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文档简介

22/24可再生能源供电的无线网络第一部分可再生能源在无线网络供电中的作用 2第二部分太阳能和风能作为无线网络电源 4第三部分微型水电和生物质能的潜力 7第四部分可再生能源与无线网络协同优化 9第五部分能源储存解决方案的探索 13第六部分可靠性和可用性的提升措施 16第七部分环境效益和可持续发展考量 19第八部分技术和政策展望 22

第一部分可再生能源在无线网络供电中的作用关键词关键要点主题名称:可再生能源在无线网络供电中的潜力

1.可再生能源,特别是太阳能和风能,为偏远地区和电网覆盖不足地区的无线网络提供清洁、可靠的电力来源。

2.太阳能和风能技术的不断进步,如高效太阳能电池板和先进的风力涡轮机,提高了无线通信系统的电力供应稳定性和可持续性。

主题名称:减少环境足迹

可再生能源在无线网络供电中的作用

随着无线网络需求的不断增长,能源消耗成为亟待解决的问题。传统上,无线网络由网格电源供电,但这种方式存在成本高、可靠性低以及对环境造成污染等缺点。可再生能源因其清洁、可持续和经济效益,成为无线网络供电的理想选择。

太阳能

太阳能是无线网络供电中最常用的可再生能源。太阳能电池板将太阳光转化为电能,为网络设备提供动力。太阳能供电具有以下优点:

*无穷无尽且免费:太阳能是一种可再生能源,不会枯竭。

*低维护成本:太阳能电池板一旦安装完成后,几乎不需要维护。

*环境友好:太阳能是一种清洁能源,不会产生废气或温室气体。

风能

风能是一种利用风力发电的可再生能源。风力涡轮机将风能转化为电能,为网络设备提供动力。风能供电具有以下优点:

*无穷无尽且免费:风能是一种可再生能源,不会枯竭。

*节省成本:在风力充足的地区,风能供电可以大大降低运营成本。

*可预测性:风力比太阳能更可预测,可以更好地预测发电量。

水能

水能是一种利用水流发电的可再生能源。水力涡轮机将水流的能量转化为电能,为网络设备提供动力。水能供电具有以下优点:

*可靠性高:水力发电站发电量稳定,不受天气条件影响。

*高效性:水力发电站的能量转换效率非常高。

*环境友好:水力发电是一种清洁能源,不会产生污染。

生物质能

生物质能是一种利用有机材料发电的可再生能源。生物质发电机将有机材料燃烧或发酵,产生热能或生物气,再通过发电机转化为电能。生物质能供电具有以下优点:

*可用性广:生物质材料广泛存在,包括废弃物、农作物残渣和木质材料。

*碳中和:生物质燃烧释放的二氧化碳在生长过程中被吸收,因此被认为是碳中和燃料。

*减少废物:生物质能利用可以有效减少废物填埋场和焚烧炉的压力。

混合可再生能源

在某些情况下,将多种可再生能源组合在一起为无线网络供电可以提高可靠性和可预测性。例如,太阳能和风能可以互补,因为太阳能发电量在白天较高,而风能发电量在晚上较高。混合可再生能源系统可以确保全天候的不间断供电。

可再生能源在无线网络供电中的经济效益

可再生能源供电可以为无线网络运营商带来显著的经济效益,包括:

*降低运营成本:可再生能源发电成本低,可以降低无线网络的运营费用。

*政府激励措施:许多政府提供激励措施和补贴,以鼓励采用可再生能源。

*提高投资回报率:采用可再生能源可以提高无线网络的投资回报率。

可再生能源促进无线网络的可持续发展

使用可再生能源为无线网络供电可以促进无线网络的可持续发展。可再生能源减少了温室气体排放,保护了环境,并为未来几代人提供了更可持续的能源选择。

结论

可再生能源在无线网络供电中发挥着至关重要的作用。太阳能、风能、水能和生物质能等可再生能源具有清洁、可持续和经济效益的优点。混合可再生能源系统可以提高可靠性和可预测性,而可再生能源促进无线网络的可持续发展。随着无线网络需求的不断增长,可再生能源供电将成为无线网络行业不可或缺的一部分。第二部分太阳能和风能作为无线网络电源关键词关键要点太阳能供电无线网络

1.太阳能电池板可以将阳光转换成电能,为无线网络设备提供清洁可再生能源。

2.太阳能供电系统具有低维护成本和较长的使用寿命,使其成为偏远地区和电网不稳定地区的理想选择。

3.太阳能电池板可以集成到路灯和公共座椅等现有基础设施中,为无线网络提供无缝覆盖。

风能供电无线网络

1.风力涡轮机可以利用风能产生电能,为无线网络设备供电。

2.风能供电系统可以部署在风力资源丰富的地区,例如沿海和山地地区。

3.风力涡轮机具有较高的发电效率,使其成为大规模无线网络供电的可靠选择。太阳能和风能作为无线网络电源

太阳能

太阳能是一种清洁、可再生的能源,为无线网络供电提供了巨大的潜力。太阳能电池阵列将阳光转化为电能,可直接为网络设备供电或存储在电池中以供夜间或阴天使用。

优点:

*可再生:太阳能取之不尽,用之不竭。

*环保:太阳能发电不会产生温室气体或其他污染物。

*低运营成本:一旦安装完毕,太阳能电池阵列的运营成本很低。

缺点:

*间歇性:太阳能的可用性取决于阳光强度和时间。

*需要存储:为了提供稳定的电力供应,需要电池或其他储能系统。

*前期成本高:太阳能电池阵列的安装成本可能较高。

太阳能供电无线网络的应用

太阳能特别适用于偏远地区和难以获得电网的地方,例如:

*农村社区:为没有可靠电网的农村地区提供连接。

*移动基站:为偏远地区的移动基站供电。

*传感器网络:为分布在偏远地区的传感器网络提供电力。

风能

风能也是一种可再生的能源,为无线网络提供了另一种供电选择。风力涡轮机将风的动能转化为电能,可直接为网络设备供电或存储在电池中以备用。

优点:

*可再生:风能是一种可再生的能源,不会耗尽。

*低运营成本:一旦安装完毕,风力涡轮机的运营成本很低。

*减少温室气体排放:风能发电可以减少对化石燃料的依赖,从而减少温室气体排放。

缺点:

*间歇性:风能的可用性取决于风速和风向。

*噪音:风力涡轮机在运行时会产生噪音。

*需要大量土地:安装风力涡轮机需要大量的土地。

风能供电无线网络的应用

风能特别适用于风能资源丰富且土地充足的地区,例如:

*海岸线:为沿海地区的无线网络提供电力。

*山区:为山区的无线网络提供电力。

*大型工业园区:为大型工业园区的无线网络提供电力。

太阳能和风能供电无线网络的比较

太阳能和风能各有优缺点,在选择适合无线网络的电源时,必须考虑以下因素:

*可靠性:太阳能和风能都是间歇性的能源,因此需要存储或其他备份系统来确保可靠的电力供应。

*可用性:太阳能和风能在不同地区和季节的可用性各不相同,因此评估特定地点的资源至关重要。

*成本:太阳能和风能的安装和运营成本各不相同,具体取决于设备、土地和安装地点。

结论

太阳能和风能是无线网络供电的可再生和可持续选择。仔细权衡每种能源的优缺点,可以为特定应用选择最佳电源。通过利用这些可再生能源,可以减少对化石燃料的依赖,降低运营成本,并为偏远地区提供可靠的连接。第三部分微型水电和生物质能的潜力关键词关键要点【微型水电的潜力】:

1.可靠性和可预测性:微型水电利用流水产生电力,是一种可靠且可预测的能源,不受间歇性天气条件的影响,为无线网络提供稳定的电力供应。

2.低环境影响:微型水电是一种清洁且可再生的能源,其建设和运营对环境影响较小,有助于减少无线网络的碳足迹。

3.偏远地区的适用性:微型水电厂可以安装在偏远地区,这些地区通常缺乏电网连接,为无线网络提供分散的发电解决方案,提高偏远地区的网络覆盖率。

【生物质能的潜力】:

微型水电的潜力

微型水电是利用小规模水流发电的一种可再生能源技术。它具有以下优势:

*丰富的资源:全球拥有大量未开发的小规模水流,为微型水电提供了丰富的资源潜力。

*低环境影响:微型水电站建造和运营对环境的影响相对较小,不会产生温室气体或其他有害物质。

*成本效益:与其他可再生能源技术相比,微型水电的建设和运营成本相对较低。

*可靠性:微型水电站可以提供稳定的电力供应,不受天气条件的影响。

然而,微型水电也存在一些限制,包括:

*地理限制:微型水电站只能建在有充足水流的地方,这限制了其部署的范围。

*季节性:水流季节性变化的影响微型水电站的电力输出,可能导致某些时间段内的电力短缺。

*生态影响:微型水电站可能对局部水生态系统产生负面影响,例如改变水流模式和阻碍鱼类迁移。

生物质能的潜力

生物质能是一种利用有机物的可再生能源。它具有以下优势:

*可再生性:生物质来自可再生的有机物,例如木材、农作物废弃物和动物粪便。

*减少温室气体排放:生物质燃烧释放的二氧化碳被认为是生物质生长过程中吸收的,因此被认为是碳中和的。

*废物利用:生物质能可以有效利用农作物和林业废弃物,减少废物的环境影响。

*分布式发电:生物质能可以用于分布式发电,减少对化石燃料的依赖。

然而,生物质能也存在一些限制,包括:

*资源限制:生物质资源的数量有限,依赖于可持续的供应和管理。

*环境影响:生物质燃烧可能产生空气污染物,例如细颗粒物和氮氧化物。

*土地利用:生物质作物的种植需要大量土地,可能会与粮食生产竞争。

*收集和运输:生物质收集和运输的成本可能是重要的,尤其是对于遥远的资源。

结论

微型水电和生物质能在为无线网络提供可再生能源方面具有巨大的潜力。它们可以提供可靠、具有成本效益且环保的电力供应。然而,这些技术的地理限制、季节性变化和环境影响必须在考虑部署时加以考虑。与其他可再生能源技术相结合,微型水电和生物质能可以在减少对化石燃料的依赖和实现可持续发展的通信网络中发挥重要作用。第四部分可再生能源与无线网络协同优化关键词关键要点无线网络能源管理

1.优化无线网络设备的能源效率,包括基站、路由器和终端设备,利用智能节能算法、睡眠模式和关闭不必要的组件。

2.引入可再生能源,如太阳能和风能,为无线网络设备供电,减少对化石燃料的依赖并降低运营成本。

3.开发动态能源分配策略,根据流量模式和用户需求分配能源,从而最大限度地利用可再生能源并确保网络性能。

网络架构优化

1.采用分布式网络架构,将网络功能分散到更接近用户的边缘设备,减少回传链路的能源消耗。

2.利用虚拟化和软件定义网络(SDN)技术,优化网络资源分配和减少设备数量,从而降低能源需求。

3.探索新型网络拓扑,如多跳网络和自组织网络,以减少信号传输距离和提高能源效率。

网络流量优化

1.通过内容缓存、流量聚合和卸载技术,减少不必要的网络流量,节省能源消耗。

2.实施流量控制和QoS机制,优先处理关键流量并限制非必要的流量,从而优化能源利用。

3.利用人工智能和机器学习技术,根据历史数据和实时监控预测流量模式,从而主动优化能源分配。

无线信号优化

1.优化无线信号传输功率,根据用户需求动态调整发送功率,以减少不必要的能耗。

2.利用波束成形技术,将信号定向到用户位置,从而提高覆盖率并降低干扰,从而节省能源。

3.探索新的调制和编码方案,在保证传输质量的同时提高能源效率。

协同优化算法

1.开发联合优化算法,同时考虑可再生能源供应、网络架构、流量模式和无线信号传输,以最大限度地优化能源利用和网络性能。

2.利用分布式优化技术,将优化问题分解为多个子问题,并在边缘设备上独立求解,从而降低计算复杂度。

3.引入人工智能和多目标优化算法,以解决复杂且多维的协同优化问题。

未来趋势

1.6G及更高级别无线网络的持续发展,将推动可再生能源供电的无线网络的发展。

2.物联网(IoT)设备的广泛部署将增加对能源高效无线网络的需求。

3.可持续性和环境法规的不断加强将促使无线网络运营商采用可再生能源解决方案。可再生能源与无线网络协同优化

可再生能源供电的无线网络面临着间歇性和不稳定性等挑战,协同优化技术可以有效缓解这些问题,提高网络性能和可靠性。

#能源管理优化

能量存储管理:使用锂离子电池、超级电容器等储能装置,在可再生能源发电峰值时存储能量,并在发电不足时释放能量,满足网络供电需求。

负载管理:根据可再生能源输出情况,动态调整无线网络设备的功耗,降低网络功耗,提高能源利用效率。

能源预测和调度:利用机器学习和数据挖掘技术,预测可再生能源输出,并根据预测结果调度网络设备,优化能源分配。

#网络配置优化

网络拓扑优化:设计能量高效的网络拓扑,减少网络冗余,降低通信距离和功耗。

接入点配置优化:优化接入点的位置和发射功率,提高信号覆盖率和网络容量,降低功耗。

用户关联优化:根据用户位置和信道质量,动态调整用户与接入点的关联,优化用户接入性能和网络负载均衡。

#通信协议优化

节能通信协议:采用低功耗通信协议,如IEEE802.11ah、LoRaWAN,降低数据传输功耗。

睡眠模式优化:设备在数据传输空闲时进入睡眠模式,减少功耗。

多跳路由优化:采用多跳路由技术,通过中继节点转发数据,降低单个设备的传输距离和功耗。

#优化模型与算法

协同优化问题通常可以建模为数学模型,通过优化算法求解,常见算法包括:

凸优化:适用于线性或凸非线性优化问题,求解速度快。

非凸优化:适用于一般非凸优化问题,但求解复杂度更高。

启发式算法:适用于大规模、复杂优化问题,求解速度快,但解的精度可能受限。

案例与效果评估

案例研究:

*西班牙萨拉戈萨大学利用可再生能源供电的无线传感器网络,通过协同优化提高了网络寿命和可靠性。

*中国电信在宁夏固原地区部署了基于可再生能源供电的无线基站,通过优化提高了网络覆盖率和容量。

效果评估:

协同优化技术可以显著提高可再生能源供电无线网络的性能和可靠性,具体效果包括:

*延长网络寿命:通过能量管理优化,可将网络寿命延长数倍。

*提高网络容量:通过网络配置和通信协议优化,可将网络容量提高数十倍。

*降低网络功耗:通过负载管理和睡眠模式优化,可将网络功耗降低一半以上。

*增强网络可靠性:通过能量存储管理和网络冗余优化,可提高网络在可再生能源间歇性输出下的可靠性。

#结论

可再生能源与无线网络协同优化技术具有广阔的应用前景,可以有效缓解可再生能源供电无线网络面临的挑战,提高网络性能、降低功耗和增强可靠性。随着可再生能源的快速发展,协同优化技术将发挥越来越重要的作用,为可持续的无线网络提供支撑。第五部分能源储存解决方案的探索关键词关键要点【电池储能系统:】

1.基于锂离子技术的高能量密度电池,提供长时间电力储存和稳定网格。

2.模块化设计,可按需扩展容量,满足不同的网络需求。

3.智能能源管理系统,优化电池充放电,延长电池寿命。

【可再生能源混合系统:】

能源储存解决方案的探索

为了确保可再生能源供电的无线网络的可靠性和连续性,至关重要的是探索有效的能源储存解决方案。本文概述了各种能源储存技术,并分析了它们在无线网络应用中的优缺点和适用性。

1.电池储能系统

电池储能系统(BESS)是最广泛采用的能源储存技术之一,它涉及使用电池来存储多余的可再生能源以备后用。电池根据其化学组成进行分类,每种类型都有其独特的特性。

*铅酸电池:最便宜的选择,但使用寿命短,效率低。

*锂离子电池:高能量密度,循环寿命长,但成本高。

*液流电池:比锂离子电池便宜,但能量密度较低,体积更大。

BESS的主要优点包括:

*快速响应时间,适用于瞬态负载变化。

*可扩展性,以适应不断变化的电力需求。

*无排放,使它们成为环保的选择。

BESS的缺点包括:

*循环寿命有限,需要定期更换。

*自放电,导致电池容量随时间推移而损失。

*温度敏感性,在极端温度下性能会下降。

2.飞轮储能系统

飞轮储能系统(FESS)存储能量作为高速旋转飞轮的动能。当需要能量时,飞轮的动能被转换成电能。

FESS的主要优点包括:

*长循环寿命,超过20年。

*高效率,高达95%。

*快速响应时间,非常适合动态负载。

FESS的缺点包括:

*低能量密度,需要大量空间来存储大量能量。

*自旋损失,导致能量随时间推移而损失。

*噪音和振动,需要采取缓解措施。

3.超级电容器

超级电容器储存能量在电场中,而不是通过化学反应。它们结合了电池和电容器的特性。

超级电容器的主要优点包括:

*超长的循环寿命,高达数百万次循环。

*非常高的功率密度,适用于高功率应用。

*快速充电和放电时间。

超级电容器的缺点包括:

*低能量密度,无法长时间存储大量能量。

*自放电,导致能量随时间推移而损失。

*高成本,限制了它们的大规模部署。

4.压缩空气储能系统

压缩空气储能系统(CAES)通过压缩空气来存储能量。当需要能量时,压缩空气通过涡轮机膨胀,产生电能。

CAES的主要优点包括:

*大规模储存能力,适用于长期储能。

*高能量密度,远超电池。

*低成本,尤其是与电池相比。

CAES的缺点包括:

*低效率,高达50%。

*长启动时间,难以快速响应负载变化。

*对环境的影响,因为需要大量空气。

选择合适的方法

选择合适的能源储存解决方案取决于特定无线网络的要求。需要考虑以下因素:

*能量容量:所需的存储能量量。

*功率输出:所需的电能输出。

*响应时间:系统对负载变化的反应速度。

*循环寿命:期望的存储系统寿命。

*成本:安装和维护的总成本。

*环境影响:所选解决方案的环境可持续性。

通过仔细评估这些因素,可以为可再生能源供电的无线网络选择最佳的能源储存解决方案,确保可靠性和连续性。第六部分可靠性和可用性的提升措施关键词关键要点负载均衡

*使用多路径传输机制,将网络流量平均分配到多个可再生能源供电的节点,增强系统冗余。

*引入虚拟网络映射算法,根据网络需求动态分配资源,优化负载均衡效率。

*实现流量预测和控制,提前识别网络拥塞并采取措施缓解,保持网络稳定性。

能量管理

*采用智能能源调度算法,根据可再生能源供电情况和网络负载动态调整电池放电和充电策略。

*部署能量收集设备,通过太阳能、风能等方式收集能量,延长网络运行时间。

*优化网络设备功耗,通过节能算法和低功耗技术减少能源消耗,提高系统可靠性。

网络监控和故障诊断

*建立实时网络监控系统,持续监测网络状态、可用性和性能。

*开发故障诊断算法,快速识别故障根源并隔离受影响区域,缩短恢复时间。

*利用人工智能技术,训练模型自动分析网络数据,预测潜在故障并主动采取预防措施。

自愈网络

*引入自适应路由机制,当出现故障时自动重新路由网络流量,绕过受影响节点。

*部署分布式网络控制系统,使节点能够自主决策和采取行动,确保网络弹性。

*采用区块链技术,建立去中心化的网络管理系统,增强网络抗干扰性。

协作通信

*建立可再生能源供电的节点之间的协作通信机制,共享资源和信息。

*利用多径通信,通过不同的路径传输数据,提高信号强度和可靠性。

*实施认知无线电技术,允许节点根据频谱使用情况动态调整传输参数,优化网络性能。

安全保障

*采用加密和认证算法,保护网络通信和数据安全。

*部署入侵检测和防御系统,实时监测和应对网络攻击。

*落实网络安全最佳实践,定期进行安全审计和更新,提升网络防御能力。可靠性和可用性的提升措施

可再生能源供电的无线网络面临着特有挑战,如间歇性和波动性,从而可能导致网络可靠性和可用性下降。为解决这些挑战,研究人员和从业者提出了各种措施,包括:

1.多元化能源来源:

通过结合多种可再生能源,如太阳能、风能和生物质能,可以降低对任何单一来源的依赖性。多元化有助于分散风险,并确保在特定能源不足时仍能提供电力。

2.混合系统:

将可再生能源与传统化石燃料发电机相结合,可以提供可靠的基础负荷电力。化石燃料发电机可在可再生能源供应不足时启动,从而确保网络稳定性。

3.能源存储:

电池、飞轮和其他存储设备可以储存来自可再生能源的过剩电力,并在需求高峰时释放。这有助于平滑电力输出,并补偿间歇性。

4.负荷管理:

通过实施负荷管理计划,可以将电力需求转移到可再生能源供应充足的时期。这涉及使用智能电表和动态定价,以鼓励消费者在非高峰时段使用能源。

5.网络拓扑优化:

精心设计的网络拓扑有助于提高网络的弹性。冗余路径、自愈功能和分布式架构可确保在设备或链路故障的情况下网络的持续运行。

6.无线信道分配:

通过优化无线信道分配,可以减少干扰并提高信号质量。自适应调制和编码(AMC)技术可根据信道条件调整传输参数,从而提高数据速率和可靠性。

7.功率控制:

通过控制发射功率,可以优化网络吞吐量和覆盖范围。功率控制还可以减少干扰并延长电池寿命。

8.故障诊断和恢复:

主动网络监控和诊断系统可以快速检测和定位故障。自动化恢复机制可自动解决问题,最小化网络中断时间。

9.备用电源:

在关键网络节点部署备用电源系统,如不间断电源(UPS)或柴油发电机。这确保了即使在发生主要停电的情况下网络也能继续运行。

10.远程管理和控制:

通过远程管理和控制系统,网络管理员可以实时监控和管理网络性能。这有助于快速响应问题并优化网络操作。

这些措施的有效性已在多个试点项目和研究中得到验证。通过部署这些措施,可以显著提高可再生能源供电无线网络的可靠性和可用性,从而为关键应用提供可靠的连接。第七部分环境效益和可持续发展考量关键词关键要点【环境效益】:

1.减缓气候变化:可再生能源(如太阳能和风能)不释放温室气体,有助于减少碳排放,减缓气候变化的影响。

2.改善空气质量:可再生能源取代化石燃料,减少空气污染物(如颗粒物和氮氧化物)的排放,改善空气质量,保护人体健康。

3.保护生态系统:可再生能源项目,如太阳能和风能发电场,通常占地面积较小,对自然生态系统的影响较小,有助于保护生物多样性和生态平衡。

【可持续发展考量】:

环境效益和可持续发展考量

采用可再生能源为无线网络供电可带来显著的环境效益,并对可持续发展产生积极影响。

碳排放减缓

使用传统化石燃料为无线网络供电会导致高水平的温室气体排放,尤其是二氧化碳(CO2)。可再生能源,如太阳能和风能,不涉及化石燃料燃烧,因此不会产生温室气体排放。通过使用可再生能源,无线网络运营商可以减少其碳足迹并为全球减排目标做出贡献。

能源效率提高

可再生能源系统通常具有较高的能源效率,这意味着它们以较少的能源输入产生更多的电力。例如,太阳能电池板直接将阳光转化为电能,而风力涡轮机利用风能发电。这种更高的效率可以减少对其他能源来源的依赖,从而进一步降低环境影响。

资源保护

化石燃料是不可再生的资源,过度使用会导致资源枯竭和环境退化。另一方面,可再生能源是无限的,并且不会耗尽。通过采用可再生能源,无线网络运营商可以帮助保护宝贵的自然资源,为子孙后代确保能源安全。

废物减少

化石燃料发电厂会产生大量固体和液态废物,包括煤灰、飞灰和污泥。这些废物处理成本高,并且对环境和人类健康构成风险。可再生能源系统不产生有害废物,消除了这些环境问题。

可持续经济发展

可再生能源产业创造了就业机会并刺激经济增长。无线网络运营商投资可再生能源基础设施,可以为当地社区提供经济利益,并创造新的可持续就业机会。此外,可再生能源的成本正在持续下降,使其成为一种具有成本效益的长期能源解决方案。

具体案例研究

*沃达丰西班牙:沃达丰西班牙在2025年之前承诺实现碳中和。该公司在西班牙各地部署了2,000多个太阳能电池板系统,为其无线网络供电。预计这些系统将每年减少约8,000吨二氧化碳排放。

*中国移动:中国移动在农村地区部署了数千个太阳能供电的基站。这些基站使偏远社区能够接入移动互联网,同时减少了对化石燃料的依赖。

*爱立信:爱立信与全球电信运营商合作,开发创新的可再生能源供电方案。例如,该公司与Airtel合作在印度部署了混合太阳能和柴油发电系统,从而减少了柴油消耗并提高了能源效率。

结论

采用可再生能源为无线网络供电不仅具有环境效益,还对可持续发展产生积极影响。

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