5G 網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)云計(jì)算節(jié)能措施研究

韋寧寧，黎愛瓊，黃曉宙

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司，廣西 南寧 530012）

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷推進(jìn)，當(dāng)下企業(yè)已經(jīng)正確認(rèn)識(shí)到了云計(jì)算帶來的豐厚經(jīng)濟(jì)效益，需要強(qiáng)化這一技術(shù)在經(jīng)營發(fā)展中的應(yīng)用，這也極大程度上推進(jìn)了綠色計(jì)算技術(shù)的成熟發(fā)展。通過對(duì)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向的研究，5G 技術(shù)較當(dāng)前運(yùn)行的4G 技術(shù)所具備的優(yōu)勢(shì)技術(shù)更為顯著，其市場(chǎng)需求穩(wěn)定性更高，在5G 技術(shù)發(fā)展中，移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的合理化處置，進(jìn)一步提升資源配置的合理性。

1 5G 網(wǎng)絡(luò)下能耗問題概述

在當(dāng)前5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段，產(chǎn)生的能源消耗集中表現(xiàn)在硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)兩個(gè)方面，硬件設(shè)備的主要組成部分便是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)器；軟件系統(tǒng)的主要組成部分則是應(yīng)用程序、軟件程序。以上的眾多因素產(chǎn)生的能源消耗具有一定的差異性，對(duì)于云計(jì)算各個(gè)環(huán)節(jié)的能耗評(píng)估需要保證精準(zhǔn)性和可靠性，在此基礎(chǔ)上方可實(shí)現(xiàn)信息處理效率提升[1]。

與此同時(shí)，5G 網(wǎng)絡(luò)自身的能耗與前期通信技術(shù)相比已經(jīng)大大降低，使用效率卻得到了前所未有的提升，使其廣泛應(yīng)用于我國各個(gè)領(lǐng)域。在5G 通信技術(shù)的使用進(jìn)程中，需要在相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備部署，不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的同時(shí)運(yùn)行勢(shì)必會(huì)造成通信環(huán)境的信號(hào)波動(dòng)問題，增加了云計(jì)算技術(shù)中的能源消耗量。

在相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，要想推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高效、低能耗應(yīng)用需要使用模擬化接口技術(shù)，在特殊環(huán)境下促使5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的信息傳輸和流量密度的提升，與當(dāng)前運(yùn)行的4G 網(wǎng)絡(luò)相比增長(zhǎng)以十幾二十倍的速度變化，能夠有效滿足當(dāng)下移動(dòng)信息傳媒用戶的使用需求，并且對(duì)其能源消耗也可進(jìn)行調(diào)整。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)下云計(jì)算節(jié)能技術(shù)概述

2.1 5G 無線傳輸技術(shù)中節(jié)能手段的積極作用

5G 網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)云計(jì)算產(chǎn)生能耗的主要原因在于技術(shù)本身具備能耗低的特點(diǎn)以及多種高新技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)技術(shù)可以從以下兩個(gè)方面著手進(jìn)行研究：①在5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和推進(jìn)下，誕生了多種類型的新型載波技術(shù)，能夠有效提升云計(jì)算和信息傳遞過程中的效率，為其穩(wěn)定發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；②大規(guī)模MI-MO 技術(shù)的使用更是提升了不同形式波普的使用能力，有效連接信息傳遞終端與網(wǎng)絡(luò)。并且，眾多波形設(shè)計(jì)技術(shù)、編碼技術(shù)、調(diào)控技術(shù)等都能夠增強(qiáng)設(shè)備信息傳遞的能力，降低能源消耗比重。

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

在5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)代領(lǐng)域中，無線網(wǎng)絡(luò)無論是自身應(yīng)用能力還是技術(shù)調(diào)控能力都呈現(xiàn)出明顯發(fā)展趨勢(shì)，比如當(dāng)前比較常見的超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用就可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)空間的密度提升，此種情況大大實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)蜂窩實(shí)用性的提升。而組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)則集中表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的對(duì)等性，基于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息傳遞中缺乏中心點(diǎn)這一“轉(zhuǎn)程”機(jī)構(gòu)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的使用效率和使用重要性也將呈獻(xiàn)出兌等特點(diǎn)，說明每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要在特殊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳遞，具有靈活性和可調(diào)節(jié)性，不會(huì)消耗過高的經(jīng)濟(jì)成本。除此之外還有其他的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在當(dāng)下的信息技術(shù)大背景下都實(shí)現(xiàn)了自身性能的調(diào)節(jié)和改變，實(shí)現(xiàn)了低成本、低能耗、高效率的建設(shè)目標(biāo)。

3 5G 網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)設(shè)施與通信節(jié)能分析

3.1 大規(guī)模MIMO 技術(shù)分析

通信行業(yè)實(shí)現(xiàn)能耗調(diào)整的措施一般而是便是增強(qiáng)產(chǎn)品的服務(wù)能力與水平、擴(kuò)展單位空間的既得利益，其實(shí)施的重要技術(shù)基礎(chǔ)便是增長(zhǎng)頻譜效率。通過對(duì)大規(guī)模MIMO 技術(shù)當(dāng)中多天線多用戶空分方法的應(yīng)用則可使天線頻率自由空間度增大進(jìn)而能夠保證云計(jì)算在多個(gè)移動(dòng)終端設(shè)備中可以同時(shí)利用，實(shí)現(xiàn)用戶之間的快速通信。在多用戶MIMO 信道系統(tǒng)中，需要在發(fā)射天線與單天線用戶間設(shè)置恒包絡(luò)信號(hào)，從而進(jìn)一步提高射頻功率。即便是在相對(duì)復(fù)雜的通信環(huán)境中，針對(duì)固定化的單用戶和天線用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)效性和包容性，建立最佳用戶列陣，為信息傳遞獲取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。并且，這種信息傳遞的方式能夠簡(jiǎn)化傳遞流程，降低信息流轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能源消耗[2]。

3.2 全雙工技術(shù)

這一技術(shù)實(shí)施的主要流程是利用未微處理方式實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備信號(hào)獨(dú)立接受的功能，這一技術(shù)的應(yīng)用能夠增強(qiáng)高頻波普的使用效率。全雙工技術(shù)在我國信息化技術(shù)發(fā)展成熟的大背景下，逐漸成為了5G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的主要發(fā)展。這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的節(jié)能優(yōu)化處理，針對(duì)發(fā)射功率較小的設(shè)備能夠有效提升其運(yùn)行效果，進(jìn)一步縮小云計(jì)算實(shí)施過程中的干擾因素影響。這一目的的實(shí)現(xiàn)也可以借助注銷無線電的方式實(shí)現(xiàn)，利用全雙工技術(shù)能夠有效提升云計(jì)算中信息獲取和傳遞的數(shù)量，保證信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

3.3 濾波器組多載波技術(shù)

5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一個(gè)主要問題便是降低信息傳遞中的影響和干擾因素，提升信息利用效率，波器組多載波技術(shù)是一種高效、節(jié)能的載波技術(shù)之一，能夠保證5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的信息整合計(jì)算效率，且操作方式較為簡(jiǎn)便，得到了眾多行業(yè)的青睞和使用，有效促進(jìn)了高頻波普利用水平。濾波器組多載波技術(shù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要依賴于調(diào)制濾波器設(shè)計(jì)方案、原型設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)，繼而能夠轉(zhuǎn)變?yōu)V波器的長(zhǎng)度參數(shù)，進(jìn)而符合設(shè)備運(yùn)行的整體需求，降低技術(shù)程序運(yùn)行的復(fù)雜程度。

3.4 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

5G 網(wǎng)絡(luò)背景下實(shí)施云計(jì)算技術(shù)，需要依賴于較為復(fù)雜的無線傳輸，為了保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的智能化、信息化水平，需要建立更高標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)組織系統(tǒng)。鑒于此，5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中需要建立性能穩(wěn)定、質(zhì)量高超的自動(dòng)化配置維護(hù)系統(tǒng)，提升網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載均衡、移動(dòng)性的各個(gè)方面的性能。對(duì)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)配置也需要進(jìn)行協(xié)調(diào)性檢驗(yàn)、抗干擾能力檢驗(yàn)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能性。需要注意的一點(diǎn)是，自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還能夠保障網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的功能模塊平滑性，完善職能網(wǎng)絡(luò)中信息傳遞的能力，避免在大規(guī)模、復(fù)雜信息傳遞過程中出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。

4 5G 網(wǎng)絡(luò)下移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的節(jié)能手段

4.1 實(shí)現(xiàn)能耗內(nèi)容的全面性提升

基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)支持具有極強(qiáng)的抽象性和復(fù)雜性，節(jié)能問題的研究需要精準(zhǔn)計(jì)算項(xiàng)目的能源消耗指標(biāo)，保證能源損耗計(jì)算的合理性和準(zhǔn)確性，有利于日后技術(shù)調(diào)整工作的順利進(jìn)行。與此同時(shí)，還需要對(duì)移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)行空間占有預(yù)算、干擾模型建設(shè)預(yù)算等，進(jìn)而為后續(xù)的建模和調(diào)整奠定良好的基礎(chǔ)。

4.2 推動(dòng)能耗評(píng)估合理性提升

為了保證5G 通信技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)全面融合，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中取得良好的使用效果，提升系統(tǒng)整體的科學(xué)性和便捷性，在能源消耗問題上需要進(jìn)一步增強(qiáng)能源消耗評(píng)估指數(shù)的合理性，在保證系統(tǒng)服務(wù)水平穩(wěn)定的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)能源控制。鑒于此，需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行的能源消耗進(jìn)行詳細(xì)的信息處理，對(duì)各項(xiàng)參與目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，保證計(jì)算數(shù)據(jù)與目標(biāo)參數(shù)的吻合[3]。

4.3 對(duì)其他領(lǐng)域進(jìn)行深入研究

通過詳細(xì)的文獻(xiàn)研究能夠看出，在數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、集合數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)我國均具有較為深化的研究，為云計(jì)算技術(shù)下的節(jié)能處理提供了技術(shù)支持。與此同時(shí)，通過對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)涉及到的算法、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等研究能夠奠定網(wǎng)絡(luò)資源選取、任務(wù)調(diào)節(jié)等方面的能耗進(jìn)行優(yōu)化處理，進(jìn)一步降低5G 網(wǎng)絡(luò)下云計(jì)算能源消耗。在5G 網(wǎng)絡(luò)云計(jì)算的背景下能夠?qū)崿F(xiàn)高效、節(jié)能的信息處理。在保證技術(shù)應(yīng)用水平穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，需要不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理、改良和完善硬件系統(tǒng)等。由于5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展處于探索階段，節(jié)能方面的保障措施較為薄弱，因此專業(yè)技術(shù)人員更應(yīng)該提升自身專業(yè)性，在我國通信技術(shù)發(fā)展中提供科學(xué)的技術(shù)幫助與支持。

5 結(jié)束語