5G移動網絡綠色通信關鍵技術及應用研究

方 芳，阮章靜，任文璋，吳泰然，趙貝貝

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080）

0 引 言

在新時期的背景下，信息化的發展能夠為人們的生活帶來更大的便利。數據量龐大是大數據時代的主要表現之一，如何在提升大數據應用質量的同時進行綠色通信系統的構建成為研究中的重點內容。為了滿足社會科學長遠發展的需求，需要探究綠色通信策略，降低資源浪費。

1 5G移動網絡綠色通信關鍵技術研究重要性

5G技術是現階段國際范圍內研究的最為重要的技術之一，人們對于其的要求也發生較大的變化，要求5G技術的傳遞速度需要到達4G技術的10倍左右，為用戶提供更為優質的服務。而5G技術的發展也更加符合現階段社會發展的實際需求，能夠更好的配合物聯網的發展需求，高效的進行數據的傳遞，減少用戶出現卡頓、延遲等情況，解決現階段民眾在網絡使用過程中遭遇的問題。除此之外，5G技術的繼續發展，也能夠為后續5G自動駕駛汽車等領域的發展奠定基礎，促進我國朝著更加現代化的方向發展。5G技術在提供人們生活便利的同時，也需要關注5G技術所造成的能源消耗問題。

新時期發展背景下，5G移動網絡通信受到人們的廣泛關注。通信行業每年的電力消耗在300億kW·h左右，且呈現出逐年上升的趨勢，在這個過程中所造成的資源浪費情況與環境污染情況較為嚴重[1]。因此，新時期背景下，移動通信企業需要了解可持續發展的實際意義，以節能減排作為發展中的重點工程，為移動通信的長遠發展奠定基礎。

2 5G移動網絡綠色通信發展現狀研究

5G的發展依托于基站的建設，而基站數量增多則意味著對于電力的需求在不斷提升。根據現階段中國鐵塔所統計的數據，5G在實際應用中選擇的頻率更高，需要的基站數量是傳統4G的2～3倍，而其需要耗費的成本則是原有4G基站耗電量的6～12倍[2]。種情況的產生也直接造成我國能源能消耗逐漸的上升，簡介造成我國二氧化碳總排放量的提升，不利與我國的長遠發展。5G在實際發展中需要耗費的電量遠高于4G，而電量消耗的增大則在一定程度上以為的能源的大量消耗，間接對環境等方面產生影響，故而，針對其進行節能研究也成為現階段研究的重點內容。

而從其節能技術發展現狀來看，5G通信技術在實際發展的過程中所采取的主要技術為新波形技術、大規模MIMO技術等，這些技術的使用能夠在較大程度上提升網絡的整體應用效果，但是也在一定程度上造成5G網絡消耗較大的問題。例如，5G技術在實際應用中需要使用RNA無線接入，這種接入方式消耗的功率占基站整體功率的40%～70%[3,4]。而從5G通信技術節能研究實際情況來看，在新時期的背景之下，我國更加傾向于利用增加寬帶，進行5G技術研究突破，進行內容分發網絡設計等策略，提升網絡的應用質量，減少設備的數量，進而實現節能的目的。

3 關鍵技術的應用研究

5G移動網絡綠色通信發展中需要注重技術方面的創新與發展，為通信行業綠色發展奠定更為堅實的基礎，提升通信行業整體質量與效率。

3.1 自組織網絡技術

從網絡自身發展實際情況出發，相關單位在發展中需要處理的數據量也變得極為龐大，需要耗費大量的時間、財力以及人力才能夠保證網絡系統的正常運行[5]。在實際發展中建設相應的自組織網絡，利用智能化的技術對互聯網運行過程中的各項工作進行監督與管理，在發現問題時能夠及時解決，進而讓系統的運行更加穩定。與此同時自組織網絡的建設也能夠極大程度上降低5G通信技術的發展成本，減少其發展所造成的浪費或污染問題[6]。而自組織網絡技術在實際應用中最為關鍵的技術為自配置技術以及自由化技術。自配置技術要求網絡在實際應用中能夠具有一定的自主性，比如說，要求網絡在實際應用中能夠具有自動下載，傳輸與自建立，自動資產信息，自動鄰區配置，PCI自動分配等方面的技術，這些技術的使用能夠在較大程度上提升網絡使用的穩定性。而自優化技術則要求系統在實際應用過程中能夠實時的針對周邊的網絡性能進行數據的收集，并進行數據的收集，按照實際情況進行干擾控制、切換優化、接入優化等方面的工作，為通信技術的高效使用奠定技術。

3.2 超密集異構網絡技術

從社會發展實際情況來看，城市在實際發展中人口密集、技術密集，人們對于5G通信技術的需求更高。通過建設網絡站點的優化，使得網絡能夠滿足大量用戶的實際需求[7]。面對這種情況，主要是將超密集網絡與Small Cell聯合在一起進行異構網絡的構建。而從圖1所展示的內容來看，超密集異構網絡在實際發展中是以核心網絡作為中心，核心網絡連接不同的基站。在各地基站的基礎上，還存在大量的小基站。小基站則是與民眾所使用的WiFi等聯系在一起，實現人們對于網絡的實際需求。超密集異構網絡的發展目標是能夠在更少設備的基礎上讓更多的民眾能夠使用網絡，同時保證網絡運行穩定性，實現網絡效率的最大化。

圖1 超密集異構網絡結構

3.3 編碼技術

從現階段我國5G通信技術研究實際情況來看，傳統LTE-A系統中的Pico通信控制指令能夠實現多接口控制面板之間的協議傳輸。而伴隨5G技術的進一步發展與完善，社會也在不斷發生變化，技術在創新，理念在創新，5G技術所面臨的環境更加復雜多變。在這種情況下，要求編碼技術能夠實現進一步的優化與改進。現階段，我國5G通信技術在實際發展過程中信源編碼最為主要的目的是將原本的模擬的信號轉化為數字信號進行傳輸，編碼是決定信息傳輸可靠性的最為主要的因素。在5G技術實際發展中，編碼技術應用最為主要的目的是更準確地進行信號傳遞，保證信息高效傳輸，其結構如圖2所示。

圖2 5G通信技術信源編碼

3.4 內容分發網絡

在5G技術不斷發展的情況下，人們對于網絡的需求量以及對于網絡的質量要求在不斷提升，網絡流量的使用呈現出一種爆炸式的增長趨勢[8]。面對這種情況，要求對內容分發網絡進行更為深入的研究，對傳統的網絡進行優化與改進，建設智能虛擬網絡。在網絡使用環境發生變化時，代理服務器能夠按照實際情況就近進行寬帶的連接，提升網絡整體質量，為用戶帶來更好的應用體驗[9]。從內容分發網絡構建實際情況出發，其技術在實際應用中的關鍵技術在與四個方面。第一，內容路由技術。主要是由CDN負載均衡系統實現。第二，內容分發技術。朱啊喲是由PUSH技術以及PULL技術實現。第三，內容存儲技術。分為兩個組成部分，第1部分為內容源的儲存，主要采取NAS或者是SON儲存架構。一個是內容在cache節點的儲存,對于儲存量、多文件吞吐率以及系統運行的穩定性與可靠性有著較高的要求。第四，內容管理技術。簡單的來說就是涵蓋了從內容出發的發布，注入，分發，調整傳遞等一系列的過程，而管理的內容主要指的是進入Cache點后的內容管理，也被稱為本地管理。

3.5 技術研究展望

綜上所述，針對相關技術進行優化與改進能夠使5G網絡滿足現階段社會發展的實際需求。在后續的研究中，需要將研究的重點放在提升5G網絡應用效率和降低網絡消耗成本兩個方面。貫徹綠色發展的理念，不斷進行技術方面的創新與優化，利用技術的優勢最大程度上減少系統運行過程中所產生的能源消耗，提升其應用價值[10]。除此之外，也需要將大數據的優勢應用于5G技術的發展之中，通過大數據分析更為清晰地展示我國不同地域對于網絡發展的實際需求，進而制定更合理的基站建設策略，減少不必要的資源流失，合理進行資源分配，提升資源的使用效率與質量。此外，還需要重視5G技術人員的培養工作，利用激勵制度等多項制度鼓勵技術人員更多地參與到研究工作之中。

4 結 論

總而言之，互聯網技術是我國現階段發展重要的基礎，影響整體發展質量。互聯網技術的發展能夠帶動其他技術的發展，提升行業活力與創新力。5G通信技術則是互聯網發展的基礎，本研究從5G通信技術發展入手，分析現階段5G在發展中面臨的能源消耗巨大的問題。從技術改進角度出發，利用多種技術對5G技術進行統一的優化與調整，使得5G技術的發展更加符合現階段社會發展需求，在節能環保的基礎上提升其發展的整體質量。