5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)云計(jì)算發(fā)展的影響探討

摘要：在商用5G逐漸普及后，智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)通信設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)都實(shí)現(xiàn)了5G升級(jí)，并帶動(dòng)了社會(huì)生活與生產(chǎn)方式等方面的變革。與此同時(shí)，隨著5G時(shí)代萬(wàn)物互聯(lián)的到來(lái)，云計(jì)算平臺(tái)、移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)共同構(gòu)成了云計(jì)算核心架構(gòu)，在未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，智能手機(jī)等移動(dòng)終端將會(huì)在云技術(shù)的支持下進(jìn)一步提升信息交換與資源調(diào)配效率，提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信效果。文章對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的云計(jì)算發(fā)展與運(yùn)用展開(kāi)了探討。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)；云計(jì)算；通信網(wǎng)絡(luò)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.056

中圖分類(lèi)號(hào)：TN 929.53，TP 393.0" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-0-03

Discussion on the Influence of 5G Network on the Development of Cloud Computing

SU Jing

（China Mobile Group Jiangsu Co.， Ltd.， Nanjing 210029， China）

Abstract： After the gradual popularization of commercial 5G， the communication networks of mobile communication devices such as smartphones and tablets have all achieved 5G upgrading， which has led to changes in social life and production methods. At the same time， with the arrival of the \"Internet of Everything\" in the 5G era， cloud computing platform， mobile wireless communication network and the Internet together constitute the core architecture of cloud computing. In the future 5G network environment， smart phones and other mobile terminals will further improve the efficiency of information exchange and resource allocation and improve the wireless network communication effect with the support of cloud technology. This paper discusses the development and application of cloud computing in the 5G network era.

Key words： 5G network; cloud computing; communication network

在云計(jì)算技術(shù)中，涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)，其中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在云計(jì)算中有著重要作用，網(wǎng)絡(luò)框架決定了云計(jì)算技術(shù)的性能、可靠性與拓展性。在5G時(shí)代背景下，網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)了高帶寬、高穩(wěn)定性、超低延遲通信以及大連接的特征，這使得5G通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)更加分散，實(shí)現(xiàn)去中心化。在此背景下，網(wǎng)絡(luò)邊緣需要部署小型數(shù)據(jù)中心，響應(yīng)本地化終端請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)高帶寬與超低延遲等功能。因此，在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)將會(huì)向邊緣化方向發(fā)展。

1" 5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述

過(guò)去的4代通信技術(shù)采用的都是單一技術(shù)，而5G通信技術(shù)結(jié)合了前4代通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，5G網(wǎng)絡(luò)頻譜利用率高，使得5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有著更加廣闊的覆蓋范圍，傳輸效率、信息安全都得到了顯著的提高，完全填補(bǔ)了過(guò)去4代移動(dòng)通信技術(shù)中的缺陷[1]。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)極大地減少了用戶在使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)的通信延遲，為人們帶來(lái)了更加優(yōu)質(zhì)高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及將會(huì)對(duì)我國(guó)的通信效率起到極大的提升作用，對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有著積極意義。5G網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)應(yīng)用于兩個(gè)通信渠道中，當(dāng)處于同一通信渠道中時(shí)，既能發(fā)送信號(hào)也能接收信號(hào)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，5G網(wǎng)絡(luò)在宏基站外部布置了密集的天線，進(jìn)一步拓展了戶外的活動(dòng)空間。此外還可以通過(guò)增加中繼節(jié)點(diǎn)，減少基站與終端的距離，從而節(jié)約能耗。在信號(hào)傳輸上，5G技術(shù)在多天線的輔助下實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，極大地提升了信號(hào)傳輸性能，并節(jié)省大量能源。在設(shè)備之間的直接通信上，5G技術(shù)可做到不需要通信載體，即可在各個(gè)通信設(shè)備之間直接進(jìn)行通信。利用5G技術(shù)能夠使通信設(shè)備直接進(jìn)行通信，為人們的生活提供便利，并改善通信質(zhì)量與通信效率。

2" 云計(jì)算概述

云計(jì)算基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與處理，并將其集成為若干個(gè)小程序，在服務(wù)器上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解析這些小程序，向用戶反饋所得結(jié)果，從而達(dá)到用戶的目標(biāo)需求[2]。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)于信息獲取的質(zhì)量要求與速度要求不斷提高，早期的云計(jì)算技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種分布式的計(jì)算方式，在服務(wù)器中分發(fā)不同的計(jì)算任務(wù)，將各個(gè)計(jì)算結(jié)果集成到一起。基于5G技術(shù)的云計(jì)算技術(shù)，主要有以下幾方面特征：一是移動(dòng)云計(jì)算具有更好的便捷性與高效性。移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)在使用上更加靈活，并且能夠根據(jù)不同用戶的需求提供相應(yīng)服務(wù)，依靠5G技術(shù)，用戶能夠迅速地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與儲(chǔ)存，解決了以往儲(chǔ)存空間的約束性，并且移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶資源共享。二是能夠提供有針對(duì)性的服務(wù)內(nèi)容，在5G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代背景下，用戶對(duì)信息服務(wù)內(nèi)容的要求呈現(xiàn)出多樣化特征，移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)也要相應(yīng)地開(kāi)發(fā)個(gè)性化的服務(wù)內(nèi)容，擴(kuò)展云計(jì)算的服務(wù)范圍。在云計(jì)算環(huán)境中應(yīng)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，能夠進(jìn)一步提高云計(jì)算的工作效率，為用戶提供更加便捷的服務(wù)。三是信息處理量進(jìn)一步提升。盡管當(dāng)前智能化設(shè)備已經(jīng)具有非常強(qiáng)大的CPU性能，但是在使用智能手機(jī)進(jìn)行信息處理時(shí)，還存在著一定的局限性。而云計(jì)算填補(bǔ)了智能手機(jī)的這一缺陷，提升了數(shù)據(jù)處理效率以及數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)能夠充分利用5G網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，在短時(shí)間內(nèi)完成大量的數(shù)據(jù)計(jì)算任務(wù)。

云計(jì)算技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)問(wèn)世后，信息技術(shù)領(lǐng)域的又一項(xiàng)技術(shù)革新。云計(jì)算技術(shù)的拓展性能夠滿足用戶的多樣化需求，為用戶帶來(lái)良好的使用體驗(yàn)。云計(jì)算技術(shù)能夠同時(shí)協(xié)調(diào)多臺(tái)計(jì)算機(jī)，使用戶可以從網(wǎng)絡(luò)中獲取自己所需要的數(shù)據(jù)資源，并打破了時(shí)間與空間的限制。伴隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，人們的生活質(zhì)量得到大大改善，對(duì)于信息傳輸與處理能力也有了更多的需求，這使得云計(jì)算技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展背景下，對(duì)云計(jì)算技術(shù)也提出了更高的要求，在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下，云計(jì)算將會(huì)成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

3" 5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)云計(jì)算的影響

3.1 可靠性提高

相較于過(guò)去的移動(dòng)通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)在信號(hào)傳輸過(guò)程中的延遲得到了明顯的降低，平均延遲水平能夠保持在1 ms左右，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境十分穩(wěn)定。5G技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中增添強(qiáng)大的計(jì)算與儲(chǔ)存設(shè)備，為用戶帶來(lái)更加多樣性的服務(wù)[3]。在一些具有較高延遲性要求的場(chǎng)景中，能夠提供有效的技術(shù)支持，如自動(dòng)駕駛服務(wù)與遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等。以往的4G網(wǎng)絡(luò)在信息傳輸過(guò)程中延遲明顯，在這種網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，使用云計(jì)算技術(shù)，不僅無(wú)法取得良好的效果，甚至?xí)霈F(xiàn)意料外的狀況。而伴隨著5G技術(shù)的正式商用，云計(jì)算技術(shù)今后在此類(lèi)具有較高可靠性要求的應(yīng)用服務(wù)方面會(huì)有更大的發(fā)展空間。

3.2 邊緣計(jì)算

從目前的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面來(lái)看，用戶與應(yīng)用App正處于去中心化的關(guān)鍵時(shí)期。各類(lèi)應(yīng)用App在用戶入口上的去中心化設(shè)計(jì)，能夠拓展應(yīng)用的用戶范圍，并改變用戶的交流方式。電商的去中心化能夠滿足用戶的個(gè)性化要求，幫助用戶解決購(gòu)物選擇難的問(wèn)題，減少購(gòu)物所需的時(shí)間，同時(shí)也能夠減少電商的中間環(huán)節(jié)，提升運(yùn)營(yíng)效率。在旅游行業(yè)中去中心化，即旅游行業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)化趨勢(shì)，構(gòu)建去中心化的旅游服務(wù)生態(tài)體系，推動(dòng)旅游數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程。在此過(guò)程中不僅能為用戶帶來(lái)便捷，同時(shí)也能夠節(jié)省中小型旅游企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。通過(guò)以上分析，在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，完成用戶的去中心化，則意味著數(shù)據(jù)也要進(jìn)行相應(yīng)的去中心化處理，網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存運(yùn)算方式也要進(jìn)行去中心化的變革，由此便出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)的去中心化，這是云計(jì)算架構(gòu)向邊緣計(jì)算的發(fā)展過(guò)程[4]。

邊緣計(jì)算是一種新型的技術(shù)，它將會(huì)成為未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要方向之一，因?yàn)樗軌蚪鉀Q當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)面臨的諸多問(wèn)題，如流量瓶頸、能耗瓶頸等，并且能提供更好的服務(wù)質(zhì)量。邊緣計(jì)算是將MEC融入到5G網(wǎng)絡(luò)框架中，多接入邊緣計(jì)算與傳統(tǒng)的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)相比，能夠提升用戶體驗(yàn)、節(jié)約帶寬資源，同時(shí)其規(guī)模與數(shù)量都會(huì)明顯上升，具體表現(xiàn)為快速地加載各種應(yīng)用與服務(wù)，為用戶帶來(lái)更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。邊緣計(jì)算對(duì)傳輸速度與延遲要求較高，通過(guò)將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源向邊緣設(shè)備分配，使其能夠滿足更大流量需求以及更高的服務(wù)質(zhì)量要求，這樣不僅可以應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)層提出的新挑戰(zhàn)，還能提高網(wǎng)絡(luò)利用率。除此之外，將計(jì)算能力下沉到移動(dòng)邊緣節(jié)點(diǎn)，提供第三方應(yīng)用集成，增加移動(dòng)邊緣入口服務(wù)，創(chuàng)新空間開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可使用戶能夠根據(jù)自己的需要進(jìn)行定制，提升工作效率與經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 云儲(chǔ)存

云儲(chǔ)存即線上存儲(chǔ)方式，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是將用戶的數(shù)據(jù)保存到多個(gè)虛擬服務(wù)器中，虛擬服務(wù)器一般是由第三方托管，而并非專(zhuān)屬服務(wù)器。用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)這些服務(wù)器就能夠得到所需的數(shù)據(jù)服務(wù)。第三方托管公司往往經(jīng)營(yíng)著龐大的數(shù)據(jù)中心，通過(guò)出售或租賃的方式為用戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。在云計(jì)算中數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的主要形式為虛擬機(jī)，數(shù)據(jù)中心的營(yíng)運(yùn)商按照用戶需求，在后端存儲(chǔ)虛擬化資源，并將其以虛擬儲(chǔ)存池的方式提供給用戶，用戶能夠?qū)⒆约旱臄?shù)據(jù)資源存儲(chǔ)到資源池中。由于云儲(chǔ)存自身存在著海量的計(jì)算處理業(yè)務(wù)，并面臨較高的安全性問(wèn)題，因此云儲(chǔ)存一般會(huì)放置在多個(gè)物理位置不同的服務(wù)器主機(jī)中，如何對(duì)海量的異構(gòu)資源進(jìn)行高效的維護(hù)與管理是目前云計(jì)算領(lǐng)域中需要解決的一項(xiàng)主要問(wèn)題。真正意義上的云儲(chǔ)存系統(tǒng)是分布在多個(gè)區(qū)域，遍布全國(guó)甚至世界各個(gè)角落的公共應(yīng)用系統(tǒng)，因此需要強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境作為支撐。5G網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)世，憑借其高效、穩(wěn)定、安全的性能，為云儲(chǔ)存提供了有效的保障[5]。利用5G網(wǎng)絡(luò)，云儲(chǔ)存技術(shù)可以對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速上傳與下載，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全保障。未來(lái)云儲(chǔ)存勢(shì)必會(huì)替代傳統(tǒng)的物理儲(chǔ)存，成為主流的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式。

3.4 萬(wàn)物互聯(lián)

在互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模連接中，包含了大范圍機(jī)器通信，這對(duì)于云計(jì)算的性能來(lái)說(shuō)會(huì)產(chǎn)生較大的影響。眾所周知，5G網(wǎng)絡(luò)具有一項(xiàng)明顯的優(yōu)勢(shì)，即連接數(shù)量可達(dá)到每平方千米200萬(wàn)個(gè)，而傳統(tǒng)的通信技術(shù)受到技術(shù)上限的制約，無(wú)法支持如此龐大的連接量。今后互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將必然向萬(wàn)物互聯(lián)方向發(fā)展，各類(lèi)手持設(shè)備、穿戴設(shè)備、辦公設(shè)備與生活設(shè)備都會(huì)連接到網(wǎng)絡(luò)中，面對(duì)如此復(fù)雜且龐大的設(shè)備量，使用云計(jì)算技術(shù)能夠有效地緩解數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的計(jì)算壓力[6]。設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸最終動(dòng)作的執(zhí)行者，能夠利用運(yùn)營(yíng)商在云端提供的高速網(wǎng)絡(luò)完成計(jì)算與控制工作，這會(huì)使終端設(shè)備的設(shè)計(jì)得到大幅簡(jiǎn)化，降低生產(chǎn)制造成本，未來(lái)將會(huì)降低高端設(shè)備的使用門(mén)檻，為人們的生活帶來(lái)改變。在5G技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，萬(wàn)物互聯(lián)為云計(jì)算帶來(lái)了極大的發(fā)展空間，基于5G技術(shù)的云計(jì)算技術(shù)，能夠打破計(jì)算設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備、虛擬化技術(shù)與分布式技術(shù)的發(fā)展瓶頸，為我們帶來(lái)更加高效、便捷的計(jì)算服務(wù)。

4" 5G網(wǎng)絡(luò)下云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用

4.1 動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整任務(wù)節(jié)能調(diào)度計(jì)算

動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整，簡(jiǎn)稱為DVFS，這種方式利用了當(dāng)前流行的云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)合理分配云計(jì)算資源，達(dá)到節(jié)約能耗的效果。在云計(jì)算任務(wù)的調(diào)度過(guò)程中，芯片電壓與頻率可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保移動(dòng)通信端在運(yùn)行過(guò)程中功率滿足實(shí)際需求，控制芯片在使用過(guò)程中的磨損程度，以達(dá)到節(jié)約成本的目的[7]。

4.2 移動(dòng)云計(jì)算的具體應(yīng)用

移動(dòng)云端主要用作保護(hù)數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)。在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，移動(dòng)云端成為功能性最強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)渠道，只需要無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供足夠快的網(wǎng)絡(luò)速度，即可將海量的數(shù)據(jù)資料從其他設(shè)備儲(chǔ)存到云端，因此移動(dòng)云端也被廣泛地被企業(yè)與個(gè)人應(yīng)用。在5G網(wǎng)絡(luò)未得到全面普及時(shí)，以云端為平臺(tái)的移動(dòng)商務(wù)在應(yīng)用中出現(xiàn)了很多漏洞，在數(shù)據(jù)處理方面存在許多的安全問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在較大的延遲，無(wú)法進(jìn)行更深一步的數(shù)據(jù)加工與處理。除此之外，移動(dòng)云計(jì)算運(yùn)行過(guò)程中很容易受到外界干擾，導(dǎo)致其性能下降。在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這些問(wèn)題已經(jīng)迎刃而解，數(shù)據(jù)處理速度不僅得到了提升，同時(shí)能夠在處理數(shù)據(jù)時(shí)確保用戶信息安全。無(wú)線云技術(shù)是為企業(yè)與酒店等行業(yè)量身打造的無(wú)線解決方案，是無(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域的拓展與延伸[8]。利用無(wú)線通信的移動(dòng)性、靈活性與實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，將其與云技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的應(yīng)用效果。5G網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橛脩魩?lái)更加智能靈活的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通信渠道可按用戶的需求量身打造，并與無(wú)線云系統(tǒng)相結(jié)合，使用頻譜高效地執(zhí)行云計(jì)算任務(wù)。由此可見(jiàn)，在5G技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用，并將進(jìn)一步推動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的延伸與發(fā)展。

5" 結(jié)束語(yǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代大幅提高了數(shù)據(jù)處理效率，降低了信息傳輸過(guò)程中的延遲，使通信網(wǎng)絡(luò)更加分散。在此基礎(chǔ)上，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中增加了邊緣計(jì)算這一功能，對(duì)云計(jì)算應(yīng)用與發(fā)展帶來(lái)了重大影響。邊緣網(wǎng)絡(luò)概念首次被引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系中，必然會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，打造全新的云計(jì)算服務(wù)體系，使云計(jì)算技術(shù)能夠在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中發(fā)揮出更多優(yōu)勢(shì)，拓展與延伸云計(jì)算的服務(wù)范圍。■

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