大數(shù)據(jù)分析在5G移動通信網絡優(yōu)化中的應用

王鑫炎，劉宏嘉，胡煜華，李 貝

（中國聯(lián)通浙江省分公司，浙江 杭州 310051）

0 引 言

在3G、4G時代，數(shù)據(jù)傳輸速度為3～6 Gb/s，而5G時代傳輸速度直接激增至30 Gb/s，對人們的上網習慣產生了積極影響。但是，5G時代給大家?guī)Ыo方便的同時，也帶來了個人信息泄露的困擾。所以，需要有關部門繼續(xù)優(yōu)化5G移動通信網絡，滿足用戶的根本需求，實現(xiàn)通信企業(yè)、終端客戶及社會多贏。

1 現(xiàn)階段5G移動通信網絡優(yōu)化存在的難題

1.1 5G移動通信網絡安全問題

2020年3月，工業(yè)和信息化部發(fā)出《關于推動5G加快發(fā)展的通知》（以下簡稱《通知》），需要各自治區(qū)、直轄市做好5G網絡建設，要求在勘察設計、施工建設上增加人力、物資投入，確保5G網絡建設可以覆蓋重點縣鎮(zhèn)，可以為基層經濟發(fā)展注入驅動力，切實地保證信息成為生產要素，實現(xiàn)廣大農村地區(qū)電子商務化運作，增加農民收入?！锻ㄖ分刑岢?G建設中需要與車聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網等建立關聯(lián)，形成動態(tài)的場景數(shù)據(jù)安全風險評估評測，以保障整體的網絡安全性。5G網絡中的通信網絡安全問題十分重要，關乎國家政治、經濟及文化等多方面安全。5G網絡優(yōu)化需要利用大數(shù)據(jù)技術來對接各類服務平臺，與服務企業(yè)形成大數(shù)據(jù)共享，從而建立強大的社會征信體系。該體系能對平臺使用者形成信譽評價，降低惡意拖欠費用和違法攻擊網絡等行為的危害性。5G網絡智能終端安全防護模塊的正確設計與5G通信網絡安全性有著直接影響。移動終端操作系統(tǒng)本身的漏洞也可以為黑客等不法分子的違法活動提供方便[1]。

1.2 5G網絡通信聯(lián)網的穩(wěn)定性問題

網絡信息的快速傳遞是5G網絡優(yōu)化的重要問題。5G數(shù)據(jù)網絡的信息傳輸機制是將物聯(lián)網、互聯(lián)網及移動客戶端采集到的具體信息數(shù)據(jù)，通過具有邊緣緩存和計算能力的基站、無線數(shù)據(jù)網進行預處理和緩存，再利用核心網絡連接數(shù)據(jù)中心和云計算中心，最后將預處理和緩存數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)中心和云計算中心進行具體的分析處理。需要明確的是，所用的智能終端和微基站之間是通過回傳網絡、核心網絡中的服務器、路由器以及交換機來實現(xiàn)彼此交互的。該交互過程會產生大量的移動終端數(shù)據(jù)。微基站還需要處理來自于不同主體包括網絡平臺、信息中心、服務器以及網關等反饋的數(shù)據(jù)。這些足以說明微基站在整個5G網絡中的重要性，是網絡是否穩(wěn)定的核心。

5G整體網絡基站不同步會帶來信息傳遞問題，將會波及來自各行各業(yè)的終端用戶，或者說會對社會全面健康發(fā)展形成沖擊。由此可見，保證基站信息同步是5G網絡優(yōu)化的一個重要問題，需要相關人員提高關注，并積極投入資金進行研究。將大數(shù)據(jù)技術植入具體的5G網絡優(yōu)化中，能將各類信息分門別類，保證數(shù)據(jù)的完整性和基站同步性，提高終端用戶的使用體驗和運營商的管理效率[2]。

1.3 5G網絡通信的基站和天線設計問題

網絡分析是電信、聯(lián)通、移動等為代表的經營商對當?shù)赜脩粢?guī)模、用戶地理分布等進行信息采集分析，對在該地進行5G建設可能性展開分析論證。通過這樣的論證確保5G工程和當?shù)乜陀^情況充分匹配，實現(xiàn)傳輸通道設計合理、話務業(yè)務均衡，確保整個5G網絡穩(wěn)定，實現(xiàn)高效率數(shù)據(jù)傳輸。其中，關鍵部分是基站和天線的布設。例如，草原地區(qū)、山區(qū)及高原等地區(qū)均會因為氣候等因素影響導致群眾的居住情況存在很大的差異。另外，現(xiàn)在城市的樓宇建筑等都包括了現(xiàn)有已經建設的局域網、互聯(lián)網、語音自動化及保安服務等多種網絡，對5G移動通信網絡建設具有很大的影響，因此必須將其合并到建設體系內，以保證彼此之間互不影響。要想將已經存在的這些網絡納入5G網絡內，便需要網絡設計人員在充分勘測的基礎上實現(xiàn)科學系統(tǒng)安排，考慮后續(xù)施工存在的問題，提前給出一些應對措施，以確保整個網絡建設目標的達成[3]。

2 提升5G移動通信網絡優(yōu)化水平的策略

2.1 利用大數(shù)據(jù)技術提升5G移動通信網絡安全水平

網絡安全是5G移動通信網絡優(yōu)化過程中必須重視的問題，需要利用大數(shù)據(jù)技術來提煉與國家安全有關的各類關鍵詞，以保證通信系統(tǒng)對信息的篩選和監(jiān)控能力，避免威脅國家安全的言論和信息大范圍傳輸，維護社會穩(wěn)定。

為了保證5G移動通信網絡有一個相對安全穩(wěn)定的運行環(huán)境，需要各大運營商與電商平臺、銀行系統(tǒng)對接，從而實現(xiàn)信息共享，締造一個強大的征信平臺。這樣可以遏制惡意拖欠和違法攻擊網站的事情發(fā)生，保證5G移動通信網絡優(yōu)化工作順利進行。

利用大數(shù)據(jù)技術檢測和分析5G移動通信網絡優(yōu)化的終端設備，找到最常見的漏洞。針對檢測的漏洞研發(fā)軟硬件，使得漏洞及時得到修補，保證用戶信息安全并提升運營商網絡安全程度，避免信息泄露導致出現(xiàn)網絡詐騙現(xiàn)象或者黑客攻擊網絡篡改信息等行為。

基站彼此間不同步會給黑客攻擊提供機會，5G時代對基站同步性的要求更高，需要我國政府及各大運營商共同研究，在現(xiàn)有技術的基礎上實現(xiàn)突破，確?；就健Ｄ壳敖涍^初步試驗，雙頻接收、共視法對于5G時代基站同步具有一定的作用[4]。

2.2 利用大數(shù)據(jù)技術來提升5G移動通信網絡的穩(wěn)定性

首先，采用大數(shù)據(jù)技術能擇優(yōu)選取微基站、物聯(lián)網及互聯(lián)網建設中所使用的設備，保證硬件過關，使客戶終端、基站及核心網站之間的數(shù)據(jù)可以快速傳輸并擁有較強的兼容性，提高整個網絡的穩(wěn)定性。其次，大數(shù)據(jù)技術具有強大的數(shù)據(jù)分析能力，其對于5G移動通信網絡建設具有促進作用。例如，在5G網絡建設之前，利用3S技術和遙感技術等可以對建設區(qū)域地理進行科學分析，將具體數(shù)據(jù)反饋給設計人員，利于其做出正確的網絡架構安排。再次，在大數(shù)據(jù)技術的幫助下，基站可以捕捉用戶瀏覽痕跡，繼而做到內容的針對性推送。然后，基站和智能終端交互過程中，運營單位能積極采集用戶使用習慣和消費行為等數(shù)據(jù)，最終制定更加人性化的產品。最后，通過大數(shù)據(jù)技術能檢測到流量分配情況，可以為流量平衡工作做出積極貢獻。另外，利用大數(shù)據(jù)技術設備對5G移動通信網絡展開全面檢測，找出影響網絡安全性和穩(wěn)定性的問題，匯集相關專家積極研究對策，從而提高網絡局部的安全性和穩(wěn)定性，提升終端用戶使用體驗[5]。

2.3 大數(shù)據(jù)分析在基站選擇和建設中的應用

用戶移動終端信息來自基站，而基站的輻射范圍是有限的。當用戶處在有效范圍之外時，基站、核心網站以及終端設備彼此間數(shù)據(jù)傳遞受到影響，基站具有的數(shù)據(jù)分析能力下降，不能對客戶實現(xiàn)精準推動。電信、移動以及聯(lián)通等運營商也無法充分采集用戶信息，導致其網絡優(yōu)化等工作水平降低。另外，地形和地理環(huán)境會對網絡優(yōu)化形成沖擊，有必要融入具有大數(shù)據(jù)特點的GIS/GPS系統(tǒng)來幫助進行地形和地理分析，為網絡優(yōu)化提供具體的建議和意見。例如，2019年LAND INFO Worldwide Mapping公司向美國電信公司提供航空影像設備，對目標建設區(qū)進行勘察，找到最適合的傳感器位置或微基站位置，使得信號水平最佳，提升了使用者的感受，并使運營商的競爭力得到了提升。該技術對于我國5G移動通信網絡優(yōu)化來說也有積極的借鑒作用，可以對草原地區(qū)和高原地帶等展開特別的基站網絡設計，保證微基站合理分布，將所有用戶囊括其中，提高網絡服務效率。

基站建設中涉及天線模式問題。之前采用的大規(guī)模天線即MIMO天線數(shù)量十分龐大。而且高階MIMO具有天線輻射波束功能，最終確?？辗謴陀谩５總€波束之間彼此影響，為了規(guī)避這一問題，需要采用大數(shù)據(jù)技術來采集密集波間干擾數(shù)據(jù)，再依靠5G網絡系統(tǒng)自有的計算功能來實現(xiàn)優(yōu)化。另外，分布式天線彼此之間也存在影響和干擾，通過具有大數(shù)據(jù)分析功能的工具采集所有天線信道數(shù)據(jù)及干擾數(shù)據(jù)，再利用分析技術來尋找最為合適的訪問接入點，便可以增加信號強度，使得天線、微基站之間的干擾降至最低水平，確保信息傳遞的及時性、完整性[6]。

另外，目前我國在基站定位和天線定位方面，利用大數(shù)據(jù)技術可以得到MIMO及網絡數(shù)據(jù)，再通過科學分析獲得最為精準的架設點。目前已經有了該類工具，如“黎明視景”大數(shù)據(jù)可視化分析與決策支持系統(tǒng)，利用其具有的三維仿真功能和三維射線追蹤技術，同時結合WLAN技術，便能快速鎖定用戶所在位置。換言之，利用這種技術實現(xiàn)了終端用戶和整個網絡的交互，提高了信息傳達的精準程度[7]。

2.4 大數(shù)據(jù)技術在電價、補貼、公共資源管理方面的應用

5G網絡優(yōu)化除了技術上需要大數(shù)據(jù)支持之外，對政策也具有很強的依賴性。例如，需要利用大數(shù)據(jù)技術直接對準群眾采集信息，分析群眾可接受的電價水平，結合當?shù)鼐唧w情況給予在建已建基站一定補貼，并對補貼的數(shù)額進行大數(shù)據(jù)信息分析，保證補貼的公正性和公開性，提高基站建設的積極性。在各類資源管理中，能利用大數(shù)據(jù)技術對人才、資金以及資源進行科學分析，做到合理分配，保證5G移動通信網絡全面建設。利用大數(shù)據(jù)技術來調查5G移動通信網絡建設中存在的各類違規(guī)操作或者犯法行為[8，10]。

3 結 論

目前，5G移動通信網絡優(yōu)化存在的最大問題集中在安全性和穩(wěn)定性方面，以及涉及基站和天線布置問題。對此，均可以利用大數(shù)據(jù)分析技術來優(yōu)化5G移動通信網絡，滿足用戶的根本需求。