖研究中,在ODER覆盖协议的基础上,提出一种权衡网络覆盖率和计算能耗的折中方案EB-ODER.利用HEED思想对传感器节点进行预处理,选取能量以及位置较优的节点进行覆盖节点的竞争,解决了ODER...     

基于位置信息的WSN数据汇聚路由算法

文章以无线传感器网络在建筑环境下的应用为研究背景,根据建筑能耗监测系统中无线数据传输网络特性,按位置信息对网络节点进行分簇,设计网络2级结构模型;并设计适合该网络模型的基于位置信息的WSN数据汇聚路由算法,保证簇头节点从邻居列表中选择最佳下一跳节点,最终实现与Sink节点的数据通信功能。仿真分析表明所设计的路由算法具有低时延、高可靠性、节能等优点。     

云计算下深空通信网络的能耗感知调度方法研究

云计算下深空通信网络中,通常同时要求低能耗和低反应时间,当前调度方法一般无法同时满足上述两种条件,导致调度性能不佳。为此,提出一种新的云计算下深空通信网络的能耗感知调度方法,将云计算系统抽象地表示成一个四元组,给出云计算平台拓扑图,介绍了云计算系统的能耗感知模型。将能耗感知理论引入min-min任务调度方法,依据深空通信网络对任务截止时间要求的满足程度,优先选择任务队列中的最短任务,将其分配至能耗最小的服务器上执行,求出该任务在各服务器上的执行能耗,通过完成时间是否满足截止时间要求判断是否结束调度。给出基于能耗感知的最早完成时间任务调度方法的详细实现过程。实验结果表明,所提方法能耗低,时间跨度优。     

基于滚动时间窗的PSO-LSSVM的通信基站能耗建模

基站是通信网络的重要能耗节点,精准计算合同能源管理(EPC)模式下基站节能量成为该领域的技术瓶颈.以3类典型场景通信基站为对象,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的滚动时间窗最小二乘支持向量机(LSSVM)的基站能耗建模方法.该方法通过选取预处理的基站配置参数与实时数据建立滚动时间窗,采用PSO优化训练模型参数,并通过LSSVM回归估计训练模型,得到随时间窗数据变化的基站动态能耗模型.仿真试验与样本基站实测数据的验证结果表明,本文建立的能耗模型具有较高的预测精度及泛化能力,对基站节能工程的评估具有良好的应用前景.