大數據技術在5G通信網絡中的應用

何德明

（南寧市工業(yè)和信息化局 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530028）

通信領域當前加速普及物聯網、大數據技術，實現技術的落地，滿足云端生活需求，迎來5G 未來廣闊的應用前景。

1 5G技術和大數據技術概述

（1）5G 是第5 代移動通信標準，也被稱為第5 代移動通信技術.5G通信技術的設計概念涉及5G 關鍵技術應用、云端技術、SDN 技術等，通過技術的應用實現靈活、智能、自動的通信網絡通信構建效果，如5G 峰值網絡速率將達到10Gbps,比4G 網絡最大傳輸速度增強100 倍。當前通過物聯網的加速和普及，在智能領域實現了更短時延、更高速率、更大規(guī)模。這是5G 通信網絡技術落地和普及之后將獲得的效果。從而推動各個領域如醫(yī)療、家居、環(huán)境等方面實現更加流暢的信息傳送。例如云端化生活意味著隨著5G 時代的到來，云技術將更好的應用在生活、工作、娛樂中，極高的網絡速率意味著云盤將成為智能終端普及技術，用戶體驗將進一步提升。在智能交互領域中，無人駕駛、人工智能、遠程醫(yī)療都可以運用5G 技術進行海量數據吞吐，城市交通、市民生活等都將邁入新的時代[1]。過5G 網絡超高速數據傳輸，全新全方位的用戶體驗將全面實現。例如通過5G 技術，使用高速數據，將城市街道和場景建筑進行地圖數據庫的虛擬展示，用于導航。移動遠程醫(yī)療用戶可以在沒有醫(yī)療實體設備的情況下也通過遠程通信設備獲得醫(yī)生的協(xié)助?？傮w來說5G 技術的提升是全方位的，包括大規(guī)模天線、新型多址技術、全頻譜接入和新型網絡構架，應用在新型的網絡通信技術領域中。

（2）大數據技術涵蓋了種類多樣的技術體系。大數據技術體系主要分為基礎技術和應用技術兩個層面?；A技術分為SDN 軟件定義、網絡新型信息中心、網絡功能虛能虛擬化，大數據技術的融入使得通信領域改變傳統(tǒng)通信的TCP/IP 網絡，難以實現全面海量數據發(fā)布的缺陷，形成了通信領域的新技術發(fā)展趨勢。如利用SN、Ip 雙重結合，進行實用性目標戰(zhàn)略的部署。融合sdn 軟件定義網絡，將控制平面網絡架構進行動態(tài)配置。Sdn 以基礎設施層和中間層最上層為主，涵蓋了5G 網絡發(fā)展審核標準的所有內容。數據挖掘技術在5G 通信網絡中能夠有效挖掘數據，對數據進行量化分析和針對性評價。移動云計算技術彰顯數據篩選能力，借助大數據技術進行智能數據計算。運用大數據技術還可以進行可視化數據分析，使得人員直觀地看到數據，精準地分類數據，對應所有的功能模塊，進一步地構建專用的數據庫。從網絡運營商的角度來看，利用IT 技術實現功能虛擬化，銜接出相關虛擬資源。云后臺服務，提供5G 安全管控的技術支持，降低物理層面的存儲支出，有效縮減第三方存儲器費用如綜合考慮5G 承載和大數據專線等業(yè)務需求，中國電信融合創(chuàng)新提出了面向移動承載優(yōu)化的OTN(M-OTN)技術方案，面向5G 傳輸需求的優(yōu)化，改進增加OTN 控制器引入SDN的網絡架構，將OTN 的靜態(tài)路由分配機制優(yōu)化為集中的動態(tài)分配技術。在網絡側采用ODU-flex+FlexO 的方式通過引入以太網協(xié)議，支持和簡化實現傳輸通道的聚合，滿足5G 對帶寬、時延的需求[2]。

（3）在應用技術方面5G 技術通過頻譜擴展、頻譜提升和覆蓋增強等技術，實現云后臺技術支撐下的業(yè)務量增強。5G 超密集導購網絡由密集導購網絡組成，覆蓋半徑大幅縮小，對于頻譜資源空間進行重復利用，工作效率高，包括Wi-Fi、LED 等多種異構網絡，增加了站點密度，減少節(jié)點間的距離，縮短網絡頻譜效率。頻效大規(guī)模的增加。利用mImo 天線技術在接收端和發(fā)送端經過多個天線的發(fā)送和接收，實現了海量數據的信道容量，增強以及改善通行記錄。mImo 基站天線使用節(jié)點進行擴展。新型傳播波形OFDM 是一種高速無線通信傳送模式，在無線環(huán)境下可以實現高速多載波傳輸,具有操作故障降低等優(yōu)勢。目前作為5G 的關鍵傳輸波形技術，需要進一步提升性能參數[3]。頻譜擴展技術是當前先進的無線通訊技術，幫助五G 技術在有限的通信資源基礎上實現更高層次的吞吐量，將無線接入能量提升50%，接入技術新增功率域可以滿足每個用戶的不同路徑損耗，從實際的物理位置進行天線定位與提高。三維映射下的編碼空間將頻譜速率加以提升。5G 超密集導購網絡具有很強的抗干擾能力，通信可靠性更強，波束窄、方向性好、通信具有高速率寬頻譜、高保密性等特征，在移動通信領域能夠獲得認可。非實時數據充分配合空域、頻域等，完成多余協(xié)同資源管理，實現跨層資源的聯合調度，促進跨網資源聯合優(yōu)化配置，增加合作促進交流。

2 5G技術當前發(fā)展技術瓶頸分析

5G 在大型芯片生產商的努力下，當前已經擁有了諸多具有高科技技術含量的調制解調芯片。例如英特爾推出了首個支持5G 的多模商用調制解調器芯片。華為領先于世界水平，推出芯片技術路線發(fā)展路徑。近年來不斷的獲得科技成果。云計算軟硬件、射頻芯片和器件技術上相當成熟，關鍵核心技術已經得到了很好的應用，采用宏基站能夠實現云存儲功能，通過云計算處理得到實現性較強的數據處理能力。采用移動邊緣內容和計算終端云化的技術，對用戶提供IT 服務和云計算服務，能夠針對視頻、制圖、圖像等，將計算和存儲卸載到無線接入網，提高實時性。毫米波高頻和高頻器件，能夠在復雜應用場景下提供幾百Gbit 每秒，甚至幾個Gbit 每秒的通信能力[4]。

超密集組網的構建針對人口密集的特大城市，能夠應對城市居民集中以及城市高樓密集等問題，打破高頻數據遮擋的障礙，形成最佳用戶體驗。目前通過研制，大寬帶、低噪聲、高頻率、高可靠性的高頻器件研制生產已經形成產業(yè)化。另外在5G 網絡安全運營上，由于5G 采用的是通用硬件，因此可較低靠性是當前影響技術發(fā)展的瓶頸問題。在車聯網等技術要求的高服務行業(yè)，在工業(yè)互聯網技術等沖擊下，設備的雙重身份容易引發(fā)安全問題。在需要擴大網絡覆蓋面積，實現安全層級上的智能終端的更高權限的設置，防止出現信息泄露和安全管理問題，防止出現超高密度用戶接入引發(fā)的安全問題。加密服務和感人工智能，防止病毒攻擊等均是有效的解決方法。

3 5G通信網絡中大數據技術的應用

隨著經濟和社會的不斷發(fā)展,大數據時代來與5G 移動通信技術的應運互相促進,改變了人們的日常生活更加方便快捷。網絡化的時代對于我們的通信技術有了更高的要求,人們也在前人的基礎上不斷地進行技術更新。對于從事通信行業(yè)的人員來說，提高網絡服務質量是最大的追求目標。大數據技術在5G、通信技術中的應用融入到5G 通信網絡，提高了5G 通訊網絡的可行性，進一步推動5G 通訊網絡發(fā)展。大數據是時代發(fā)展的必然產物，結合云計算、物聯網技術，應對海量數據進行處理，使得數據量即便是劇增，降低管理難度，如RfID 射頻、數據傳感器、數據社交網絡等，數據來源方式不同，豐富的大數據技術的應用可以實現結構化、半結構化智慧運行。因此即便是存儲形式各異，存儲內容種類多樣，大數據應對下，對于5G 通信網絡天線數量過大、網絡數據類型多樣、用戶訪問較多帶來安全問題等完全可以化解。運用大數據技術，實現了5G 通信網絡下的數據收集、存儲、分析、查詢等功能。通過大數據挖掘，進行數據的分析、存儲、處理，使用合適的數據挖掘算法，挖掘出有效信息，并進行可量化的評價，以可視化的形式展示給用戶[5]。

以智慧城市建設為例，當前利用人工智能算法設計、語義搜索引擎等，實現數據的快速獲取和有效挖掘。通過大數據的分析和處理圖表形式提，高了用戶的體驗感。數據類型即便再復雜，也可以建立聚集型異構數據庫，是5G 無線接入網在建設初期快速部署時主要采用的部署模式。將數據加以有效的判斷和分析。新的無線接入網架構意味著5G 基站將具備多種部署形態(tài)，總體看主要有集中式部署和分布式部署場景，又細分為大集中兩種部署模式。站址部署結構與4G 類似，可利舊現有的機房及配套設備，光纖資源需求低，CRAN 兩種云化部署模式下，AAU 和CRAN 模式大集中模式下，均部署在不同站點按需拉遠，需要額外敷設光纜.在5G 規(guī)模建設階段，CRAN 小集中模式下進行按需部署.在不同機房DU 池化部署在同一機房，可以大幅減少節(jié)省建設城市建設和網絡構建成本，降低基站以及機房規(guī)模，采用虛擬化技術實現資源共享和動態(tài)調度，便于提高跨基站協(xié)同效率，將成為5G 無線接入的主要部署模式。根據標準，5G 核心網采用服務化架構（SBA）設計，用戶面將專注于業(yè)務數據的路由轉發(fā)，徹底分離控制面和用戶面。實行控制面虛擬化方式運行，采用邏輯集中的方式實現統(tǒng)一的策略控制，便于靈活部署以支持未來高帶寬、低時延業(yè)務場景需求。保證靈活的移動流量調度和連接管理，具有簡單、穩(wěn)定和高性能等特性，對于5G 核心網部署方式，控制面網元主要集中部署在承載網的省級核心或區(qū)域核心，用戶面將采用根據業(yè)務特點切片部署的方式，根據不同類型的業(yè)務的功能、性能等進行網絡切片并分別進行部署，不同切片部署在網絡的不同層級[6]。

應用在智能交通、智能應醫(yī)療等方面，獲得了這些領域的智能化發(fā)展。大數據技術推動了通信網絡的優(yōu)化，采集5G 通信網絡中的天線數據和干擾數據，對網絡中客戶進行精準度定位，大數據技術收集分析技術和天線數據技術，能夠及時作出信息處理，降低信號干擾，結合GPS 三維攝像跟蹤，分析決策天線數據和網絡數據，對于各基站信息干擾信息、業(yè)務流數據等復雜多樣的數據，大數據技術可以快速處理，感知各種云數據接入不同的云端。構建的通信網絡中進行用戶數據邊緣化數據的快速修改配置，重新部署接入云位置，推動5G 通信網絡環(huán)境優(yōu)化。大數據技術還可以進行無線通訊網絡數據的深度挖掘，經過智能化的推斷和分析，提高5G 通訊網絡的智能處理技術，通過訓練模型的設定和應用，將應用反饋情況進行更新和處理,使得5G 通訊網絡進一步優(yōu)化。

滿足智慧城市對網絡差異化需求，5G 作為最新一代的無線通信技術，人、機、物深度融合發(fā)展；新一代信息技術的深度融合的大數據技術，擁有超高速率、超低時延、超大連接特性，成為支撐城市發(fā)展的重要毛細血管，為智慧城市賦能。與大數據、人工智能、云計算、物聯網等融合，5G 網絡實現智慧城市萬物智聯，靈活配置網絡資源，根據末端應用場景對智慧城市建設產生巨大的影響。

4 結束語

萬物互聯、互動感知的時代，大數據分析存儲技術在5G 通訊網絡優(yōu)化中發(fā)揮重要作用。隨著5G 的發(fā)展，新型物聯終端、人工智能和大數據分析、云計算、物聯網、區(qū)塊鏈等領域將實現新舊領域深度融合，形成具備連接、匯聚、數據融合、分析、感知、決策能力的新型基礎設施，全面賦能生產生活，有力推動經濟社會發(fā)展。5G 通訊網絡中融入大數據技術是未來技術發(fā)展的趨勢。進一步的推動通信網絡事業(yè)實現高速發(fā)展。自5G通信技術推出以來，通信行業(yè)向著更好更快的方向發(fā)展。而大數據技術發(fā)展是在背景下，5G通訊技術又得到了進一步的改進。二者的融合能夠幫助構建完善的信息技術時代發(fā)展格局，為智慧城市、智能家居、智能出行、智能醫(yī)療等等提供更好的服務。今后應更加重視大數據技術在5G 網絡通信技術中的應用,為技術的融合協(xié)調發(fā)展提供強大支持。