5G移动网络绿色通信关键技术及应用研究

方 芳，阮章静，任文璋，吴泰然，赵贝贝

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

0 引 言

在新时期的背景下，信息化的发展能够为人们的生活带来更大的便利。数据量庞大是大数据时代的主要表现之一，如何在提升大数据应用质量的同时进行绿色通信系统的构建成为研究中的重点内容。为了满足社会科学长远发展的需求，需要探究绿色通信策略，降低资源浪费。

1 5G移动网络绿色通信关键技术研究重要性

5G技术是现阶段国际范围内研究的最为重要的技术之一，人们对于其的要求也发生较大的变化，要求5G技术的传递速度需要到达4G技术的10倍左右，为用户提供更为优质的服务。而5G技术的发展也更加符合现阶段社会发展的实际需求，能够更好的配合物联网的发展需求，高效的进行数据的传递，减少用户出现卡顿、延迟等情况，解决现阶段民众在网络使用过程中遭遇的问题。除此之外，5G技术的继续发展，也能够为后续5G自动驾驶汽车等领域的发展奠定基础，促进我国朝着更加现代化的方向发展。5G技术在提供人们生活便利的同时，也需要关注5G技术所造成的能源消耗问题。

新时期发展背景下，5G移动网络通信受到人们的广泛关注。通信行业每年的电力消耗在300亿kW·h左右，且呈现出逐年上升的趋势，在这个过程中所造成的资源浪费情况与环境污染情况较为严重[1]。因此，新时期背景下，移动通信企业需要了解可持续发展的实际意义，以节能减排作为发展中的重点工程，为移动通信的长远发展奠定基础。

2 5G移动网络绿色通信发展现状研究

5G的发展依托于基站的建设，而基站数量增多则意味着对于电力的需求在不断提升。根据现阶段中国铁塔所统计的数据，5G在实际应用中选择的频率更高，需要的基站数量是传统4G的2～3倍，而其需要耗费的成本则是原有4G基站耗电量的6～12倍[2]。种情况的产生也直接造成我国能源能消耗逐渐的上升，简介造成我国二氧化碳总排放量的提升，不利与我国的长远发展。5G在实际发展中需要耗费的电量远高于4G，而电量消耗的增大则在一定程度上以为的能源的大量消耗，间接对环境等方面产生影响，故而，针对其进行节能研究也成为现阶段研究的重点内容。

而从其节能技术发展现状来看，5G通信技术在实际发展的过程中所采取的主要技术为新波形技术、大规模MIMO技术等，这些技术的使用能够在较大程度上提升网络的整体应用效果，但是也在一定程度上造成5G网络消耗较大的问题。例如，5G技术在实际应用中需要使用RNA无线接入，这种接入方式消耗的功率占基站整体功率的40%～70%[3,4]。而从5G通信技术节能研究实际情况来看，在新时期的背景之下，我国更加倾向于利用增加宽带，进行5G技术研究突破，进行内容分发网络设计等策略，提升网络的应用质量，减少设备的数量，进而实现节能的目的。

3 关键技术的应用研究

5G移动网络绿色通信发展中需要注重技术方面的创新与发展，为通信行业绿色发展奠定更为坚实的基础，提升通信行业整体质量与效率。

3.1 自组织网络技术

从网络自身发展实际情况出发，相关单位在发展中需要处理的数据量也变得极为庞大，需要耗费大量的时间、财力以及人力才能够保证网络系统的正常运行[5]。在实际发展中建设相应的自组织网络，利用智能化的技术对互联网运行过程中的各项工作进行监督与管理，在发现问题时能够及时解决，进而让系统的运行更加稳定。与此同时自组织网络的建设也能够极大程度上降低5G通信技术的发展成本，减少其发展所造成的浪费或污染问题[6]。而自组织网络技术在实际应用中最为关键的技术为自配置技术以及自由化技术。自配置技术要求网络在实际应用中能够具有一定的自主性，比如说，要求网络在实际应用中能够具有自动下载，传输与自建立，自动资产信息，自动邻区配置，PCI自动分配等方面的技术，这些技术的使用能够在较大程度上提升网络使用的稳定性。而自优化技术则要求系统在实际应用过程中能够实时的针对周边的网络性能进行数据的收集，并进行数据的收集，按照实际情况进行干扰控制、切换优化、接入优化等方面的工作，为通信技术的高效使用奠定技术。

3.2 超密集异构网络技术

从社会发展实际情况来看，城市在实际发展中人口密集、技术密集，人们对于5G通信技术的需求更高。通过建设网络站点的优化，使得网络能够满足大量用户的实际需求[7]。面对这种情况，主要是将超密集网络与Small Cell联合在一起进行异构网络的构建。而从图1所展示的内容来看，超密集异构网络在实际发展中是以核心网络作为中心，核心网络连接不同的基站。在各地基站的基础上，还存在大量的小基站。小基站则是与民众所使用的WiFi等联系在一起，实现人们对于网络的实际需求。超密集异构网络的发展目标是能够在更少设备的基础上让更多的民众能够使用网络，同时保证网络运行稳定性，实现网络效率的最大化。

图1 超密集异构网络结构

3.3 编码技术

从现阶段我国5G通信技术研究实际情况来看，传统LTE-A系统中的Pico通信控制指令能够实现多接口控制面板之间的协议传输。而伴随5G技术的进一步发展与完善，社会也在不断发生变化，技术在创新，理念在创新，5G技术所面临的环境更加复杂多变。在这种情况下，要求编码技术能够实现进一步的优化与改进。现阶段，我国5G通信技术在实际发展过程中信源编码最为主要的目的是将原本的模拟的信号转化为数字信号进行传输，编码是决定信息传输可靠性的最为主要的因素。在5G技术实际发展中，编码技术应用最为主要的目的是更准确地进行信号传递，保证信息高效传输，其结构如图2所示。

图2 5G通信技术信源编码

3.4 内容分发网络

在5G技术不断发展的情况下，人们对于网络的需求量以及对于网络的质量要求在不断提升，网络流量的使用呈现出一种爆炸式的增长趋势[8]。面对这种情况，要求对内容分发网络进行更为深入的研究，对传统的网络进行优化与改进，建设智能虚拟网络。在网络使用环境发生变化时，代理服务器能够按照实际情况就近进行宽带的连接，提升网络整体质量，为用户带来更好的应用体验[9]。从内容分发网络构建实际情况出发，其技术在实际应用中的关键技术在与四个方面。第一，内容路由技术。主要是由CDN负载均衡系统实现。第二，内容分发技术。朱啊哟是由PUSH技术以及PULL技术实现。第三，内容存储技术。分为两个组成部分，第1部分为内容源的储存，主要采取NAS或者是SON储存架构。一个是内容在cache节点的储存,对于储存量、多文件吞吐率以及系统运行的稳定性与可靠性有着较高的要求。第四，内容管理技术。简单的来说就是涵盖了从内容出发的发布，注入，分发，调整传递等一系列的过程，而管理的内容主要指的是进入Cache点后的内容管理，也被称为本地管理。

3.5 技术研究展望

综上所述，针对相关技术进行优化与改进能够使5G网络满足现阶段社会发展的实际需求。在后续的研究中，需要将研究的重点放在提升5G网络应用效率和降低网络消耗成本两个方面。贯彻绿色发展的理念，不断进行技术方面的创新与优化，利用技术的优势最大程度上减少系统运行过程中所产生的能源消耗，提升其应用价值[10]。除此之外，也需要将大数据的优势应用于5G技术的发展之中，通过大数据分析更为清晰地展示我国不同地域对于网络发展的实际需求，进而制定更合理的基站建设策略，减少不必要的资源流失，合理进行资源分配，提升资源的使用效率与质量。此外，还需要重视5G技术人员的培养工作，利用激励制度等多项制度鼓励技术人员更多地参与到研究工作之中。

4 结 论

总而言之，互联网技术是我国现阶段发展重要的基础，影响整体发展质量。互联网技术的发展能够带动其他技术的发展，提升行业活力与创新力。5G通信技术则是互联网发展的基础，本研究从5G通信技术发展入手，分析现阶段5G在发展中面临的能源消耗巨大的问题。从技术改进角度出发，利用多种技术对5G技术进行统一的优化与调整，使得5G技术的发展更加符合现阶段社会发展需求，在节能环保的基础上提升其发展的整体质量。