5G網(wǎng)絡(luò)下移動云計算節(jié)能措施研究

廉世杰

（中國鐵塔股份有限公司天津市分公司，天津 300000）

綠色節(jié)能已經(jīng)成為了當前的各行業(yè)發(fā)展中也會考慮的一個因素，在通信網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中因網(wǎng)絡(luò)用戶的快速增長，對移動網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備訪問以及云服務(wù)器中來滿足用戶的網(wǎng)絡(luò)需求，而5G移動網(wǎng)絡(luò)能夠滿足移動業(yè)務(wù)的需求，因此在未來的發(fā)展趨勢中越來越受到重視。因此在未來的5G移動云計算應(yīng)用中，如何降低系統(tǒng)產(chǎn)生的能量消耗也是一個新的熱點。

1 5G移動網(wǎng)絡(luò)中的能耗

在目前的5G移動網(wǎng)絡(luò)云計算能耗問題中，當前將云計算中心領(lǐng)域分為軟件和硬件，硬件包括數(shù)據(jù)服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，軟件則包括各種系統(tǒng)以及應(yīng)用程序，這兩者對能耗的消耗是不一樣的，因而要采用不同的節(jié)能措施來降低能耗。因此首先需要全面的對云計算中各個階段進行評估，然后提高數(shù)據(jù)中心的利用率和數(shù)據(jù)處理的效率。

5G網(wǎng)絡(luò)具備低成本、低能耗、高性能等的優(yōu)勢特點，因此得到了廣泛的推廣。但同時它在是的人們的生活便利時，卻也部署了大量的硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，這就會給移動云計算的能耗研究造成較大的影響。首先在5G移動云計算機的節(jié)能是實現(xiàn)高性能目標的重要基礎(chǔ)，5G關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用以及虛擬化網(wǎng)絡(luò)接口功能，這就使得5G網(wǎng)絡(luò)相比于4G網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸效率、流量密度、頻譜寬度、峰值速率等得到了幾十倍的提高，從而能確保用戶在高速移動的同時能夠?qū)崿F(xiàn)正常的通信，也能夠降低能耗。

5G網(wǎng)絡(luò)隨著無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，wifi技術(shù)相比蜂窩技術(shù)能充分應(yīng)用頻譜資源，這就能顯著的提高網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。在5G網(wǎng)絡(luò)中D2D服務(wù)模式的應(yīng)用這就能夠?qū)σ苿庸?jié)能設(shè)備的卸載以及卸載策略等都發(fā)生改變，這就能最大化的提供節(jié)能布置方案，最大化頻譜效率，降低電池能量受限的能耗。

2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以及通信節(jié)能研究

網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以及兩者之間的通信是保障移動設(shè)備、云數(shù)據(jù)中心相互作用的重要保障。移動云計算中的有線方式則更多的是數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的通信，以此來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性；無線方式通常是移動用戶和數(shù)據(jù)中心之間的通信。移動云計算下的能耗研究主要是在硬件設(shè)備上的節(jié)能方案，5G網(wǎng)絡(luò)的目的在于基礎(chǔ)業(yè)務(wù)普及以及滿足移動業(yè)務(wù)的發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)在無線傳輸技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用都有了進一步的突破，這兩個技術(shù)性能的提高也能改善網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和通信效率，這能夠進一步降低網(wǎng)絡(luò)能耗。

2.1 大規(guī)模的MIMO技術(shù)

電信企業(yè)最大化利益的方式可以通過增長頻譜效率，大規(guī)模MIMO技術(shù)的實現(xiàn)可利用多天線多用戶空分技術(shù)，多天線則需要部署大規(guī)模的天線，由于天線頻率增大了自由空間度，MIMO就能大幅度的提升頻譜頻率；多用戶則要將基站覆蓋多個移動終端，就能保障同一時頻時能夠?qū)崿F(xiàn)基站之間的快速通信；因此就能獲取得到更加陣列增益，進而提高用戶和基站之間的效率。

多用戶MIMO廣播信道研究中，要求對單天線用戶和發(fā)射天線之間相互都有一個恒包絡(luò)信號，以此來達到放大射頻功率的目的。即使是存在相對復雜的信道增益環(huán)境中，對于固定的單用戶天線用戶即便天線恒包絡(luò)約束很嚴格，也能實現(xiàn)最佳的陣列增益，且這種方式能夠最大化的降低系統(tǒng)運算復雜度，這就能最大化的降低系統(tǒng)的能量消耗。

2.2 全雙工技術(shù)

全雙工技術(shù)是采用微處理器和外圍設(shè)備獨自發(fā)送、接收信號的方式，它能夠提高頻譜的靈活性，以及具備擴寬頻譜帶寬的巨大可能。全雙工技術(shù)也隨著通信技術(shù)的發(fā)展成為了5G網(wǎng)絡(luò)的主要研究趨勢。

全雙工技術(shù)在獲取和處理主要的干擾技術(shù)，例混頻器噪聲、量化噪聲，并以此來詳細的研究全雙工無線通信系統(tǒng)中的增益區(qū)域和折衷設(shè)計，對于小發(fā)射功率的作用則能夠獲取得到更加高的速率。為了降低系統(tǒng)自干擾的影響，可通過注銷無線電的多次利用，消除對系統(tǒng)的一些自干擾現(xiàn)象。而在多跳網(wǎng)絡(luò)中的全雙工能顯著提高延時、吞吐量兩方面的性能提高。

2.3 濾波器組多載波技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)中的主要技術(shù)問題要消除干擾以及提高頻譜的利用率，F(xiàn)BMC技術(shù)則是當前的5G技術(shù)中的一種重要載波技術(shù)。FBMC因其技術(shù)原理簡單、高計算效率，其中的調(diào)制技術(shù)也獲取得到了廣泛的使用，以此來提高頻譜利用率。

FBMC技術(shù)的性能主要是通過原型和調(diào)制濾波器兩種設(shè)計方案來決定的，以此來改變?yōu)V波器的特定長度來滿足所需的頻率設(shè)計以及硬件，同時降低復雜度。同時對于非授權(quán)頻段、授權(quán)頻段之間的不平衡技術(shù)，在隨著5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的研究中推動了FBMC技術(shù)的發(fā)展，這也就能進一步的提高理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)性能要求。

2.4 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中構(gòu)建了復雜的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和無線傳輸系統(tǒng)，這就需要配置更加深度智能化網(wǎng)絡(luò)的自組織方式要求也更高。5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中要配置高性能的自動配置和維護，以此來提高網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)、負載均衡、移動性等各方面性能；優(yōu)化配置抗干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，以此來保證移動性和低功率性節(jié)點穩(wěn)定和固定性；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)動態(tài)部署技術(shù)，以此來適應(yīng)業(yè)務(wù)環(huán)境中動態(tài)變化；確保保障移動業(yè)務(wù)中的平滑切換，實現(xiàn)智能化的無線回傳網(wǎng)絡(luò)，以此來解決相對規(guī)模龐大、復雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

3 結(jié)束語

在5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)用戶的增多以及對于高速率的要求都對網(wǎng)絡(luò)中移動云計算提出了更高的要求，但在倡導綠色節(jié)能的基礎(chǔ)上，增強對移動云計算節(jié)能措施的使用，就能獲取得到更好的效用。