大數據影響下網絡承載問題研究

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，計算機技術的應用得到了突飛猛進的提高。這也預示著大數據時代的到來。這對于網絡發展來說既是機遇也是挑戰，如何能夠更加高效地承載大數據，為用戶提供高質量的服務，減少能源消耗，加速實現綠色通信的目標。特別是互聯網+時代的到來更加改變了人們的生活，推動整個社會不斷向前發展。文章主要針對當前大數據時代下網絡承載問題進行研究，并為實現綠色通信指出了一條可行的發展方向。

關鍵詞：大數據；網絡承載；研究

在市場經濟和經濟全球化的帶動下，我國智能終端技術得到了廣泛的使用，在此背景下移動互聯網產業出現了，并隨著使用范圍的擴大而改變了人們的生活方式，互聯網用戶不僅是信息的制造者同時也是使用者，在互聯網發展中是十分重要的角色，大數據時代的到來使得數據以及信令快速增加，這就給無線網絡承載能力帶來了很大的壓力，同時也是發展的重大挑戰。

1 大數據的網絡承載問題

如思科公司（Cisco System，Inc）在2012年2月14日發布的預測報告顯示，2016年全球移動互聯網的移動數據流量將比2011年增長22倍，達13.8Ebyte/月，其中78%（即10.8 Ebyte/月）的移動數據流量將通過移動蜂窩網接入和傳輸，中國所占份額將超10%。為滿足持續增長的用戶數和業務流量需求，網絡運營商不得不持續增加基站數量。為進一步挖掘頻譜利用率，運營商引入宏基站、微基站、微微基站和無線局域網（wirelesslo-cal areanetworks，WLAN）等混合覆蓋的立體分層組網新模式。在話務熱點和深度覆蓋盲區，加設微蜂窩基站和微微基站等，在數據話務熱點區域大幅度增加WiFi無線接入站點（access point，AP）部署，構建無線mesh網絡，將進一步加劇解決ICT能耗問題的迫切性。

由于大數據所帶來的巨大沖擊使得傳統的互聯網承載能力不能夠滿足當前用戶的需要。網絡在我國的使用已經有二十多年的歷史，在使用的過程中也獲得了諸多學者的研究并得到了大量的理論數據。最初的網絡存在著成本高、用戶少等特點，所以只需要建立一個簡單的網絡結構就能夠滿足用戶的使用，但是隨著大數據時代的到來，用戶以及所帶來的其他方面的影響都超過了預期。特別是物聯網的普及以及各種新型的社交軟件的出現更是促使信息網絡規模呈現出噴井式的發展，網絡架構只能通過“補丁”的形式暫時緩解承載壓力，但是這終究不能解決問題。根據相關的調查顯示，2014年網絡的流量就已經是2009年網絡流量的四倍。隨著互聯網用戶的不斷增加，這個數字還會持續增長，新型應用模式的出現更是對互聯網動態性等方面提出了更大的挑戰，為了使得自身更好的發展互聯網必須做出改變。

2 大數據的網絡承載研究

隨著互聯網應用范圍的不斷擴大，用戶群不斷增多，其產生的數據是不可估量的，這些數據給當前的網絡結構造成了很大的壓力。而且，當前的網絡應用的復雜程度很大，數據傳輸及應用方面要求也比較高，這就使得當前網絡的靈活性不高，網絡資源呈現出緊張的狀態。那么如何利用有限的資源來突破當前的困境已經成為了網絡企業必須要考慮的問題，這也是網絡能夠贏得挑戰的關鍵。

傳統的網絡環境都是有線形式的，這就使得針對有線網絡環境的研究比較深入，而對于目前大量使用的無線網絡環境的研究就相對較少，例如，互聯網數據挖掘技術在數據挖掘當中的應用、數據特征分析對解決計算機入侵問題的作用等方面，都沒有得到很好的研究。

無線網絡環境和有線網絡環境相比，無線網絡用戶的行為更加復雜化，其使用中呈現出的業務特征具有多樣化。隨著互聯網技術的快速發展，大數據中很大一部分都具有非結構化的特點，這就導致整個數據的分析和處理方式靈活性不高。例如，Dong網絡技術主要是通過微觀方式對數據進行分析，雖然這種分析精度比較高，能夠從更加細小的層面來觀察業務的實際變化，但是這種微觀方式過于精細化，并不能夠從宏觀的角度進行分析這些數據所具有的業務特征。

通過大量的網絡實踐得出，虛擬技術是目前被廣泛認同地解決網絡資源有限性的一種最佳手段。但是這種技術的研究還不夠深入，當前國際上對虛擬技術的研究一般都是在計算機領域。研究人員主要是對計算機中不同的邏輯結構和不同的層面來進行虛擬化過程，下面我們就分析一下虛擬化過程所包含的幾個方面。

在指令集虛擬化方面，Bochs是由Kevil Law-ton領導開發的基于C++的開源x86模擬器，它實現了對多個x86處理器（486/Pentium/AMD）的模擬，如SSE/3DNow等；Crusoe處理器和BIRD分別通過高效的超長指令技術（very long instructionword，VLlw）、代碼融合（code morphing）技術及對86架構下二進制文件的解釋實現了對x86處理器的虛擬。

硬件層次的虛擬化則提供了較高的虛擬隔離度，VMware是硬件抽象層面的虛擬化工具，通過獨立的或寄主形式的虛擬機控制器，創建多個不同的虛擬機。由華盛頓大學研發的輕量級虛擬機Denali，克服了傳統物理設備承載虛擬機數量的限制，允許在統一物理設備上實現幾千至幾萬個虛擬機的承載；Xen以其開源性，成為目前應用較廣泛的計算機虛擬化工具，它由位于硬件實體上的虛擬機監視器和多個虛擬機組成，通過虛擬機監視器控制多個虛擬機對物理資源的訪問實現不同虛擬機之間的互透明。

操作系統層面的虛擬化技術目的是解決硬件抽象層虛擬化時帶來的操作系統冗余。目前較常用的操作系統虛擬化工具是Jail，它能在保持傳統UNIX操作系統Root目錄下實現不同虛擬環境的分區功能；另一個工具Ensim則使用類似的虛擬化技術實現服務器的整合，降低維護成本。Java刊通過在應用層創建支持不同指令集（ISA）的虛擬機，實現對多虛擬環境的模擬。

目前虛擬化技術的研究主要停留在有線網絡環境下，在無線網絡環境下實現虛擬化技術是當前一個nantucket。由于無線網絡的接入方面存在著很多不同的垂直型的獨立網絡，同時不同的網絡還會支持不同的協議，協議的節點還具有不同的屬性，這些方面都給實現虛擬化技術帶了很大的困難。此外，無限網絡的接入必須能夠支持用戶的移動，這就給業務帶來了很多的動態變化，增加了實現虛擬化技術的難度。不過當前國際上的專家已經實現了通過并行的方式把虛擬化技術應用在無線網絡接口上，提高了資源的使用效率。

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