5G 網(wǎng)絡(luò)下移動云計算節(jié)能措施研究

劉曉旻

（福建省郵電學(xué)校，福州 350008）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，云計算技術(shù)不僅在PC端發(fā)揮著巨大的作用，同時也逐漸應(yīng)用到移動端的發(fā)展中，特別是無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來越大，網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越成熟，移動云計算技術(shù)逐漸發(fā)展，并且引起了計算機行業(yè)的廣泛關(guān)注，特別是移動端用戶數(shù)量龐大，且增長趨勢依舊明顯，移動云計算的市場前景可觀，可能帶來非?？捎^的盈利。另一方面，隨著5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對移動云計算的發(fā)展有很大的促進作用。移動云計算技術(shù)未來發(fā)展勢頭良好，發(fā)展的方向之一就是綠色計算。綠色計算要求移動云計算技術(shù)降低能耗，在5G 網(wǎng)絡(luò)背景下的移動云計算技術(shù)，是降低能耗的一個機遇。因此，在本文中，作者將在5G 網(wǎng)絡(luò)的背景下，探討降低移動云計算能耗的方法。

1 5G 網(wǎng)絡(luò)下移動云計算的組成及耗能問題

了解5G 網(wǎng)絡(luò)下移動云計算耗能問題之前，首先需要了解移動云計算的結(jié)構(gòu)。移動云計算的組成與PC 端的云技術(shù)組成相似，但是增加了部分內(nèi)容，移動云計算架構(gòu)主要包括三個部分：云服務(wù)中心，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及通信，移動設(shè)備，其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及通信主要是各種信號塔，而移動設(shè)備端包括無線網(wǎng)絡(luò)WLAN、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、車載網(wǎng)絡(luò)、4G 或5G 的手機等等。在已有的研究中，通常是對這三個部分的能耗以及節(jié)能措施和方法進行探究。在5G 網(wǎng)絡(luò)背景下，移動云計算技術(shù)的能耗問題將面對新的機遇和挑戰(zhàn)。第一，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及通信的影響，5G 網(wǎng)絡(luò)本身的技術(shù)改革就具備能耗低的特點，將5G 網(wǎng)絡(luò)運用移動云計算中可以降低能量消耗。第二，移動云計算的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式可以通過5G 網(wǎng)絡(luò)的高性能技術(shù)發(fā)生變化，發(fā)展成為以分散式云服務(wù)主導(dǎo)模式為主的多種新模式。第三，對移動設(shè)備任務(wù)遷移的增強。5G 網(wǎng)絡(luò)使得蜂窩網(wǎng)和局域網(wǎng)共同發(fā)展，讓移動設(shè)備的WIFI 資源更加穩(wěn)定便捷。第四，豐富了云服務(wù)中心網(wǎng)絡(luò)資源的供應(yīng)和獲取的方式。5G 網(wǎng)絡(luò)可以使云服務(wù)中心的承載量減少，將大部分的承載量轉(zhuǎn)移到基站或者微云等其他設(shè)備上，能夠有效降低云服務(wù)中心的耗能。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)下云計算節(jié)能技術(shù)

2.1 5G 無線傳輸技術(shù)節(jié)能影響

5G 網(wǎng)絡(luò)能夠影響移動云計算耗能的主要原因是他本身具備的能耗低的特點以及多種高新技術(shù)。在本文中將從兩個角度歸納5G 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢技術(shù)：5G 網(wǎng)絡(luò)無限傳輸技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在5G 網(wǎng)絡(luò)無限傳輸技術(shù)中，引進了多種新型載波技術(shù)，主要是為了提高互聯(lián)網(wǎng)本身的支撐能力，其中最具有代表性的有大規(guī)模MIMO 技術(shù)，可以大幅度的提高頻譜效率，增強基站與用戶通信的聯(lián)結(jié)效率。除此之外，很多波形設(shè)計技術(shù)以及編碼調(diào)制技術(shù)都可以有效提高頻譜效率，降低能耗。

2.2 5G 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)節(jié)能影響

在5G 網(wǎng)絡(luò)中，無限網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也有顯著的提升，比如超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就是將空間致密化，也就是從另外一個角度提升了蜂窩網(wǎng)絡(luò)。而自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是表現(xiàn)出節(jié)點之間的對等性，也就是沒有中心節(jié)點，所有節(jié)點都是對等的，因此每個節(jié)點都要自發(fā)現(xiàn)，自組織，這樣的技術(shù)使得數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可信度更高并且彈性更大、成本更低。除此之外還有其他的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在5G 的背景下都有顯著的提升和改變，大部分都具有成本低、能耗低、效率高等特點。

3 5G 網(wǎng)絡(luò)下移動云計算節(jié)能措施

3.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及通信技術(shù)提升

對于移動云計算的節(jié)能工作必須要從實際出發(fā)，在移動云計算構(gòu)架的基礎(chǔ)上，結(jié)合5G 網(wǎng)路背景下帶來的優(yōu)勢技術(shù)，針對每個部分實施相應(yīng)的、有效的節(jié)能措施才能有效的實現(xiàn)移動云計算節(jié)能。對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及通信部分來說，主要從兩個方面降低能耗，一方面是應(yīng)用5G 網(wǎng)絡(luò)背景下的新技術(shù)，提升移動無線技術(shù)，另一方面更新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式，根據(jù)實際情況以及顯示需求，針對不同目標客戶設(shè)計不同云計算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式，一般來說，密集型的云計算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式能更有效的降低能耗。

3.2 升級移動設(shè)備

對于移動設(shè)備的部分，首先需要提高移動設(shè)備的配置，為5G 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供硬件保證，其次要提高移動任務(wù)遷移的效率，結(jié)合5G 網(wǎng)絡(luò)背景下發(fā)展的新技術(shù)，設(shè)計降低能耗的優(yōu)化方案。

3.3 云服務(wù)中心

雖然5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不能直接提升云數(shù)據(jù)中心的節(jié)能效率，但是使用5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的新技術(shù)可以影響用戶與數(shù)據(jù)中心交互模式等中間環(huán)節(jié)，間接降低云服務(wù)中心的能耗。

4 結(jié)束語

綜上所述，在互聯(lián)網(wǎng)時代中，移動云計算技術(shù)擁有廣闊的發(fā)展前景，降低能耗是未來發(fā)展方向的重點之一，而5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為移動云計算技術(shù)節(jié)能帶來了機遇，有效的將5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入移動云計算構(gòu)架中，才能真正實現(xiàn)高效的節(jié)能目的。