基于云計算技術(shù)的5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路徑分析

薛 飛

(南京財經(jīng)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校,江蘇 南京 210000)

0 引言

國內(nèi)5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)包括信息接入、云盤與核心數(shù)據(jù)計算,可以把相應(yīng)的服務(wù)業(yè)務(wù)實時保存于服務(wù)器,降低移動終端使用網(wǎng)絡(luò)信號時消耗的流量,縮短用戶取得所需資料的時長。 常規(guī)移動通信系統(tǒng)可以使5G 網(wǎng)絡(luò)下的各類通信服務(wù)進行高速識別及運行,但在節(jié)點路徑上的分配處理還未達到理想高度,經(jīng)常會由于網(wǎng)絡(luò)路徑過多、連接比較復(fù)雜,出現(xiàn)信號卡頓的情況。 因而,本文對依托云計算優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)路徑展開分析,可彌補傳統(tǒng)優(yōu)化形式的不足。

1 云計算技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)是云計算的核心,可提供用戶所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 云計算是一種計算方法,能夠依托云端,通過網(wǎng)線、搜索引擎等各類渠道,為用戶提供所需資源,其可用性主要集中于虛擬化與數(shù)據(jù)中心、計算等方面。

2 云計算下移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化思路

2.1 改善數(shù)據(jù)采集

若要有效優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò),就要考慮數(shù)據(jù)獲取采集問題,改進信息質(zhì)量與接收效率。 數(shù)據(jù)采集期間,移動信號與信息本身會受到干擾,引發(fā)信號失穩(wěn)以及信息失真等問題。 對此,相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)優(yōu)化相關(guān)的服務(wù)基地,在確保服務(wù)器接收與發(fā)出信號穩(wěn)定的前提下,提升信息采集的精準(zhǔn)度與全面性。 另外,在獲取移動數(shù)據(jù)信息時,也應(yīng)關(guān)注移動終端所處的位置與服務(wù)內(nèi)容,逐步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)[1]。

2.2 優(yōu)化調(diào)整數(shù)據(jù)分析

在移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化期間,相關(guān)人員應(yīng)分析處理獲取的數(shù)據(jù)內(nèi)容。 云計算本身能提供強大的計算功能,對信息采取動態(tài)化分析,完成保存,供后續(xù)應(yīng)用。云計算在移動通信領(lǐng)域的運用,有利于推進對虛擬資源的挖掘及使用,以擴大數(shù)據(jù)信息儲存的實際容量,提高大數(shù)據(jù)分析的效率,得到比較精準(zhǔn)的處理結(jié)果,幫助移動通信運營商形成合理的改進執(zhí)行計劃。

2.3 推進移動通信網(wǎng)絡(luò)的實施及測試

網(wǎng)絡(luò)路徑優(yōu)化離不開實施及測試環(huán)節(jié),以了解移動網(wǎng)絡(luò)信號在區(qū)域內(nèi)的覆蓋程度以及對應(yīng)信號的穩(wěn)定性,給終端用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 根據(jù)移動通信領(lǐng)域的整體形勢,移動通信客戶終端的數(shù)量規(guī)模持續(xù)擴大,覆蓋廣度相應(yīng)提升,但通信網(wǎng)絡(luò)運營管理卻存在諸多問題。 在融入云計算后,相關(guān)人員可以深入了解當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的覆蓋狀態(tài),根據(jù)區(qū)域移動用戶對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需要以及可調(diào)度資源設(shè)施的布局狀況,安排優(yōu)化測試。

2.4 運用云端空間

引入云計算,完善通信網(wǎng)絡(luò),需要關(guān)注云端部分。在移動通信中,采用云計算技術(shù),可以優(yōu)化相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模式,利用云端擴大數(shù)據(jù)儲存容量,使云端的便于調(diào)用、空間大等各類優(yōu)勢得以發(fā)揮,使可提供的移動通信服務(wù)得到優(yōu)化。

3 基于云計算的5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路徑

3.1 硬件優(yōu)化設(shè)計

3.1.1 交換機

本文討論的交換機是基于常規(guī)設(shè)備,額外添加I/D芯片,并用AI-200 型號設(shè)備芯片換掉以往的AT-500設(shè)備。 因為只是把原有交換機內(nèi)部的部分零件換掉,所以不會產(chǎn)生較多的優(yōu)化升級成本。 此處植入的芯片,支持云計算處理,可以大幅度提高交換機的信息處理效率。

3.1.2 傳感裝置

在5G 移動通信中,借助網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息實現(xiàn)基本運行,因為僅有海量網(wǎng)絡(luò)信息有序通過節(jié)點,才能使用戶享受到理想的5G 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 而在數(shù)據(jù)傳輸期間,傳感裝置發(fā)揮了極高的價值。 本文以華為H-80 的傳感裝置為例,此型號設(shè)備支持50 MB/s 傳輸速度。 利用5G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),H-80 傳感裝置可在接收網(wǎng)絡(luò)信息的同時,兼顧對信息的過濾篩選,能直接將存在風(fēng)險的數(shù)據(jù)信息隔離在外。 另外,此型號的傳感裝置,兼容性突出,支持聲音、文字與圖片等各類形式的數(shù)據(jù)內(nèi)容,為移動網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.1.3 分布式服務(wù)器

5G 通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化應(yīng)采用分布式服務(wù)器,包含若干小規(guī)格服務(wù)器,其中任一服務(wù)器均可以借助虛擬機和服務(wù)基站建立聯(lián)系,實現(xiàn)終端連接。 此處選擇小規(guī)格服務(wù)器是Web,對數(shù)據(jù)的處理效率極高,并且信號覆蓋的穿透力較強,抗干擾性能較優(yōu),可實時解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)5G 移動終端的各類問題。 另外,考慮到Web服務(wù)器對于超過其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的用戶,不會提供任何網(wǎng)絡(luò)服務(wù),因此選擇集群的形式,打造分布式的格局,彌補該類服務(wù)器的缺陷[2]。

3.2 軟件優(yōu)化設(shè)計

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)錨點

5G 通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化路徑中,如果錨點訪問的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處于5G 移動通信劃定區(qū)域,此錨點就是臨近錨點。 假設(shè)錨點訪問的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點超出覆蓋區(qū)域,就屬于外緣錨點。 通信網(wǎng)絡(luò)運行中,錨點達到節(jié)點僅有一條最佳路徑,在此基礎(chǔ)上逐層拓展,構(gòu)成以訪問節(jié)點為中心的路徑網(wǎng)。 如圖1 所示,K1 與K2 之間是最優(yōu)路徑。以此條路徑為基礎(chǔ)繼續(xù)發(fā)展,建立其他連接,就能搜索到其他錨點,如K3,K4 等,找到的錨點在網(wǎng)絡(luò)安全范圍內(nèi)能任意連接,產(chǎn)生一條傳輸路徑,諸如此種形式產(chǎn)生若干條路徑,就構(gòu)成路徑網(wǎng)。 在劃定網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),選擇合適的算法,計算選擇路徑網(wǎng)里的移動錨點。 此處以KXS 算法為例,計算流程是先確定兩個錨點的路徑長度,而后運用適應(yīng)性函數(shù),得到其他錨點的距離。 其中,適應(yīng)性函數(shù)見下述表達式:

圖1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點路徑網(wǎng)

其中,n是指動態(tài)錨點的數(shù)量;i是指兩個錨點路徑的長度。 經(jīng)函數(shù)運算得出,按照路徑網(wǎng)中心距離進行計算,結(jié)果比較準(zhǔn)確,而且可以比較完整地反映移動網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸路徑。 在時間的推移下,中心距離會逐漸拉開,這意味著在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,信息傳輸?shù)男蕰粩嗵岣摺?而如果中心距離逐漸拉近,表示信息傳輸速度處于放緩的狀態(tài)中,提高了對中心間距動態(tài)變化的計算準(zhǔn)確性與速度。 由此對相應(yīng)的算法加以優(yōu)化,專門對各個網(wǎng)絡(luò)錨點進行計算,相應(yīng)函數(shù)表達式如下:

其中,G表示在初始狀態(tài)下的中心間距;t是指信息迭代的次數(shù);G0是指已經(jīng)掌握的中心間距。 函數(shù)算法優(yōu)化之前,采用原本的算法確定中心間距,但所得結(jié)果無法完全展示出中心間距在時間推移下的變化情況。 為驗證該算法的可用性,對比TSV 算法。 根據(jù)相關(guān)結(jié)果,在維數(shù)與迭代次數(shù)一致的前提下,TSV 算法無論是平均性能,還是最佳及最差性能,均不敵KXS 改良后的算法。

3.2.2 緩存?zhèn)鬏?/p>

5G 在數(shù)據(jù)緩存和輸送方面,通常會被儲存容量、寬帶服務(wù)等條件約束,常規(guī)的緩存及傳輸形式無法適應(yīng)5G 移動通信的客戶端需要。 對此,通過云計算手段加以優(yōu)化,能給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)打造更大的運行空間。 在5G的某個節(jié)點接收數(shù)據(jù)包中,此處設(shè)定的緩存及傳輸模式流程為:重新編碼獲取的數(shù)據(jù)包,并把全部數(shù)據(jù)包歸納為一個集合,令該集合內(nèi)的全部數(shù)據(jù)包都能在緩存中;借助云計算將緩存中的數(shù)據(jù)包實施解壓處理,服務(wù)器能對解壓后的信息下達決策指令[3];按照服務(wù)器指令,把各項數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,在數(shù)據(jù)緩存及信息傳輸期間解決空間不足的問題。 此外,借助云計算緩存數(shù)據(jù)信息,能在緩存操作的同時迅速解碼數(shù)據(jù)包信息,并傳輸給相應(yīng)用戶終端,該過程的基本實施程序如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)緩存及傳輸運行流程

3.3 實驗分析

在5G 移動通信中,各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具體反映在5G用戶移動終端上,當(dāng)移動終端的位置發(fā)生改變,相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信半徑會隨之發(fā)生位置擴散。 而處于該通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的用戶終端節(jié)點,會接收從服務(wù)器發(fā)出的數(shù)據(jù)信號,此時能運用服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)信號,在網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑范圍內(nèi),形成對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。 本文所述實驗,把移動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點按照2 s 的時間標(biāo)準(zhǔn),每個間隔停止接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)信號,繼而形成傳輸路徑,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點原始傳輸速度是2.5 m/s(Vmean)。 在5G 移動通信下,網(wǎng)絡(luò)路徑的信號覆蓋情況是根據(jù)節(jié)點數(shù)量評估。在一個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi),節(jié)點數(shù)目偏少,傳輸路徑的信號覆蓋程度就會有所弱化。 實驗分析階段,為避免受到客觀通信條件的干擾,確保實驗信息結(jié)果的可參考性,選擇借助無人機,對相應(yīng)區(qū)域中的分布式服務(wù)器以及節(jié)點狀況,進行全面、同步的了解。

實驗數(shù)據(jù)獲取期間,倘若因為服務(wù)器本身發(fā)生信號卡頓的情況,應(yīng)當(dāng)中斷后續(xù)的操作,以避免出現(xiàn)實驗結(jié)果不具備分析價值的情況。 劃定實驗范圍是1 000 m2的區(qū)域,隨意在該范圍內(nèi)部署50 處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,令這些節(jié)點均自由移動。 實驗開始后,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點移動期間,同時采取兩種優(yōu)化系統(tǒng),即優(yōu)化路徑以及常規(guī)FIO-05G的優(yōu)化形式,對比二者的表現(xiàn)情況,評估覆蓋效果更高的節(jié)點路徑。 通過實驗結(jié)果可得,本文優(yōu)化路徑形式比常規(guī)方法更有效。 其中,常規(guī)系統(tǒng)是采取一個大型服務(wù)器支持路徑優(yōu)化,而本文則采取分布式結(jié)構(gòu)的服務(wù)器,對各個信號覆蓋范圍、實施節(jié)點路徑進行改進,可以提高路徑的覆蓋程度。

另外,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點優(yōu)化還會被相應(yīng)節(jié)點位置變化的速度干擾,而該種速度能利用節(jié)點部署隨機變量發(fā)生調(diào)整。 如果節(jié)點隨機變量較多,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點位置轉(zhuǎn)移速度會相對更快,而且變化區(qū)域也比較穩(wěn)定。 通過本文所述的系統(tǒng)進行路徑優(yōu)化處理,可以使移動速度處于比較穩(wěn)定、高效的狀態(tài)中。 該系統(tǒng)主要借助云計算的動態(tài)錨點形式,實現(xiàn)路徑優(yōu)化,對各節(jié)點位置變化速度的分析更為準(zhǔn)確,繼而達到擴大移動網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍的效果,實現(xiàn)通信路徑的合理優(yōu)化[4]。

4 結(jié)語

5G 網(wǎng)絡(luò)條件下,各個區(qū)域內(nèi)的移動節(jié)點都能享受所需的通信服務(wù),給網(wǎng)絡(luò)路徑帶來不小的負擔(dān),甚至引起路徑混亂。 所以,本文以分布式的服務(wù)器作為基礎(chǔ),保障通信服務(wù)的覆蓋面,并利用云計算的信息處理優(yōu)勢,改善信息分析效果,實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)路徑的合理優(yōu)化。