CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG SMALL CELL
4.2 Phân tích nhược điểm của hệ thống Small Cell
4.2.4 Các định giá của mơ hình cơng suất máy tính
Xem xét rằng các mạng di động nhỏ 5G với kỹ thuật sóng MIMO lớn và sóng milimet vẫn chưa đã được triển khai thương mại, rất khó để so sánh kết quả mô phỏng với các mạng di động nhỏ 5G thực. Đến xác thực hiệu suất của mơ hình tiêu thụ điện năng được đề xuất, trước tiên chúng tôi so sánh kết quả của với mơ hình của dự án EARTH, đo mức tiêu thụ điện năng của tế bào vĩ mô và nhỏ tế bào BS từ các mạng
40 không dây thực. Không làm mất đi tính tổng quát, hai hệ thống truyền thông không dây là được cấu hình với 10 MHz và ăng ten 2 × 2 tại các BS và thiết bị đầu cuối. Dựa trên kết quả từ dự án EARTH, tổng công suất tiêu thụ và cơng suất tính tốn của một ô macro BS tương ứng là 321,6 W và 29,68 W.
Tương tự, đối với mơ hình tiêu thụ điện năng được đề xuất của chúng tôi, tổng điện năng tiêu thụ và cơng suất tính tốn của một ơ macro BS tương ứng là 317,84 W và 24,78 W. Trong trường hợp BSS ô nhỏ cho dự án EARTH, tổng cơng suất tiêu thụ và cơng suất tính tốn của một ơ nhỏ BS tương ứng là 6,2 W và 2,4 W. Cho mơ hình tiêu thụ điện năng được đề xuất, tổng công suất tiêu thụ và công suất tính tốn là 7,22W và 3,6 W, tương ứng. So với kết quả trên, kết quả của mơ hình tiêu thụ điện năng được đề xuất phù hợp với kết quả của mạng khơng dây thực. Do đó, mơ hình tiêu thụ điện năng được đề xuất của chúng tơi được chứng minh là có khả năng ước tính mức tiêu thụ điện năng của mạng di động nhỏ 5G.
Kể từ khi MIMO khổng lồ và cơng nghệ sóng milimet là cơng nghệ cốt lõi cho hệ thống thông tin di động 5G, trong phần này tác động của số lượng ăng-ten và băng thông lên BS của tế bào vĩ mô và BS tế bào nhỏ được mơ phỏng chi tiết.
Nói chung, PA của BS ơ macro và BS ơ nhỏ được cấu hình là 102,6 W và 1,0 W. minh họa sức mạnh tính tốn của BS liên quan đến số lượng anten và băng thông. Hệ thống mặc định các tham số của BS thực được cấu hình như sau: băng thông là 20MHz, điều chế là cầu phương 64 điều chế biên độ (QAM), tốc độ mã hóa là 56, chu kỳ nhiệm vụ trong miền thời gian là 100% và tần suất - chu kỳ nhiệm vụ miền là 100%. Cho thấy sức mạnh tính tốn của BS liên quan đến số lượng ăng ten. Sức mạnh tính tốn của BS nhanh chóng tăng lên khi tăng số lượng anten. Nguyên nhân là do cơng suất tính tốn được tiêu thụ để xử lý Miền tần số ở tỷ lệ với bình phương của số lượng ăng-ten. Hơn nữa, sức mạnh tính tốn của BS ơ macro ln lớn hơn cơng suất tính tốn của BS ơ nhỏ khi số lượng anten được tăng lên. Khi số của ăng-ten bằng 128, tức là áp dụng công nghệ MIMO khổng lồ, sức mạnh tính toán của BS tế bào macro lớn hơn 3000 W và cơng suất tính tốn của BS ơ nhỏ lớn hơn 800 W.
Nói chung, với sự thích ứng của các kỹ thuật sóng milimet, các hệ thống truyền thơng 5G sẽ có thể hỗ trợ băng thơng lớn (ví dụ: 400 MHz), hay chính xác hơn là tốc độ truyền cao. Do đó, điều này sẽ yêu cầu nhiều xử lý hơn tại BBU, do đó tăng thêm sức mạnh tính tốn của BS. Tác động của kỹ thuật sóng milimet lên sức mạnh tính tốn của BS dựa trên giao tiếp khơng dây băng thông. Khi số lượng anten được cấu hình mơ tả sức mạnh tính tốn của BS với tơn trọng băng thơng. Sức mạnh tính tốn của BS tăng khi tăng của băng thơng. Hơn nữa, sức mạnh tính tốn của BS ơ macro ln lớn hơn sức mạnh tính tốn của BS ô nhỏ khi băng thông được tăng lên. Khi băng
41 thông là 400 MHz, tức là sử dụng milimet cơng nghệ sóng, cơng suất tính tốn của tế bào vĩ mơ BS lớn hơn 1000 W và cơng suất tính tốn của ơ nhỏ BS lớn hơn 200 W. Small Cell của BS có thể tiết kiệm nhiều điện năng tính tốn hơn cho BBU hơn BS tế bào vĩ mô trong hệ thống thông tin di động 5G.
Để đánh giá vai trị của cơng suất tính tốn trong BS, tỷ lệ cơng suất tính tốn được xác định bởi tính tốn cấp nguồn trên tổng công suất tại BS. Quả sung. 5 minh họa tỷ lệ cơng suất tính tốn liên quan đến số ăng-ten và băng thơng cho BS của tế bào nhỏ và BS của tế bào macro. Cho thấy sức mạnh tính tốn với đối với số lượng ăng- ten. Tỷ lệ cơng suất tính tốn tăng lên với tăng số lượng ăng-ten. Hơn nữa, tỷ lệ cơng suất tính tốn của BS ô nhỏ luôn lớn hơn tỷ lệ công suất tính tốn của ơ macro BS. Ngoài ra, tỷ lệ cơng suất tính tốn của BS ơ nhỏ rõ ràng là lớn hơn 50%. Tỷ số cơng suất tính tốn tăng khi tăng băng thơng. Hơn nữa, việc tính tốn sức mạnh của BS ô nhỏ luôn lớn hơn sức mạnh tính tốn của BS ơ macro. Khi sóng milimet cơng nghệ được chấp nhận, tức là băng thông lớn hơn hoặc bằng 20 MHz và tỷ lệ cơng suất tính tốn của tế bào nhỏ của BS rõ ràng là lớn hơn 50%.
4.2.5 Thử thách tương lai
Sức mạnh tính tốn sẽ đóng một vai trị quan trọng hơn các tiêu thụ điện năng, bao gồm cả việc truyền tải điện năng ở 5G tế bào nhỏ của BS, bất kể mức độ của khối lượng tuyệt đối và tỷ lệ cho mạng di động nhỏ 5G là. Mặt khác, hiệu quả năng lượng của di động 5G hệ thống thông tin liên lạc dự kiến sẽ cải thiện 100 đến 1000 lần, so với hiệu quả năng lượng của 4G hệ thống thông tin di động. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu liên quan đến hiệu quả năng lượng của mạng di động 5G vẫn tập trung vào việc tối ưu hóa cơng suất truyền tải của BS. Đối mặt với vai trị của sức mạnh tính tốn trong tế bào nhỏ 5G mạng, một số thách thức tiềm ẩn được trình bày ở đây.
Thách thức đầu tiên là tác động của kiến trúc mạng 5G đối với sức mạnh tính tốn trong mạng di động nhỏ 5G.
Tầm quan trọng của sức mạnh tính tốn được cải thiện để tối ưu hóa hiệu quả năng lượng của Mạng di động nhỏ 5G. Một lý do rõ ràng là công suất truyền bị giảm trong các mạng di động nhỏ 5G áp dụng cơng nghệ sóng MIMO và sóng milimet. Với điện tốn đám mây / sương mù và truyền thông bộ nhớ cache đang nổi lên đối với mạng 5G, ngày càng có nhiều khả năng lưu trữ và tính tốn dữ liệu hơn sẽ được thực hiện tại BS di động nhỏ 5G.
Do đó, có thể dự đốn cơng suất tính tốn đó, bất kể mức tiêu thụ điện năng của
khối lượng tuyệt đối và tỷ lệ sẽ được cải thiện hơn nữa đối với mạng di động 5G. Trong trường hợp này, năng lượng tối ưu hóa hiệu quả của mạng di động 5G sẽ
42 không chỉ xem xét sức mạnh truyền tải. Nhưng cũng là sức mạnh được sử dụng để tính tốn và lưu trữ dữ liệu tại BS. Thách thức thứ hai là tối ưu hóa sức mạnh tính tốn của BS với MIMO lớn và sóng milimet các công nghệ truyền dẫn. Các nghiên cứu hiện tại thường cố định giá trị của sức mạnh tính tốn ở BS. Hơn nữa, tác động của công nghệ truyền dẫn không dây 5G, chẳng hạn như MIMO lớn và cơng nghệ sóng milimet về sức mạnh tính tốn, được bỏ qua ở BS. MIMO lớn và cơng nghệ sóng có tác động lớn hơn đến sức mạnh tính tốn của BS tế bào nhỏ 5G. Xem xét vai trị của sức mạnh tính tốn ở BS của tế bào nhỏ 5G, khơng thể bỏ qua tác động của công nghệ truyền dẫn 5G đối với sức mạnh tính tốn của 5G tế bào nhỏ BS's. Khi cơng nghệ sóng MIMO và sóng milimet lớn được áp dụng bởi 5G tế bào nhỏ BS's, một số lượng lớn ăng-ten và băng thơng có thể được lên lịch để tối ưu hóa tài nguyên trong 5G mạng tế bào nhỏ. Cách lập lịch số lượng ăng ten và băng thơng để tối ưu hóa tính tốn năng lượng ở 5G tế bào nhỏ của BS. Thách thức thứ ba là sự cân bằng giữa sức mạnh tính tốn và sức mạnh truyền dẫn trong mạng 5G. Công suất bổ sung của BS phụ thuộc vào khả năng tính tốn và truyền tải của của BS. Khi cơng suất bổ sung của BS được kết hợp vào khả năng tính tốn và truyền tải của BS, hiệu quả năng lượng của mạng 5G có thể được tính tốn bằng hiệu quả năng lượng của công suất tính tốn và truyền tải tại của BS. Tuy nhiên, các cơng nghệ truyền dẫn 5G có những ảnh hưởng khác nhau đến hiệu quả năng lượng của việc tính tốn và cơng suất truyền của tế bào nhỏ của BS. Trong một số tình huống cụ thể, ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng của việc tính tốn và sức mạnh truyền dẫn trái ngược nhau ở 5G tế bào nhỏ của BS. Do đó, mối quan hệ giữa việc tính tốn và sức mạnh truyền thơng cần được điều tra thêm về mạng 5G. Hơn nữa, sự cân bằng giữa cơng suất tính tốn và truyền tải cần được tối ưu hóa cho các BS di động nhỏ 5G.
Các hướng nghiên cứu được tóm tắt để giải quyết các vấn đề sau:
• Mơ hình hiệu quả năng lượng mới của mạng di động nhỏ 5G xem xét tính tốn và cơng suất truyền cần được điều tra. Hơn nữa, các mạng do phần mềm xác định (SDN) có thể được sử dụng để đánh đổi tính tốn và sức mạnh truyền dẫn ở BS di động nhỏ 5G với các chức năng điện toán đám mây / sương mù.
• Để cải thiện hiệu quả năng lượng của BS tế bào nhỏ 5G, các đề án và thuật tốn tối ưu hóa chung phải được được phát triển để tiết kiệm cơng suất tính tốn và truyền tải tại chuỗi BBU và chuỗi RF cùng nhau.
• Dựa trên kết quả mơ phỏng rất nhiều sức mạnh tính tốn của BBU phải được chuyển thành nhiệt và nhiều hệ thống làm mát hơn cần được thiết kế để hỗ trợ các chức năng tính tốn của BBU. Để tiết kiệm năng lượng tại BBU's, chúng ta nên tính đến chu kỳ
43 năng lượng và một số công nghệ tiềm năng dự kiến sẽ thay đổi nhiệt từ BBU thành năng lượng điện dựa trên hiệu ứng nhiệt điện.
4.3 Kết luận chương
Cho đến gần đây, sức mạnh tính tốn của BS đã bị bỏ qua hoặc chỉ được cố định như một hằng số nhỏ trong năng lượng đánh giá hiệu quả của mạng di động. Trong bài báo này, mức tiêu thụ điện năng của BS được phân tích cho 5G nhỏ mạng di động áp dụng công nghệ sóng MIMO và sóng milimet. Xem xét lưu lượng truy cập lớn trong 5G mạng di động nhỏ, sức mạnh tính tốn của 5G tế bào nhỏ BS's lần đầu tiên được ước tính dựa trên nguyên tắc của Landauer. Hơn nữa, kết quả mơ phỏng cho thấy rằng sức mạnh tính tốn của BS tăng lên khi số lượng ăng ten và băng thông tăng lên. So với công suất truyền tải, công suất tính tốn sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn trong tối ưu hóa hiệu quả năng lượng của mạng di động nhỏ 5G. Do đó, kết luận rằng hiệu suất năng lượng tối ưu hóa mạng di động nhỏ 5G nên xem xét tính tốn và cơng suất truyền cùng nhau. Làm thế nào để hội tụ các cơng nghệ tính tốn và truyền dẫn để tối ưu hóa hiệu quả năng lượng của mạng 5G vẫn là một vấn đề mở. Nếu điều này được thực hiện, một thách thức khác sẽ thực sự xuất hiện trong vòng tiếp theo của q trình truyền và cuộc cách mạng điện tốn.
44
KẾT LUẬN CHUNG
Báo cáo được trình bày với 4 chương, nội dung xuyên suốt từ tổng quan hệ thống của trung tậm mạng lưới Mobifone miền Trung cho tới phịng Vơ tuyến, tìm hiểu cụ thể về thiết bị tại phòng thiết bị của phòng vận hành tại trung tậm mạng lưới Mobifone miền Trung cũng như cách vận hành, xử lí khi thiết bị gặp sự cố. Nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng tăng việc phát triển hạ tầng mạng là điều tất yếu. Xây dựng thêm các trạm viễn thông, lắp đặt thêm các thiết bị mới giúp hạ tầng mạng ngày càng hồn thiện, tốc độ truyền tải thơng tin ngày càng cao. Công nghệ Viễn thông ngày càng phát triển. Cáp đồng dần bị thay thế bở i cáp quang và mạng không dây đang phát triển mạnh mẽ.
Vì vậy để có thể cải thiện chất lượng mạng thì chúng ta phải thường xuyên nâng cấp, cải tiến thiết bị, giúp thiết bị có khả năng truyền dẫn với tốc độ cao hơn, độ ổn định của tín hiệu lớn hơn. Viễn thơng đang ngày càng khẳng định vai trị to lớn của mình trong đời sống chính trị, kinh tế, xã hội. Vì vậy việc phát triển cơ sở hạ tầng mạng nói chung hay các thiết bị truyền dẫn nói riêng là việc làm hết sức cần thiết. Viễn thông phát triển sẽ là cơ sở để các ngành nghề khác phát triển cũng như sự phát triển của đất nước.