摘要：伴随着移动互联网高速发展，无线通信业务的数据量需求急剧增长。在4G时代，人们已经体验到由高速化的无线网络带来的智能化生活，如智能家居、虚拟现实技术和增强现实技术等等，然而这些高新技术迟迟不能普及于生活的原因归咎于网络问题，如网络延迟相对较高、传输速度较低、安全性相对较低等网络问题。第五代通信技术的研发从这些角度出发，发展了无线网络的各项技术，在速率、延时、密度等方面，5G技术都远远超过现有的4G技术，并有望成功应用于云计算、物联网、无人驾驶等领域，构建一个高速高效率的互联互通世界。
关键词：5G网络；移动云计算；节能；措施
1 5G简介
5G是移动无线技术的下一个重要发展。ITU于2015年正式将“IMT-2020”确定为5G的法定名称，并提出了5G的相关性能要求，即热点区域支持多达20Gbit/s的峰值数据速率；广域覆盖场景可以获得100Mbit/s的用户体验数据速率；频谱效率将比4G提高三倍；能耗不高于现在部署的4G网络能耗；实现1ms的空中下载延迟；在高速铁路场景下支持高达500km/h的移动性，同时确保服务质量可以接受；支持高达106/km2的连接密度。ITU还定义了5G的三大主要应用场景：增强型移动宽带（eMBB）、大规模物联网（mMTC）及超高可靠低时延通信（uR-LLC）。
eMBB：移动宽带强调的是以人为中心接入多媒体内容、业务和数据的应用场景。增强移动宽带应用场景将在现有移动宽带的基础上带来新的应用领域，同时也会进一步改善性能，提高无隙的用户体验。eMBB主要有2个应用场景，分别为热点地区和广域覆盖。热点地区的特点为用户密度大、移动速度低、产生的业务多，用户的数据传输速率高；广域覆盖的特点为无隙覆盖、中到高移动性、数据传输速率要求低于热点地区。
mMTC：大规模物联网，顾名思义，即有海量设备同时接入网络。这些设备进行数据传输时主要以上行为主，且每台设备一次传输的数据量很小。
uRLLC：该场景对吞吐量、时延、可用性等能力有严格的要求。典型例子包括：通过无线通信系统控制工业制造或生产过程、远程医疗、智能电网的自动配电、传输安全等。
2 5G网络下移动云计算的组成及耗能问题
了解5G网络下移动云计算耗能问题之前，首先需要了解移动云计算的结构。移动云计算的组成与PC端的云技术组成相似，但是增加了部分内容，移动云计算架构主要包括三个部分：云服务中心，网络设施及通信，移动设备，其中网络设施及通信主要是各种信号塔，而移动设备端包括无线网络WLAN、卫星网络、车载网络、4G或5G的手机等等。在已有的研究中，通常是对这三个部分的能耗以及节能措施和方法进行探究。在5G网络背景下，移动云计算技术的能耗问题将面对新的机遇和挑战。第一，对网络设施及通信的影响，5G网络本身的技术改革就具备能耗低的特点，将5G网络运用移动云计算中可以降低能量消耗。第二，移动云计算的无线网络服务模式可以通过5G网络的高性能技术发生变化，发展成为以分散式云服务主导模式为主的多种新模式。第三，对移动设备任务迁移的增强。5G网络使得蜂窝网和局域网共同发展，让移动设备的WIFI资源更加稳定便捷。第四，丰富了云服务中心网络资源的供应和获取的方式。5G网络可以使云服务中心的承载量减少，将大部分的承载量转移到基站或者微云等其他设备上，能够有效降低云服务中心的耗能。
3 5G网络下移动云计算的节能技术与措施
网络设施的完善保障了移动设备以及数据中心的通信。移动云计算的耗能问题是一个棘手问题，首先既要在硬件方面下功夫，还要保证软件设施没有后顾之忧，之后才能考虑节能方面的问题。提高无线网络传输技术，改善网络环境，这样通信效率才能得到提升，对于降低能耗有着积极的帮助。
3.1 MIMO技术
电信产业为了增加经济效益，使利益最大化，实现MIMO技术就至关重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以利用成熟的天线技术，提高传输的效率，增加天线的频谱效率；为保障基站之间能有效率的迅速通信，基站也要建立多个移动终端，以确保能够为通信技术提供媒介，这样用户与基站之间的通信效率会得到更好的保障，也能得到更多的经济效益。同一时间里，在复杂的通信环境中，固定约束天线网络非常重要，这种方式简单易操作，能最大化增大通信效果，并且大大降低了能耗。
3.2双干扰技术
双工技术是一种干扰技术，对于信号的独自接收与传送都比较灵活，可拓宽频率带，双工技术为通信技术的发展提供基础，在5G的发展背景下极为重要。双工技术可提高网络性能品质，无线网络通信系统在增益方面使用这种设计，以获得更高的效率。
3.3多效滤波器技术
5G网络中，除了一些处理噪音防止干扰的技术外，还有一些提高频谱效率的方法，比如FBMC技术，这是一种滤波器多载波技术，其原理简单操作方便并且计算效率极高，成为当代比较被看好的技术，得到了广泛的应用。FBMC技术主要是通过调整滤波器来改变频率降低难度。5G时代推动了FBMC技术的发展，二者相辅相成，既满足了理论要求也满足了系统功能性要求。
3.4网络无线传输技术
5G网络技术是网络技术的又一创新，无线网络的构建与传输都是高度智能化的，这就要求网络必须有自组织方式。自动配置和维护网络系统，同时还要改善各方面的性能、优化干扰设计，适应业务环境与市场经济，保障移动业务的同时也要实现智能化无线网络对话，这样才能应付复杂的网络化大环境。保障移动性、高效率性和稳定性。
4 5G网络下移动云计算节能措施
4.1网络设施及通信技术提升
对于移动云计算的节能工作必须要从实际出发，在移动云计算构架的基础上，结合5G网路背景下带来的优势技术，针对每个部分实施相应的、有效的节能措施才能有效的实现移动云计算节能。对于网络设施及通信部分来说，主要从两个方面降低能耗，一方面是应用5G网络背景下的新技术，提升移动无线技术，另一方面更新网络服务模式，根据实际情况以及显示需求，针对不同目标客户设计不同云计算网络服务模式，一般来说，密集型的云计算网络服务模式能更有效的降低能耗。
4.2升级移动设备
对于移动设备的部分，首先需要提高移动设备的配置，为5G网络的应用提供硬件保证，其次要提高移动任务迁移的效率，结合5G网络背景下发展的新技术，设计降低能耗的优化方案。
4.3云服务中心
虽然5G网络技术不能直接提升云数据中心的节能效率，但是使用5G网络技术中的新技术可以影响用户与数据中心交互模式等中间环节，间接降低云服务中心的能耗。
结束语：总而言之，互联网时代移动云计算技术发展前景非常广阔，未来的发展方向是绿色低能耗。5G时代的到来给移动云技术提供了发展的大前提，5G技术与云计算的结合使互联网时代空前繁荣，而实现节能环保则是为发展做好了后勤保障工作。
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论文作者:王大军1,寿增2,薛晓明3,李金凯4
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
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