《物联网智能信息处理》课件第五章 异构物联网的频谱共享与效率提升 第三节.pptx

1、目录123低碳与绿色通信技术低碳与绿色通信技术 电磁环境的频谱分析电磁环境的频谱分析基于认知无线电的频谱共享技术基于认知无线电的频谱共享技术15.3低低碳与绿色通信技术碳与绿色通信技术 5.3.1 低碳与ICT全球气候变暖正在对人类生存和发展提出了严峻挑战。去年年底举行的哥本哈根联合国气候大会向世界透露了信号低低碳经济时代来临已成事实碳经济时代来临已成事实2 5.3.1 低碳与ICT 低碳技术是以低能耗、低污染、低排放为基础的科技技术。它的实质是能源高效利用、清洁能源开发，核心是能源技术和减排技术创新。信息通讯技术（ICT）是否促进低碳时代的发展？l 从碳排放量来看ICT所产生的温室气体排放占

2、全球的大约2%。l 作为产业，IT产业在力求减少自己的碳足迹，而更大的机会在于利用IT技术解决另98%碳排放的问题。3 5.3.2 ICT的碳足迹及对策从表可以看出，ICT的碳足迹贯穿在ICT设备和系统整个生命周期。并且ICT自身的碳排放量也很巨大。1.ICT的碳足迹4 5.3.2 ICT的碳足迹及对策u 电子垃圾 联合国最新发布的一份报告称，在未来10年，随着家用数码产品的激增，世界将面临被电子垃圾淹没的危险。据估计，全世界排放的电子垃圾将达到每年4000万吨。对策对策：市场市场电子垃圾再生中心电子垃圾再生中心5 5.3.2 ICT的碳足迹及对策u通信行业通信行业耗能量在电子信息行业总能耗中

3、所占比1/4 近年来，通信行业能源消耗呈不断上升趋势，其主要原因在于产业规模不断扩大，不断增加的服务器和基站载频消耗了大量水电气能源。年耗电已经超过200亿度通信设备和机房设备耗能巨大，仅基站空调每年消耗用电超70亿。u电脑的碳排放 最新研究显示，世界上所有电脑每年会产生约3500万吨废气，相当于进出英国的100万架普通航班排放的废气。从事信息技术调查的美国加特纳公司估计，全球信息技术设备排放的二氧化碳占到二氧化碳总排放量的2左右(约10亿吨的碳排放量6 5.3.2 ICT的碳足迹及对策u数据中心图为Dalles是美国俄勒冈州北部哥伦比亚河岸上的一个城市。l 世界上最大，性能最好的数据中心。l

4、 服务器每天处理着数十亿条Google网站传递给世界各个角落的用户的数据。对策对策制定相关节能标准提高高性能计算机每瓦特能，研发新式节能芯片解决绿色供电、散热、高功耗问题7 5.3.2 ICT的碳足迹及对策几种高性能计算机几种高性能计算机量子计算机是一类遵循量子力学规律的新型计算机量子计算机不仅运算速度快、存储量大，而且功耗低。DNA计算是利用DNA双螺旋结构和碱基互补配对规律，通过生物酶的作用,利用分子生物技术的新型计算机。强大的并行计算能力极低的能耗极高的信息存储容量 量子计算机 DNA计算机8 5.3.2 ICT的碳足迹及对策 神经计算机模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多

5、种数据功能的神经网络计算机CBM处理将近一亿个人工神经元；它的计算能力相当于10 000台个人电脑遗传算法是模拟遗传选择，优胜劣汰，适者生存的生物进化过程的计算模型。简单通用、鲁棒性强，适合并行分布处理，应用范围广。演化计算机9 5.3.2 ICT的碳足迹及对策u搜索引擎哈佛大学的一项研究成果表明，通过谷歌进行一次搜索会产生7克的二氧化碳，搜索两次等于煮一壶水产生的二氧化碳。对策对策:提高数据中心速度,降低能耗。提高搜索模型和算法实行的速度,服务器在等量工作中消耗的能源就会减少。制定目标：就是为了满足IT支撑系统高性能、低成本、可扩展、高可靠性的IT计算和存储的需要。采用“云计算”这种密集型的

6、数据存储架构，对于IDC机房设备与能源的消耗可以起到关键作用。10 5.3.3 ICT促进产业低碳化信息通信技术对于节能减排的重要意义主要体现在两个方面信息通信技术对于节能减排的重要意义主要体现在两个方面一方面，信息通信产业自身的发展有助于减少社会经济活动对部分物资的消耗，从而减少生产这些物资的能源消耗。另一方面，将信息通信技术应用于其他产业可以带来更大的节能效果。尤其是以下四个领域尤其是以下四个领域：工业工业物流物流建筑业建筑业电网电网11 5.3.3 ICT促进产业低碳化u实现工业用电机和工业自动化设备的节能化 如果从现在开始充分借助信息通信技术进行技术改造，提高工业设备的能源使用效率，那

7、么全球到2020年有望减少9.7亿吨二氧化碳排放，所节约能源的价值达1072亿美元。12 5.3.3 ICT促进产业低碳化u实现物流业的节能化 此举到2020年有望减少15.2亿吨二氧化碳排放，所节约能源的价值达3266亿美元。包括复杂卡车物流管理技术在内的智能运输系统，能将全球每年的碳排放削减15.2亿吨。13 5.3.3 ICT促进产业低碳化u实现建筑业的节能化u 将信息通信技术用于改善北美洲的建筑设计、建造和管理，有可能减少的温室气体排放。u 在建筑物中，可以采用更为精密的技术来监控照明、供暖和通风系统。在全球，智能化建筑每年可减少16.8亿吨碳排放。14 5.3.3 ICT促进产业低碳

8、化u实现电网的节能化 目前约有30%的电能在传输过程中损耗。如果采用信息通信技术加强对电网的监控管理，可望使传输中损耗的电能减少30%。2009年2月，新一届美国府将智能电网项目作为其绿色经济计划的支柱之一，研究数据显示，现代化的数字电网将使能耗降低10，室气体排放量减少25，并节省800亿美元新建电厂的费用155.3.4绿色通信相关标准化15 2007年ITU-T发布“ICTs and Climat Change”技术报告系列2008年7月，ITU-T成立ICT 与环境变化焦点组（ITU-T SG5），制定节能减排的相关技术标准2008年10月中旬，由气候组织（TCG）Smart2020：实

9、现信息时代的低碳经济报告1.标准化过程2009 年3 月，3GPP TSG SA WG5 第63次会议中国通信标准化协会CCSA于2009年10月成立了“通信产品环保标准特设任务组”（ST2）IEEE 也已经开始了高效节能的以太网标准化工作，成立了IEEE 802.3az 能量有效性工作组推动5.3.4绿色通信相关标准化162.行业动向发展 5.3.5 绿色无线通信技术171.为移动网络寻找新的能源风能地球表面大量空气流动所产生的动能太阳能利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电。因风能、太阳能能量源头直接来自于自然环境，能量输出不稳定。因此，该类新能源的应用往往与其他能源形式配

10、合。5.3.5 绿色无线通信技术181.为移动网络寻找新的能源该类新能源的应用主要有三种驱动因素应用场景驱动，例如国外很多地区面临的无市电资源的情况；政策性驱动，例如印度推行的尼赫鲁计划，以政府补贴的形式发展新能源；出于降低OPEX（运维成本）的需求。1.3.2.5.3.5 绿色无线通信技术192.优化基站的能量效率并最小化设备能耗a.新型储能装置的应用2010年，中兴通讯与南非MTN展开了全球第一个商用站太阳能与锂电池配合应用的实验；进入商用的锂电池容量逐步增大，已出现容量200AH的单节锂电池；为了更好地应用锂电池等新型电池，通信电源、新能源控制器需对蓄电池管理模式进行优化。大充电电流；可

11、承受小放电电流；较阀控铅酸电池提高30%左右的温度耐受能力；610倍于阀控铅酸及交替电池充放电循环次数等。优势 5.3.5 绿色无线通信技术20b.“大网管”与“云电源”海外很多运营商采用将动力设备纳入集中大网管的方式对其进行管理。通过“大网管”可以将电源系统纳入云计算平台，通过动力前台监控、后台监控及中心网管三层软件平台，将未来的电源变为“云电源”。未来基于IP方式的整合的“大网管”很可能成为未来动力系统监控的主要模式“云电源”更易于功能扩展，具有更完善的监控管理，将帮助客户大幅度降低OPEX。5.3.5 绿色无线通信技术21c.基于分布式协同技术的高效节能系统 协作分布式天线系统，基站具有

12、多个分布式天线收发点和集中的基站处理器。基站通过多个天线无线收发点与某一终端通信，光纤将各个无线收发点的远端处理单元RAU信号集中到基站处理单元BPU进行联合信号处理。协作分布式天线系统有效解决小区边缘问题 5.3.5 绿色无线通信技术22软实时传输软实时传输出发点出发点好处好处有效利用无线信道资源，减少非实时信息的实时传输；将广播与点播结合，实现成本与个性化的折衷；将智能终端与智能搜索引擎结合，实现内容感知的存储与回放。以内容为基准的容量衡量标准，能量和频谱效率有所提高；利用广播信道提高无线传输效果；利用用户行为预测与终端智能信息管理技术给用户实时业务感受；分优先级的业务分发使用户选择可接受

13、的业务成本。d.提高能量效率的软实时传输研究 5.3.5 绿色无线通信技术23移动数据移动数据量量成本成本&收益收益新的网络新的网络部署部署全球无线数据流量在2011年增长了133%。预计到2016年时将增长到目前的18倍，达到每月10.8EB。未来5年数据流量的增幅将超过数据业务收入的增幅。这期间数据流量整体将增长9倍，相比之下，数据流量的收入仅增长2倍。创新的无线接入网解决方案:低成本低成本高容量高容量低能耗低能耗易运维易运维e.在保证覆盖率下尽可能减少优化基站的个数 5.3.5 绿色无线通信技术24C-RAN架构l降低成本降低成本：实现资源的有效共享、实现业务量有效均衡，降低成本l节能减排节能减排：节省基站空调，减少能耗和排放l提高容量提高容量：实现协作化无线收发技术，提高频谱效率l四网协同四网协同：提供更灵活的四网协同。5.3.5 绿色无线通信技术25C-RAN主要技术特征CentralizedCollaborationCloud ComputingClean集中化的基站控制集中化的基站控制清 洁、绿 色清 洁、绿 色的 无 线 接 入的 无 线 接 入网架构网架构云计算化的资源池云计算化的资源池协作化无线信号处理协作化无线信号处理