大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動5G網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(luò)發(fā)展和應(yīng)用過程中，需要依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不斷優(yōu)化，更好地滿足時代發(fā)展過程中通信技術(shù)傳輸?shù)男枨?。而且?G網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)技術(shù)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(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)和5G通信技術(shù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)

5G通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(luò)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(shù)引入到5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中來，高效采集數(shù)據(jù)，并針對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和有效處理。在實(shí)際5G通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)過程中，由于涉及到的技術(shù)形式較多。因此在具體應(yīng)用過程中，可以借助于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)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(jìn)行分析和評價。借助于收集到的數(shù)據(jù)開展智能計(jì)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(luò)中，還要重視應(yīng)用可視化數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中涉及到的數(shù)據(jù)采用圖表形式進(jìn)行展示，這樣能夠帶來更為直觀的體驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分類。而且依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建專門的數(shù)據(jù)庫，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的進(jìn)一步應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這其中涉及到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，并以此來完成信息輸入輸出，實(shí)現(xiàn)信息的高效傳遞。而且通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以針對各類網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)。因此在具體設(shè)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)過程中，需要提高實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的水準(zhǔn)，確保網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具備良好的擴(kuò)展性，充分地發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要價值。將大數(shù)據(jù)技術(shù)作為5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)過程中的重要驅(qū)動，不僅能夠提高5G通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(jìn)5G通信網(wǎng)絡(luò)社會效益的提升。

1.3 5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展瓶頸

信息技術(shù)在5G通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)與5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)融合發(fā)展過程中，還需要重視5G通信網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中存在的瓶頸問題。在實(shí)際5G通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，天線數(shù)量較多，這主要是5G通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大，因此對天線數(shù)量具有一定的要求。但實(shí)際運(yùn)行過程中，天線與天線之間必然會存在相應(yīng)的干擾，從而給5G通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量帶來影響。再加之整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)過于復(fù)雜，這也導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中存在許多環(huán)節(jié)，在具體運(yùn)營過程中也易出現(xiàn)各種問題。特別是5G通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具備超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，因此在運(yùn)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(luò)中常用的大數(shù)據(jù)技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)收集和分析技術(shù)

對于5G通信網(wǎng)絡(luò)而言，在實(shí)際運(yùn)營過程中需要精準(zhǔn)對客戶定位，這種情況下則可以通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，針對5G通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的天線數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集和處理，以此來排除干擾，全面提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?。在針對相關(guān)數(shù)據(jù)分析過程中，還要通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)際分析人員與GPS技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用三維射線跟蹤數(shù)據(jù)，獲取天線及網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，以此來對客戶位置精準(zhǔn)定位，確保5G網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)布局，進(jìn)一步提高5G通信網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)水平。

2.2 大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以針對5G通信網(wǎng)絡(luò)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(jìn)5G通信網(wǎng)絡(luò)的完善。在具體大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用過程中，技術(shù)人員則應(yīng)通過計(jì)算模型，并對其應(yīng)用獲得反饋情況，通過深層次的處理，從而促進(jìn)5G通信網(wǎng)絡(luò)的更新和優(yōu)化。

2.3 大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

在5G通信網(wǎng)絡(luò)中大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)應(yīng)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(shí)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(shù)人員需要對各基站信息、干擾信息和義務(wù)流數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，并實(shí)施分類存儲。通過在5G通信網(wǎng)絡(luò)中將不同的云有效地接入其中，從而增強(qiáng)5G通信網(wǎng)絡(luò)云數(shù)據(jù)的感知能力。同時還要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析通信網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)，重要部署接入云的位置，實(shí)現(xiàn)5G通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的優(yōu)化。

2.4 移動云計(jì)算技術(shù)

移動云計(jì)算技術(shù)作為大數(shù)據(jù)技術(shù)的代表技術(shù)，將其在5G通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行應(yīng)用時，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對移動設(shè)備的關(guān)注。特別是隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對移動端設(shè)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(shù)不斷完善的新形勢下，技術(shù)人員越來越重視移動端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接的高效性。這就需要重視移動云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，將5G通信網(wǎng)絡(luò)與移動云計(jì)算相結(jié)合，打造云服務(wù)平臺，從而為用戶提供更便捷的操作。并通過積極完善基礎(chǔ)設(shè)施、平臺和計(jì)算存儲等，借助于遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)萬物的有效互聯(lián)。而且在應(yīng)用移動云計(jì)算技術(shù)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(fù)雜的信息，為信息查詢和利用效率的提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.5 無線監(jiān)控技術(shù)

5G通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)中心作為重要的運(yùn)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(luò)運(yùn)營效率和質(zhì)量息息相關(guān)。這就需要工作人員加強(qiáng)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(yùn)行。技術(shù)人員還要集中對數(shù)據(jù)中心實(shí)施監(jiān)控，特別是對各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。具體可以將無線傳感技術(shù)在數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)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(luò)對無線監(jiān)控的要求較高，因此在實(shí)際應(yīng)用無線傳感技術(shù)的過程中，還要與5G通信網(wǎng)絡(luò)的具體運(yùn)行需求相結(jié)合，積極對無線傳感技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，保證5G通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)營的基礎(chǔ)上，還能夠?yàn)闊o線監(jiān)控技術(shù)的高效應(yīng)用提供一個良好的環(huán)境。

3 大數(shù)據(jù)支撐5G網(wǎng)絡(luò)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(luò)中，由于需要使用大規(guī)模天線（MIMO），而且5G網(wǎng)絡(luò)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?yàn)槊織l信道提供1條賦形的天線發(fā)射波束，實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，但各波束間會存在一定的干擾，導(dǎo)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(jìn)行收集，并借助于系統(tǒng)的計(jì)算能力加以優(yōu)化。由于網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(shù)通過對所有天線信道數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并借助于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對所有無線訪問接入點(diǎn)實(shí)施信息處理，能夠?yàn)楦魈炀€和微基站提供有效指導(dǎo)，抵消干擾。另外，也可以對MIMO數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。具體可以將室內(nèi)天線與WLAN技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，重視三維仿真和三維射線追蹤技術(shù)的有效應(yīng)用，針對用戶在室外或是室內(nèi)實(shí)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(luò)，基于這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生的潮汐效應(yīng)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(luò)則采用扁平化設(shè)計(jì)，通過將基站分解為基帶處理單位和射頻拉遠(yuǎn)模塊，多個基站的基帶處理單元集中為基帶池，從而實(shí)現(xiàn)資源的集約化利用。在5G通信網(wǎng)絡(luò)中，通過將基帶處理單元進(jìn)一步進(jìn)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(shí)現(xiàn)對多個分布單元的有效管理，實(shí)現(xiàn)了干擾管理和業(yè)務(wù)聚合，分布單元還可以實(shí)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(wù)需求的變化進(jìn)行靈活應(yīng)對，確保實(shí)時性能的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)硬件成本的有效控制。而且通過這樣的設(shè)計(jì)，還可以拉近與用戶之間的距離，實(shí)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(shù)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而基于能效角度實(shí)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(luò)存在頻段高及帶寬大的特點(diǎn)，當(dāng)采用高功率宏基站時，具體設(shè)置和運(yùn)營都需要較高的成本，但采用大量微基站還會存在嚴(yán)重的干擾問題，站點(diǎn)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(shù)進(jìn)行宏微蜂窩混合組網(wǎng)。宏蜂窩負(fù)責(zé)廣覆蓋，為高優(yōu)先級業(yè)務(wù)提供支持；微蜂窩覆蓋熱點(diǎn)，主要支持低優(yōu)先級高速業(yè)務(wù)。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(fù)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yùn)行。由于傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(yīng)用到大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，具體結(jié)合用戶分布數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(luò)屬于云化的網(wǎng)絡(luò)，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(shí)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(wù)單元?？刂圃凭唧w以網(wǎng)絡(luò)資源重審、網(wǎng)絡(luò)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(jì)算、移動邊緣計(jì)算、微云和飛云等多種云，具體在無線網(wǎng)的不同位置進(jìn)行部署，借助于網(wǎng)絡(luò)和用戶大數(shù)據(jù)分析來實(shí)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(dāng)前智能終端能力較強(qiáng)，但終端人工智能處理能力相對較弱。如在手機(jī)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(yīng)用過程中，其需要利用網(wǎng)絡(luò)云端實(shí)現(xiàn)智能處理，這有效地提高了安全識別能力。通過云計(jì)算可以對無線網(wǎng)起到強(qiáng)化的效果，并對計(jì)算強(qiáng)度的應(yīng)用起到有效的支持作用，即可以將用戶端的計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)移至云端。但無論是終端智能還是云端智能，具體實(shí)現(xiàn)都需要應(yīng)用到大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。

3.6 大數(shù)據(jù)支撐5G網(wǎng)絡(luò)切片

網(wǎng)絡(luò)切片是5G通信網(wǎng)絡(luò)中較為重要的一項(xiàng)功能。由于5G通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營過程中需要支持不同的業(yè)務(wù)需求，當(dāng)帶寬不一樣時，對于網(wǎng)絡(luò)的性能要求也會存在差異性。切片是針對網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化資源的有效分割，而且不同切片之間業(yè)務(wù)相互隔離，切片的實(shí)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(yùn)行不同的L2/L3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通過針對不同業(yè)務(wù)需求，用戶組織不同的切片，這其中則要應(yīng)用到深度分組檢測數(shù)據(jù)，以此來構(gòu)建預(yù)測模型，通過對熱點(diǎn)數(shù)據(jù)請求進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。另外，還可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源在切片間分配的聯(lián)合優(yōu)化。

3.7 借助網(wǎng)絡(luò)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(shù)，承擔(dān)著中傳和回傳的任務(wù)。在傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中，由于采用無連接方式進(jìn)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(jìn)行獨(dú)立處理，對前后關(guān)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(diǎn)獨(dú)立選路，甚至?xí)卟煌穆酚桑@影響了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)性能有了大幅度地改進(jìn)，如果根據(jù)每次通信中首個分組的特征進(jìn)行數(shù)據(jù)平面設(shè)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(diǎn)已設(shè)置了有序的指令集，并對沿途結(jié)過的節(jié)點(diǎn)和鏈路進(jìn)行了有效標(biāo)訓(xùn)，這些節(jié)點(diǎn)不需要對業(yè)務(wù)狀態(tài)進(jìn)行感知，只需要做好拓?fù)湫畔⒕S護(hù)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(luò)效率具有極為重要的意義。在具體實(shí)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(luò)大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)源選路指令集，并進(jìn)行有效的優(yōu)化，整個過程中不需要LDP/RSVP-TE（標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議/基于流量工程擴(kuò)展的資源預(yù)留協(xié)議）等信令協(xié)議，適合接受SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）的控制。

4 結(jié)束語

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