方 芳，阮章靜，任文璋，吳泰然，趙貝貝

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

0 引 言

在新時(shí)期的背景下，信息化的發(fā)展能夠?yàn)槿藗兊纳顜砀蟮谋憷?shù)據(jù)量龐大是大數(shù)據(jù)時(shí)代的主要表現(xiàn)之一，如何在提升大數(shù)據(jù)應(yīng)用質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)行綠色通信系統(tǒng)的構(gòu)建成為研究中的重點(diǎn)內(nèi)容。為了滿足社會(huì)科學(xué)長遠(yuǎn)發(fā)展的需求，需要探究綠色通信策略，降低資源浪費(fèi)。

1 5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)綠色通信關(guān)鍵技術(shù)研究重要性

5G技術(shù)是現(xiàn)階段國際范圍內(nèi)研究的最為重要的技術(shù)之一，人們對(duì)于其的要求也發(fā)生較大的變化，要求5G技術(shù)的傳遞速度需要到達(dá)4G技術(shù)的10倍左右，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。而5G技術(shù)的發(fā)展也更加符合現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求，能夠更好的配合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求，高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，減少用戶出現(xiàn)卡頓、延遲等情況，解決現(xiàn)階段民眾在網(wǎng)絡(luò)使用過程中遭遇的問題。除此之外，5G技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，也能夠?yàn)楹罄m(xù)5G自動(dòng)駕駛汽車等領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)我國朝著更加現(xiàn)代化的方向發(fā)展。5G技術(shù)在提供人們生活便利的同時(shí)，也需要關(guān)注5G技術(shù)所造成的能源消耗問題。

新時(shí)期發(fā)展背景下，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信受到人們的廣泛關(guān)注。通信行業(yè)每年的電力消耗在300億kW·h左右，且呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)，在這個(gè)過程中所造成的資源浪費(fèi)情況與環(huán)境污染情況較為嚴(yán)重[1]。因此，新時(shí)期背景下，移動(dòng)通信企業(yè)需要了解可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際意義，以節(jié)能減排作為發(fā)展中的重點(diǎn)工程，為移動(dòng)通信的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)綠色通信發(fā)展現(xiàn)狀研究

5G的發(fā)展依托于基站的建設(shè)，而基站數(shù)量增多則意味著對(duì)于電力的需求在不斷提升。根據(jù)現(xiàn)階段中國鐵塔所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，5G在實(shí)際應(yīng)用中選擇的頻率更高，需要的基站數(shù)量是傳統(tǒng)4G的2～3倍，而其需要耗費(fèi)的成本則是原有4G基站耗電量的6～12倍[2]。種情況的產(chǎn)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(yuǎn)發(fā)展。5G在實(shí)際發(fā)展中需要耗費(fèi)的電量遠(yuǎn)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(duì)環(huán)境等方面產(chǎn)生影響，故而，針對(duì)其進(jìn)行節(jié)能研究也成為現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

而從其節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，5G通信技術(shù)在實(shí)際發(fā)展的過程中所采取的主要技術(shù)為新波形技術(shù)、大規(guī)模MIMO技術(shù)等，這些技術(shù)的使用能夠在較大程度上提升網(wǎng)絡(luò)的整體應(yīng)用效果，但是也在一定程度上造成5G網(wǎng)絡(luò)消耗較大的問題。例如，5G技術(shù)在實(shí)際應(yīng)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(shù)節(jié)能研究實(shí)際情況來看，在新時(shí)期的背景之下，我國更加傾向于利用增加寬帶，進(jìn)行5G技術(shù)研究突破，進(jìn)行內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等策略，提升網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用質(zhì)量，減少設(shè)備的數(shù)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

3 關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究

5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)綠色通信發(fā)展中需要注重技術(shù)方面的創(chuàng)新與發(fā)展，為通信行業(yè)綠色發(fā)展奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提升通信行業(yè)整體質(zhì)量與效率。

3.1 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

從網(wǎng)絡(luò)自身發(fā)展實(shí)際情況出發(fā)，相關(guān)單位在發(fā)展中需要處理的數(shù)據(jù)量也變得極為龐大，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、財(cái)力以及人力才能夠保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行[5]。在實(shí)際發(fā)展中建設(shè)相應(yīng)的自組織網(wǎng)絡(luò)，利用智能化的技術(shù)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行過程中的各項(xiàng)工作進(jìn)行監(jiān)督與管理，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)解決，進(jìn)而讓系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定。與此同時(shí)自組織網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也能夠極大程度上降低5G通信技術(shù)的發(fā)展成本，減少其發(fā)展所造成的浪費(fèi)或污染問題[6]。而自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中最為關(guān)鍵的技術(shù)為自配置技術(shù)以及自由化技術(shù)。自配置技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中能夠具有一定的自主性，比如說，要求網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中能夠具有自動(dòng)下載，傳輸與自建立，自動(dòng)資產(chǎn)信息，自動(dòng)鄰區(qū)配置，PCI自動(dòng)分配等方面的技術(shù)，這些技術(shù)的使用能夠在較大程度上提升網(wǎng)絡(luò)使用的穩(wěn)定性。而自優(yōu)化技術(shù)則要求系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中能夠?qū)崟r(shí)的針對(duì)周邊的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，按照實(shí)際情況進(jìn)行干擾控制、切換優(yōu)化、接入優(yōu)化等方面的工作，為通信技術(shù)的高效使用奠定技術(shù)。

3.2 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

從社會(huì)發(fā)展實(shí)際情況來看，城市在實(shí)際發(fā)展中人口密集、技術(shù)密集，人們對(duì)于5G通信技術(shù)的需求更高。通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的優(yōu)化，使得網(wǎng)絡(luò)能夠滿足大量用戶的實(shí)際需求[7]。面對(duì)這種情況，主要是將超密集網(wǎng)絡(luò)與Small Cell聯(lián)合在一起進(jìn)行異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。而從圖1所展示的內(nèi)容來看，超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際發(fā)展中是以核心網(wǎng)絡(luò)作為中心，核心網(wǎng)絡(luò)連接不同的基站。在各地基站的基礎(chǔ)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(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)是能夠在更少設(shè)備的基礎(chǔ)上讓更多的民眾能夠使用網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)效率的最大化。

圖1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.3 編碼技術(shù)

從現(xiàn)階段我國5G通信技術(shù)研究實(shí)際情況來看，傳統(tǒng)LTE-A系統(tǒng)中的Pico通信控制指令能夠?qū)崿F(xiàn)多接口控制面板之間的協(xié)議傳輸。而伴隨5G技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，社會(huì)也在不斷發(fā)生變化，技術(shù)在創(chuàng)新，理念在創(chuàng)新，5G技術(shù)所面臨的環(huán)境更加復(fù)雜多變。在這種情況下，要求編碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化與改進(jìn)?，F(xiàn)階段，我國5G通信技術(shù)在實(shí)際發(fā)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(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)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(shù)實(shí)際發(fā)展中，編碼技術(shù)應(yīng)用最為主要的目的是更準(zhǔn)確地進(jìn)行信號(hào)傳遞，保證信息高效傳輸，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 5G通信技術(shù)信源編碼

3.4 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

在5G技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求量以及對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求在不斷提升，網(wǎng)絡(luò)流量的使用呈現(xiàn)出一種爆炸式的增長趨勢(shì)[8]。面對(duì)這種情況，要求對(duì)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更為深入的研究，對(duì)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，建設(shè)智能虛擬網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，代理服務(wù)器能夠按照實(shí)際情況就近進(jìn)行寬帶的連接，提升網(wǎng)絡(luò)整體質(zhì)量，為用戶帶來更好的應(yīng)用體驗(yàn)[9]。從內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建實(shí)際情況出發(fā)，其技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)在與四個(gè)方面。第一，內(nèi)容路由技術(shù)。主要是由CDN負(fù)載均衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。第二，內(nèi)容分發(fā)技術(shù)。朱啊喲是由PUSH技術(shù)以及PULL技術(shù)實(shí)現(xiàn)。第三，內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)。分為兩個(gè)組成部分，第1部分為內(nèi)容源的儲(chǔ)存，主要采取NAS或者是SON儲(chǔ)存架構(gòu)。一個(gè)是內(nèi)容在cache節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)存,對(duì)于儲(chǔ)存量、多文件吞吐率以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性有著較高的要求。第四，內(nèi)容管理技術(shù)。簡單的來說就是涵蓋了從內(nèi)容出發(fā)的發(fā)布，注入，分發(fā)，調(diào)整傳遞等一系列的過程，而管理的內(nèi)容主要指的是進(jìn)入Cache點(diǎn)后的內(nèi)容管理，也被稱為本地管理。

3.5 技術(shù)研究展望

綜上所述，針對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)能夠使5G網(wǎng)絡(luò)滿足現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求。在后續(xù)的研究中，需要將研究的重點(diǎn)放在提升5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效率和降低網(wǎng)絡(luò)消耗成本兩個(gè)方面。貫徹綠色發(fā)展的理念，不斷進(jìn)行技術(shù)方面的創(chuàng)新與優(yōu)化，利用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)最大程度上減少系統(tǒng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的能源消耗，提升其應(yīng)用價(jià)值[10]。除此之外，也需要將大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于5G技術(shù)的發(fā)展之中，通過大數(shù)據(jù)分析更為清晰地展示我國不同地域?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)發(fā)展的實(shí)際需求，進(jìn)而制定更合理的基站建設(shè)策略，減少不必要的資源流失，合理進(jìn)行資源分配，提升資源的使用效率與質(zhì)量。此外，還需要重視5G技術(shù)人員的培養(yǎng)工作，利用激勵(lì)制度等多項(xiàng)制度鼓勵(lì)技術(shù)人員更多地參與到研究工作之中。

4 結(jié) 論

總而言之，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是我國現(xiàn)階段發(fā)展重要的基礎(chǔ)，影響整體發(fā)展質(zhì)量。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展能夠帶動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，提升行業(yè)活力與創(chuàng)新力。5G通信技術(shù)則是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，本研究從5G通信技術(shù)發(fā)展入手，分析現(xiàn)階段5G在發(fā)展中面臨的能源消耗巨大的問題。從技術(shù)改進(jìn)角度出發(fā)，利用多種技術(shù)對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的優(yōu)化與調(diào)整，使得5G技術(shù)的發(fā)展更加符合現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展需求，在節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上提升其發(fā)展的整體質(zhì)量。