基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及監(jiān)控技術(shù)

劉潤(rùn)哲 謝璨

【摘要】 通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展導(dǎo)致用戶數(shù)量及其訪問(wèn)數(shù)據(jù)量持續(xù)增長(zhǎng)，各數(shù)據(jù)中心每天都要處理海量的數(shù)據(jù)，基于高速率傳輸?shù)拇髷?shù)據(jù)通信面臨著存儲(chǔ)不足和延遲率高等問(wèn)題。本文討論如何用5G技術(shù)解決上述問(wèn)題，由于5G技術(shù)提出了新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其傳輸速率及穩(wěn)定性相比于傳統(tǒng)無(wú)線通信及有線通信有著顯著提升。現(xiàn)在，我國(guó)大規(guī)模的信息化建設(shè)使得大數(shù)據(jù)及無(wú)線監(jiān)控管理得到廣泛應(yīng)用，新的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以適應(yīng)這一發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 第五代移動(dòng)通信（5G） 大數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)中心 監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

一、引言

大數(shù)據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)成為一種流行趨勢(shì)，我們周圍環(huán)境中的任意設(shè)備都可以產(chǎn)生相關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行傳輸并且存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些數(shù)據(jù)可以來(lái)自于各式各樣的傳感器、文本、語(yǔ)言甚至視頻，根據(jù)其特有性質(zhì)，我們可以將大數(shù)據(jù)分為下列幾種屬性：

容量，日常的工業(yè)生產(chǎn)及商業(yè)運(yùn)營(yíng)已經(jīng)越來(lái)越依賴于大量的傳感器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)分析，同時(shí)我們生活中使用的社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和電子郵件等也不斷交換著大規(guī)模的數(shù)據(jù)，我們現(xiàn)在在特殊情況下確實(shí)缺乏一種有效的手段去解決大容量的數(shù)據(jù)庫(kù)需求及大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)挖掘等問(wèn)題。

速度，在數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行監(jiān)控中，數(shù)據(jù)的傳輸速度是一個(gè)要求比較高的參數(shù)，其中RFID標(biāo)簽、傳感器的數(shù)據(jù)需要快速的數(shù)據(jù)傳輸才能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，所以，高速率傳輸是大數(shù)據(jù)傳輸非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

類型，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中結(jié)構(gòu)化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)有很大不同，例如文本、文檔、音頻、視頻等大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

時(shí)變性，大數(shù)據(jù)的傳輸并不是穩(wěn)定不變的，在某一時(shí)段設(shè)備之間再大量的交換著數(shù)據(jù)，而在空閑時(shí)可能設(shè)備交換著極少數(shù)據(jù)甚至處于空閑狀態(tài)。

復(fù)雜性，數(shù)據(jù)的來(lái)源并不是一致的，所以對(duì)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，對(duì)不同來(lái)源及類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換還是具有很大的難度。

若干個(gè)信息來(lái)源生成大量的數(shù)據(jù)然后將其發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行暫存處理，處理過(guò)后產(chǎn)生有價(jià)值的數(shù)據(jù)，通過(guò)用戶選擇后交付給用戶，這個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)其結(jié)構(gòu)和類型進(jìn)行分類，即大數(shù)據(jù)分類。

下圖展示了大數(shù)據(jù)的整體框架：

二、5G通信技術(shù)

目前我國(guó)的高速數(shù)據(jù)通信還是建立在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，而現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不僅僅局限于有線網(wǎng)絡(luò)，從1G的模擬通信開(kāi)始，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展迅猛，通過(guò)2G/3G的數(shù)字通信發(fā)展，到2010年的4G技術(shù)為止，無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)成為一種高速率高可靠性的傳輸方式。

而目前還在處于制定標(biāo)準(zhǔn)化的5G無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比于4G則具有更高的速率和容量，其預(yù)期的連接能力至少支持1000億設(shè)備和每個(gè)用戶10gbps的高速傳輸速率，預(yù)計(jì)在2020年5G實(shí)現(xiàn)部署之后可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)真正的“全覆蓋”，本文提到的大數(shù)據(jù)分析在建立在云計(jì)算的基礎(chǔ)之上可以豐富用戶的體驗(yàn)，而5G可以承載其運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備之間的通信和未來(lái)智能城市的規(guī)劃，但是5G也還有許多問(wèn)題需要解決以適應(yīng)大規(guī)模的數(shù)據(jù)交換、海量的設(shè)備連接、多樣化的服務(wù)等，下圖顯示了5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

三、基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

現(xiàn)在，越來(lái)越多的無(wú)線設(shè)備如傳感器、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等已逐漸加入到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，經(jīng)Gartner公司調(diào)查目前連接至互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備大概為50億臺(tái)，預(yù)測(cè)到2020年會(huì)增長(zhǎng)至250億臺(tái)。所以，傳統(tǒng)的由光纖、雙絞線架設(shè)的有線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法支持如此海量的數(shù)據(jù)交換的同時(shí)還可以保證較低的延遲。所以，為了應(yīng)對(duì)不斷增加的數(shù)據(jù)流量及設(shè)備，5G無(wú)線技術(shù)這樣的新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的架設(shè)勢(shì)在必行。

在基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，傳統(tǒng)的100mhz至3GHZ頻段無(wú)法滿足所有需要，所以電信運(yùn)營(yíng)商需要擴(kuò)展至更高的工作頻段。但是在高頻段無(wú)線電波無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸并且穿過(guò)障礙物時(shí)衰減明顯，所以在大數(shù)據(jù)環(huán)境下5G在天線技術(shù)上會(huì)有所突破，其中包括大量的MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)和新型傳輸波形技術(shù)的使用，其目的是并行發(fā)送無(wú)線電信號(hào)的同時(shí)還使得能量集中在一個(gè)特定方向，下圖為基于5G的大數(shù)據(jù)通信整體架構(gòu)。

目前，在我國(guó)各領(lǐng)域內(nèi)的工作方式受到網(wǎng)絡(luò)能力的影響越來(lái)越大，各企事業(yè)單位已經(jīng)部署更先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及技術(shù)來(lái)提高工作效率，而在這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中互聯(lián)方式是關(guān)鍵所在，5G技術(shù)的各方面性能均比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要優(yōu)越，所以其對(duì)我國(guó)的信息化發(fā)展具有非常大的幫助。下圖展示在普通工作環(huán)境下通過(guò)5G技術(shù)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)及大數(shù)據(jù)中心的方式：

四、數(shù)據(jù)中心無(wú)線監(jiān)控技術(shù)

目前在任何一個(gè)機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為其正常工作非常重要的一環(huán)，因?yàn)槠浯鎯?chǔ)著所有的工作信息，數(shù)據(jù)中心性能優(yōu)越、穩(wěn)定可以為機(jī)構(gòu)和工作人員提供更好的信息化服務(wù)。所以，數(shù)據(jù)中心的安保措施顯得尤為重要，在監(jiān)控范圍內(nèi)，許多參數(shù)都要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以防止災(zāi)難發(fā)生，如線路質(zhì)量、溫濕度、煙霧等?，F(xiàn)在無(wú)線傳感技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控已經(jīng)得到普及，相比于傳統(tǒng)的有線監(jiān)控具有許多優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)中心搬移和擴(kuò)展中這種優(yōu)勢(shì)尤為明顯，不僅僅在硬件安全方面，系統(tǒng)安全也是重中之重，系統(tǒng)性能、交互狀態(tài)、接入用戶數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)安全等方面也決定這數(shù)據(jù)中心的工作狀態(tài)?，F(xiàn)在，我們對(duì)于數(shù)據(jù)中心的安全管理受到了距離的限制，因?yàn)榫湍壳暗臒o(wú)線技術(shù)而言還無(wú)法做到遠(yuǎn)距離的即時(shí)報(bào)警與短時(shí)間響應(yīng)，而5G技術(shù)的誕生則克服這一問(wèn)題，其高速傳輸速率和大容量的特點(diǎn)可以使我們同時(shí)在一地點(diǎn)監(jiān)控不同地區(qū)的數(shù)據(jù)中心，大大的降低了管理成本。

五、結(jié)論

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，每天都有大量的設(shè)備接入到互聯(lián)網(wǎng)之中，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來(lái)越高，而5G技術(shù)的引入可以很好的解決這一問(wèn)題，5G技術(shù)的高速率，大容量的特性可以為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更高的效率和更好的平臺(tái)。在數(shù)據(jù)中心的軟硬件監(jiān)控方面，無(wú)線監(jiān)控一直保有其特有的優(yōu)勢(shì)，5G在傳統(tǒng)的無(wú)線通信基礎(chǔ)上解決了遠(yuǎn)程監(jiān)控的高延遲，響應(yīng)慢的問(wèn)題，極大地降低了運(yùn)維成本。所以，5G技術(shù)是引領(lǐng)真正大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨的關(guān)鍵技術(shù)。

參 考 文 獻(xiàn)

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