大數(shù)據(jù)技術驅(qū)動5G網(wǎng)絡優(yōu)化分析

黃 靜

（中移鐵通有限公司蚌埠分公司，安徽 蚌埠 233000）

5G通信技術推出后，通信行業(yè)發(fā)展速度加快，而且對各行業(yè)的發(fā)展也起到了重要的助力支持。在5G網(wǎng)絡發(fā)展和應用過程中，需要依托于大數(shù)據(jù)技術對5G網(wǎng)絡進行不斷優(yōu)化，更好地滿足時代發(fā)展過程中通信技術傳輸?shù)男枨?。而且?G網(wǎng)絡與大數(shù)據(jù)技術相融合，不僅能夠構(gòu)建智能化的發(fā)展格局，而且還有利于實現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術和5G通信技術的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 基于大數(shù)據(jù)技術的5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)

1.1 大數(shù)據(jù)技術

5G通信網(wǎng)絡運營過程中，不僅涉及到龐大的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)種類較多，因此在5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)中，需要做好數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲和查詢等工作。通過將大數(shù)據(jù)技術引入到5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)中來，高效采集數(shù)據(jù)，并針對數(shù)據(jù)進行深入分析和有效處理。在實際5G通信網(wǎng)絡中應用大數(shù)據(jù)技術過程中，由于涉及到的技術形式較多。因此在具體應用過程中，可以借助于數(shù)據(jù)挖掘技術深入挖掘有效的數(shù)據(jù)信息，并在圖表形式下針對數(shù)據(jù)進行分析和評價。借助于收集到的數(shù)據(jù)開展智能計算，并從中提取有效信息，將大數(shù)據(jù)的收集和篩選能力更好地凸顯出來。在5G通信網(wǎng)絡中，還要重視應用可視化數(shù)據(jù)分析技術，將網(wǎng)絡架構(gòu)中涉及到的數(shù)據(jù)采用圖表形式進行展示，這樣能夠帶來更為直觀的體驗，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準分類。而且依托于大數(shù)據(jù)技術構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)庫，能夠為數(shù)據(jù)的進一步應用打下堅實的基礎。

1.2 5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)

在5G通信網(wǎng)絡中，依托于大數(shù)據(jù)技術構(gòu)建網(wǎng)絡架構(gòu)，這其中涉及到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心的建設，并以此來完成信息輸入輸出，實現(xiàn)信息的高效傳遞。而且通過大數(shù)據(jù)技術的應用，可以針對各類網(wǎng)絡業(yè)務進行有效協(xié)調(diào)。因此在具體設計5G網(wǎng)絡架構(gòu)過程中，需要提高實際設計過程中的水準，確保網(wǎng)絡架構(gòu)具備良好的擴展性，充分地發(fā)揮出網(wǎng)絡架構(gòu)的重要價值。將大數(shù)據(jù)技術作為5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)建設過程中的重要驅(qū)動，不僅能夠提高5G通信網(wǎng)絡運行的高效性和穩(wěn)定性，而且二者的有效結(jié)合，還能夠促進5G通信網(wǎng)絡社會效益的提升。

1.3 5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)的發(fā)展瓶頸

信息技術在5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)完善過程中發(fā)揮著重要的作用。在大數(shù)據(jù)技術與5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)融合發(fā)展過程中，還需要重視5G通信網(wǎng)絡在發(fā)展過程中存在的瓶頸問題。在實際5G通信網(wǎng)絡運行過程中，天線數(shù)量較多，這主要是5G通信網(wǎng)絡覆蓋范圍較大，因此對天線數(shù)量具有一定的要求。但實際運行過程中，天線與天線之間必然會存在相應的干擾，從而給5G通信網(wǎng)絡的通信質(zhì)量帶來影響。再加之整個網(wǎng)絡架構(gòu)過于復雜，這也導致網(wǎng)絡架構(gòu)中存在許多環(huán)節(jié)，在具體運營過程中也易出現(xiàn)各種問題。特別是5G通信網(wǎng)絡架構(gòu)具備超密集異構(gòu)網(wǎng)絡的特點，因此在運營過程中必然會出現(xiàn)邊界數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量差及邊緣數(shù)據(jù)感知不敏感的問題。

2 5G通信網(wǎng)絡中常用的大數(shù)據(jù)技術

2.1 大數(shù)據(jù)收集和分析技術

對于5G通信網(wǎng)絡而言，在實際運營過程中需要精準對客戶定位，這種情況下則可以通過應用大數(shù)據(jù)技術，針對5G通信網(wǎng)絡運行中的天線數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)等進行收集和處理，以此來排除干擾，全面提高網(wǎng)絡傳輸?shù)男?。在針對相關數(shù)據(jù)分析過程中，還要通過應用大數(shù)據(jù)分析技術，實際分析人員與GPS技術相結(jié)合，應用三維射線跟蹤數(shù)據(jù)，獲取天線及網(wǎng)絡等數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行深入分析，以此來對客戶位置精準定位，確保5G網(wǎng)絡的科學布局，進一步提高5G通信網(wǎng)絡的整體服務水平。

2.2 大數(shù)據(jù)挖掘技術

利用大數(shù)據(jù)挖掘技術可以針對5G通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)深度挖掘，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)潛在的價值，以此來促進5G通信網(wǎng)絡的完善。在具體大數(shù)據(jù)挖掘技術應用過程中，技術人員則應通過計算模型，并對其應用獲得反饋情況，通過深層次的處理，從而促進5G通信網(wǎng)絡的更新和優(yōu)化。

2.3 大數(shù)據(jù)存儲技術

在5G通信網(wǎng)絡中大數(shù)據(jù)存儲技術應用也十分廣泛。通常在數(shù)據(jù)分析完成后需要對數(shù)據(jù)實施分類存儲，這個過程中還涉及到異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。技術人員需要對各基站信息、干擾信息和義務流數(shù)據(jù)等進行分析，并實施分類存儲。通過在5G通信網(wǎng)絡中將不同的云有效地接入其中，從而增強5G通信網(wǎng)絡云數(shù)據(jù)的感知能力。同時還要利用大數(shù)據(jù)技術分析通信網(wǎng)絡中的各種數(shù)據(jù)，重要部署接入云的位置，實現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡環(huán)境的優(yōu)化。

2.4 移動云計算技術

移動云計算技術作為大數(shù)據(jù)技術的代表技術，將其在5G通信網(wǎng)絡中進行應用時，相關人員需要加強對移動設備的關注。特別是隨著信息技術的快速發(fā)展，人們對移動端設備的要求不斷提升，迫切需要提高智能控制水平。在物聯(lián)網(wǎng)技術不斷完善的新形勢下，技術人員越來越重視移動端設備與網(wǎng)絡連接的高效性。這就需要重視移動云計算技術的應用，將5G通信網(wǎng)絡與移動云計算相結(jié)合，打造云服務平臺，從而為用戶提供更便捷的操作。并通過積極完善基礎設施、平臺和計算存儲等，借助于遠程操控，實現(xiàn)萬物的有效互聯(lián)。而且在應用移動云計算技術過程中，還能夠?qū)崿F(xiàn)分布式文件處理和存儲，在云端存儲復雜的信息，為信息查詢和利用效率的提升打下堅實的基礎。

2.5 無線監(jiān)控技術

5G通信網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)中心作為重要的運營中心，其存儲了大量的信息。這也使數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定性與5G通信網(wǎng)絡運營效率和質(zhì)量息息相關。這就需要工作人員加強對數(shù)據(jù)中心的重視，并加大對數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控力度，保證其穩(wěn)定和可靠的運行。技術人員還要集中對數(shù)據(jù)中心實施監(jiān)控，特別是對各種參數(shù)進行監(jiān)控。具體可以將無線傳感技術在數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)中進行應用，其作為一種無線監(jiān)控形式，更具安全性和交互性。但5G通信網(wǎng)絡對無線監(jiān)控的要求較高，因此在實際應用無線傳感技術的過程中，還要與5G通信網(wǎng)絡的具體運行需求相結(jié)合，積極對無線傳感技術進行改進，保證5G通信網(wǎng)絡穩(wěn)定運營的基礎上，還能夠為無線監(jiān)控技術的高效應用提供一個良好的環(huán)境。

3 大數(shù)據(jù)支撐5G網(wǎng)絡的優(yōu)化

3.1 大數(shù)據(jù)支撐大規(guī)模天線與分布式天線

在5G通信網(wǎng)絡中，由于需要使用大規(guī)模天線（MIMO），而且5G網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)終端到數(shù)據(jù)中心的主要通道數(shù)量較多。高階MIMO能夠為每條信道提供1條賦形的天線發(fā)射波束，實現(xiàn)空分復用，但各波束間會存在一定的干擾，導致MIMO的效率下降。這就需要對密集波束間的干擾數(shù)據(jù)進行收集，并借助于系統(tǒng)的計算能力加以優(yōu)化。由于網(wǎng)絡終端在基站中心接收的功率較大，基站邊緣接收的信息相對較差，這種情況下可以采用分布式天線。但在應用分布式天線過程中，由于分布式天線之間也會存在干擾問題，這種情況下，借助于大數(shù)據(jù)技術通過對所有天線信道數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)進行收集，并借助于大數(shù)據(jù)分析技術對所有無線訪問接入點實施信息處理，能夠為各天線和微基站提供有效指導，抵消干擾。另外，也可以對MIMO數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行收集，并通過大數(shù)據(jù)技術進行分析，實現(xiàn)精準定位。具體可以將室內(nèi)天線與WLAN技術進行結(jié)合，重視三維仿真和三維射線追蹤技術的有效應用，針對用戶在室外或是室內(nèi)實施精確定位，從而保證信號的接收質(zhì)量。

3.2 大數(shù)據(jù)支撐5G無線接入網(wǎng)資源管理

在傳統(tǒng)2G、3G時代環(huán)境下，其無線接入網(wǎng)屬于多層次的網(wǎng)絡，基于這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生的潮汐效應會造成基站發(fā)生忙閑不均勻現(xiàn)象。針對這種情況，4G通信網(wǎng)絡則采用扁平化設計，通過將基站分解為基帶處理單位和射頻拉遠模塊，多個基站的基帶處理單元集中為基帶池，從而實現(xiàn)資源的集約化利用。在5G通信網(wǎng)絡中，通過將基帶處理單元進一步進行分解，以集中單元和分布單元為主，這其中集中單元可以實現(xiàn)對多個分布單元的有效管理，實現(xiàn)了干擾管理和業(yè)務聚合，分布單元還可以實現(xiàn)多天線處理與前傳壓縮，這樣則能夠針對傳輸與業(yè)務需求的變化進行靈活應對，確保實時性能的優(yōu)化，實現(xiàn)硬件成本的有效控制。而且通過這樣的設計，還可以拉近與用戶之間的距離，實現(xiàn)集中化管理。但在集中單元對多個分布單元管理工作中，需要利用大數(shù)據(jù)技術來收集大量用戶的空間行為和時間行為等信息，根據(jù)這些信息進行優(yōu)化設計，從而基于能效角度實現(xiàn)忙閑時不同資源的合理調(diào)配。

3.3 大數(shù)據(jù)分析支撐異構(gòu)接入組網(wǎng)

5G網(wǎng)絡存在頻段高及帶寬大的特點，當采用高功率宏基站時，具體設置和運營都需要較高的成本，但采用大量微基站還會存在嚴重的干擾問題，站點選址優(yōu)化難度較大。針對這種情況，可以借助于大數(shù)據(jù)技術進行宏微蜂窩混合組網(wǎng)。宏蜂窩負責廣覆蓋，為高優(yōu)先級業(yè)務提供支持；微蜂窩覆蓋熱點，主要支持低優(yōu)先級高速業(yè)務。也可以采用控制面與數(shù)據(jù)面分離組網(wǎng)的方式，通過集中化管理大量微基站，防止干擾問題，分離控制面信令數(shù)據(jù)與同用戶數(shù)據(jù)，將控制面信令數(shù)據(jù)接入到宏蜂窩。在這種情況下，終端在微基站之間切換過程中不會受宏基站信令帶來影響，并通過小區(qū)分簇化集中控制，能夠有效解決小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)和負載均衡的問題。還可以采用上下行解耦異構(gòu)組網(wǎng)的方式。由于終端的MIMO數(shù)量遠遠少于基站，這也使上行覆蓋低于下行，在蜂窩邊緣，可以采用“5G下行+4G上行”的異構(gòu)方式運行。由于傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡的控制面、用戶面和上下行數(shù)據(jù)鏈路等處于同一個蜂窩小區(qū)內(nèi)，但5G通信網(wǎng)絡的控制面和用戶面能夠接入不同基站，上下行也能夠接入不同的蜂窩，甚至分別處于4G和5G系統(tǒng)，每一個終端都能夠同時與幾個基站連接。因此在具體操作時，需要應用到大數(shù)據(jù)分析技術，具體結(jié)合用戶分布數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡負載情況來決定選擇哪個基站和哪個系統(tǒng)。

3.4 大數(shù)據(jù)支撐5G云網(wǎng)

5G通信網(wǎng)絡屬于云化的網(wǎng)絡，其具體包括了接入云、轉(zhuǎn)發(fā)云和控制云。在接入云中，其是基于微蜂窩超密集覆蓋場景環(huán)境下，一簇微基站組成虛擬小區(qū)，以此來實現(xiàn)對微基站之間資源的協(xié)同管理和干擾協(xié)調(diào)。轉(zhuǎn)發(fā)云則為各業(yè)各流共享高速存儲轉(zhuǎn)化、防火墻及視頻轉(zhuǎn)碼等業(yè)務單元?？刂圃凭唧w以網(wǎng)絡資源重審、網(wǎng)絡能力開發(fā)及控制邏輯等模塊為主。另外，基于5G場景下還涉及到移動云計算、移動邊緣計算、微云和飛云等多種云，具體在無線網(wǎng)的不同位置進行部署，借助于網(wǎng)絡和用戶大數(shù)據(jù)分析來實現(xiàn)優(yōu)化配置。

3.5 大數(shù)據(jù)支撐5G終端與云端的智能

當前智能終端能力較強，但終端人工智能處理能力相對較弱。如在手機采用2D人臉識別時，識別效果會受到光線、角度、表情及化妝等因素的影響。識別過程中是照片還是真人不好區(qū)分。但在3D人臉識別應用過程中，其需要利用網(wǎng)絡云端實現(xiàn)智能處理，這有效地提高了安全識別能力。通過云計算可以對無線網(wǎng)起到強化的效果，并對計算強度的應用起到有效的支持作用，即可以將用戶端的計算任務轉(zhuǎn)移至云端。但無論是終端智能還是云端智能，具體實現(xiàn)都需要應用到大數(shù)據(jù)分析技術。

3.6 大數(shù)據(jù)支撐5G網(wǎng)絡切片

網(wǎng)絡切片是5G通信網(wǎng)絡中較為重要的一項功能。由于5G通信網(wǎng)絡運營過程中需要支持不同的業(yè)務需求，當帶寬不一樣時，對于網(wǎng)絡的性能要求也會存在差異性。切片是針對網(wǎng)絡轉(zhuǎn)化資源的有效分割，而且不同切片之間業(yè)務相互隔離，切片的實現(xiàn)涉及到轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面等功能，在每個切片上都可以運行不同的L2/L3網(wǎng)絡協(xié)議。通過針對不同業(yè)務需求，用戶組織不同的切片，這其中則要應用到深度分組檢測數(shù)據(jù)，以此來構(gòu)建預測模型，通過對熱點數(shù)據(jù)請求進行精準預測。另外，還可以利用大數(shù)據(jù)技術對網(wǎng)絡資源進行分析，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡資源在切片間分配的聯(lián)合優(yōu)化。

3.7 借助網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)優(yōu)化5G源選路

切片分組網(wǎng)是依托于切片以太網(wǎng)和分段選路技術，承擔著中傳和回傳的任務。在傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡中，由于采用無連接方式進行工作，針對具有相同源地址和相同目的地址的同屬一次通信的各IP分組進行獨立處理，對前后關聯(lián)性考慮較少，同屬一次通信的各IP分組在沿途各節(jié)點獨立選路，甚至會走不同的路由，這影響了網(wǎng)絡的可靠性。當前網(wǎng)絡性能有了大幅度地改進，如果根據(jù)每次通信中首個分組的特征進行數(shù)據(jù)平面設備配置，那該次通信的后續(xù)數(shù)據(jù)分組被抽象為同一流，同一次通信的后續(xù)各IP分組不需要再選路。由于在源節(jié)點已設置了有序的指令集，并對沿途結(jié)過的節(jié)點和鏈路進行了有效標訓，這些節(jié)點不需要對業(yè)務狀態(tài)進行感知，只需要做好拓撲信息維護即可，簡單按配置流表執(zhí)行轉(zhuǎn)化功能，這對于提升網(wǎng)絡效率具有極為重要的意義。在具體實施過程中，分段選路也被稱為源選路，具體需要借助于網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)設計源選路指令集，并進行有效的優(yōu)化，整個過程中不需要LDP/RSVP-TE（標簽分發(fā)協(xié)議/基于流量工程擴展的資源預留協(xié)議）等信令協(xié)議，適合接受SDN（軟件定義網(wǎng)絡）的控制。

4 結(jié)束語

5G通信網(wǎng)絡具有良好的發(fā)展前景，隨著5G通信網(wǎng)絡的發(fā)展和應用，技術人員也需要積極轉(zhuǎn)變自身的觀念，樹立大局觀，在實際工作中要重視大數(shù)據(jù)技術與5G網(wǎng)絡的深度融合。這就需要技術人員深入了解大數(shù)據(jù)技術和5G網(wǎng)絡，并明確基于大數(shù)據(jù)技術的5G網(wǎng)絡架構(gòu)的構(gòu)建需求，積極應用各種先進技術手段來推動5G網(wǎng)絡的建設，進一步優(yōu)化5G網(wǎng)絡環(huán)境，從而為智能化場景的實現(xiàn)提供重要的保障。