大數(shù)據(jù)分析在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用

王鑫炎，劉宏嘉，胡煜華，李 貝

（中國聯(lián)通浙江省分公司，浙江 杭州 310051）

0 引 言

在3G、4G時(shí)代，數(shù)據(jù)傳輸速度為3～6 Gb/s，而5G時(shí)代傳輸速度直接激增至30 Gb/s，對(duì)人們的上網(wǎng)習(xí)慣產(chǎn)生了積極影響。但是，5G時(shí)代給大家?guī)Ыo方便的同時(shí)，也帶來了個(gè)人信息泄露的困擾。所以，需要有關(guān)部門繼續(xù)優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，滿足用戶的根本需求，實(shí)現(xiàn)通信企業(yè)、終端客戶及社會(huì)多贏。

1 現(xiàn)階段5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化存在的難題

1.1 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)安全問題

2020年3月，工業(yè)和信息化部發(fā)出《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》（以下簡稱《通知》），需要各自治區(qū)、直轄市做好5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，要求在勘察設(shè)計(jì)、施工建設(shè)上增加人力、物資投入，確保5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以覆蓋重點(diǎn)縣鎮(zhèn)，可以為基層經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入驅(qū)動(dòng)力，切實(shí)地保證信息成為生產(chǎn)要素，實(shí)現(xiàn)廣大農(nóng)村地區(qū)電子商務(wù)化運(yùn)作，增加農(nóng)民收入。《通知》中提出5G建設(shè)中需要與車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等建立關(guān)聯(lián)，形成動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估評(píng)測(cè)，以保障整體的網(wǎng)絡(luò)安全性。5G網(wǎng)絡(luò)中的通信網(wǎng)絡(luò)安全問題十分重要，關(guān)乎國家政治、經(jīng)濟(jì)及文化等多方面安全。5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來對(duì)接各類服務(wù)平臺(tái)，與服務(wù)企業(yè)形成大數(shù)據(jù)共享，從而建立強(qiáng)大的社會(huì)征信體系。該體系能對(duì)平臺(tái)使用者形成信譽(yù)評(píng)價(jià)，降低惡意拖欠費(fèi)用和違法攻擊網(wǎng)絡(luò)等行為的危害性。5G網(wǎng)絡(luò)智能終端安全防護(hù)模塊的正確設(shè)計(jì)與5G通信網(wǎng)絡(luò)安全性有著直接影響。移動(dòng)終端操作系統(tǒng)本身的漏洞也可以為黑客等不法分子的違法活動(dòng)提供方便[1]。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性問題

網(wǎng)絡(luò)信息的快速傳遞是5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要問題。5G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸機(jī)制是將物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)客戶端采集到的具體信息數(shù)據(jù)，通過具有邊緣緩存和計(jì)算能力的基站、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行預(yù)處理和緩存，再利用核心網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算中心，最后將預(yù)處理和緩存數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算中心進(jìn)行具體的分析處理。需要明確的是，所用的智能終端和微基站之間是通過回傳網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器、路由器以及交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)彼此交互的。該交互過程會(huì)產(chǎn)生大量的移動(dòng)終端數(shù)據(jù)。微基站還需要處理來自于不同主體包括網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、信息中心、服務(wù)器以及網(wǎng)關(guān)等反饋的數(shù)據(jù)。這些足以說明微基站在整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)中的重要性，是網(wǎng)絡(luò)是否穩(wěn)定的核心。

5G整體網(wǎng)絡(luò)基站不同步會(huì)帶來信息傳遞問題，將會(huì)波及來自各行各業(yè)的終端用戶，或者說會(huì)對(duì)社會(huì)全面健康發(fā)展形成沖擊。由此可見，保證基站信息同步是5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一個(gè)重要問題，需要相關(guān)人員提高關(guān)注，并積極投入資金進(jìn)行研究。將大數(shù)據(jù)技術(shù)植入具體的5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，能將各類信息分門別類，保證數(shù)據(jù)的完整性和基站同步性，提高終端用戶的使用體驗(yàn)和運(yùn)營商的管理效率[2]。

1.3 5G網(wǎng)絡(luò)通信的基站和天線設(shè)計(jì)問題

網(wǎng)絡(luò)分析是電信、聯(lián)通、移動(dòng)等為代表的經(jīng)營商對(duì)當(dāng)?shù)赜脩粢?guī)模、用戶地理分布等進(jìn)行信息采集分析，對(duì)在該地進(jìn)行5G建設(shè)可能性展開分析論證。通過這樣的論證確保5G工程和當(dāng)?shù)乜陀^情況充分匹配，實(shí)現(xiàn)傳輸通道設(shè)計(jì)合理、話務(wù)業(yè)務(wù)均衡，確保整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)高效率數(shù)據(jù)傳輸。其中，關(guān)鍵部分是基站和天線的布設(shè)。例如，草原地區(qū)、山區(qū)及高原等地區(qū)均會(huì)因?yàn)闅夂虻纫蛩赜绊憣?dǎo)致群眾的居住情況存在很大的差異。另外，現(xiàn)在城市的樓宇建筑等都包括了現(xiàn)有已經(jīng)建設(shè)的局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、語音自動(dòng)化及保安服務(wù)等多種網(wǎng)絡(luò)，對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有很大的影響，因此必須將其合并到建設(shè)體系內(nèi)，以保證彼此之間互不影響。要想將已經(jīng)存在的這些網(wǎng)絡(luò)納入5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，便需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員在充分勘測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)科學(xué)系統(tǒng)安排，考慮后續(xù)施工存在的問題，提前給出一些應(yīng)對(duì)措施，以確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)的達(dá)成[3]。

2 提升5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化水平的策略

2.1 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)安全水平

網(wǎng)絡(luò)安全是5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中必須重視的問題，需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來提煉與國家安全有關(guān)的各類關(guān)鍵詞，以保證通信系統(tǒng)對(duì)信息的篩選和監(jiān)控能力，避免威脅國家安全的言論和信息大范圍傳輸，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。

為了保證5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)相對(duì)安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，需要各大運(yùn)營商與電商平臺(tái)、銀行系統(tǒng)對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)信息共享，締造一個(gè)強(qiáng)大的征信平臺(tái)。這樣可以遏制惡意拖欠和違法攻擊網(wǎng)站的事情發(fā)生，保證5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作順利進(jìn)行。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)檢測(cè)和分析5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的終端設(shè)備，找到最常見的漏洞。針對(duì)檢測(cè)的漏洞研發(fā)軟硬件，使得漏洞及時(shí)得到修補(bǔ)，保證用戶信息安全并提升運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)安全程度，避免信息泄露導(dǎo)致出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)詐騙現(xiàn)象或者黑客攻擊網(wǎng)絡(luò)篡改信息等行為。

基站彼此間不同步會(huì)給黑客攻擊提供機(jī)會(huì)，5G時(shí)代對(duì)基站同步性的要求更高，需要我國政府及各大運(yùn)營商共同研究，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)突破，確保基站同步。目前經(jīng)過初步試驗(yàn)，雙頻接收、共視法對(duì)于5G時(shí)代基站同步具有一定的作用[4]。

2.2 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來提升5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性

首先，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)能擇優(yōu)選取微基站、物聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中所使用的設(shè)備，保證硬件過關(guān)，使客戶終端、基站及核心網(wǎng)站之間的數(shù)據(jù)可以快速傳輸并擁有較強(qiáng)的兼容性，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。其次，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，其對(duì)于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有促進(jìn)作用。例如，在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之前，利用3S技術(shù)和遙感技術(shù)等可以對(duì)建設(shè)區(qū)域地理進(jìn)行科學(xué)分析，將具體數(shù)據(jù)反饋給設(shè)計(jì)人員，利于其做出正確的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)安排。再次，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，基站可以捕捉用戶瀏覽痕跡，繼而做到內(nèi)容的針對(duì)性推送。然后，基站和智能終端交互過程中，運(yùn)營單位能積極采集用戶使用習(xí)慣和消費(fèi)行為等數(shù)據(jù)，最終制定更加人性化的產(chǎn)品。最后，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能檢測(cè)到流量分配情況，可以為流量平衡工作做出積極貢獻(xiàn)。另外，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)備對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)展開全面檢測(cè)，找出影響網(wǎng)絡(luò)安全性和穩(wěn)定性的問題，匯集相關(guān)專家積極研究對(duì)策，從而提高網(wǎng)絡(luò)局部的安全性和穩(wěn)定性，提升終端用戶使用體驗(yàn)[5]。

2.3 大數(shù)據(jù)分析在基站選擇和建設(shè)中的應(yīng)用

用戶移動(dòng)終端信息來自基站，而基站的輻射范圍是有限的。當(dāng)用戶處在有效范圍之外時(shí)，基站、核心網(wǎng)站以及終端設(shè)備彼此間數(shù)據(jù)傳遞受到影響，基站具有的數(shù)據(jù)分析能力下降，不能對(duì)客戶實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)推動(dòng)。電信、移動(dòng)以及聯(lián)通等運(yùn)營商也無法充分采集用戶信息，導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工作水平降低。另外，地形和地理環(huán)境會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化形成沖擊，有必要融入具有大數(shù)據(jù)特點(diǎn)的GIS/GPS系統(tǒng)來幫助進(jìn)行地形和地理分析，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供具體的建議和意見。例如，2019年LAND INFO Worldwide Mapping公司向美國電信公司提供航空影像設(shè)備，對(duì)目標(biāo)建設(shè)區(qū)進(jìn)行勘察，找到最適合的傳感器位置或微基站位置，使得信號(hào)水平最佳，提升了使用者的感受，并使運(yùn)營商的競爭力得到了提升。該技術(shù)對(duì)于我國5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來說也有積極的借鑒作用，可以對(duì)草原地區(qū)和高原地帶等展開特別的基站網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，保證微基站合理分布，將所有用戶囊括其中，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效率。

基站建設(shè)中涉及天線模式問題。之前采用的大規(guī)模天線即MIMO天線數(shù)量十分龐大。而且高階MIMO具有天線輻射波束功能，最終確保空分復(fù)用。但每個(gè)波束之間彼此影響，為了規(guī)避這一問題，需要采用大數(shù)據(jù)技術(shù)來采集密集波間干擾數(shù)據(jù)，再依靠5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自有的計(jì)算功能來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。另外，分布式天線彼此之間也存在影響和干擾，通過具有大數(shù)據(jù)分析功能的工具采集所有天線信道數(shù)據(jù)及干擾數(shù)據(jù)，再利用分析技術(shù)來尋找最為合適的訪問接入點(diǎn)，便可以增加信號(hào)強(qiáng)度，使得天線、微基站之間的干擾降至最低水平，確保信息傳遞的及時(shí)性、完整性[6]。

另外，目前我國在基站定位和天線定位方面，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以得到MIMO及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，再通過科學(xué)分析獲得最為精準(zhǔn)的架設(shè)點(diǎn)。目前已經(jīng)有了該類工具，如“黎明視景”大數(shù)據(jù)可視化分析與決策支持系統(tǒng)，利用其具有的三維仿真功能和三維射線追蹤技術(shù)，同時(shí)結(jié)合WLAN技術(shù)，便能快速鎖定用戶所在位置。換言之，利用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了終端用戶和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的交互，提高了信息傳達(dá)的精準(zhǔn)程度[7]。

2.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電價(jià)、補(bǔ)貼、公共資源管理方面的應(yīng)用

5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化除了技術(shù)上需要大數(shù)據(jù)支持之外，對(duì)政策也具有很強(qiáng)的依賴性。例如，需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)直接對(duì)準(zhǔn)群眾采集信息，分析群眾可接受的電價(jià)水平，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況給予在建已建基站一定補(bǔ)貼，并對(duì)補(bǔ)貼的數(shù)額進(jìn)行大數(shù)據(jù)信息分析，保證補(bǔ)貼的公正性和公開性，提高基站建設(shè)的積極性。在各類資源管理中，能利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)人才、資金以及資源進(jìn)行科學(xué)分析，做到合理分配，保證5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)全面建設(shè)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來調(diào)查5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中存在的各類違規(guī)操作或者犯法行為[8，10]。

3 結(jié) 論

目前，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化存在的最大問題集中在安全性和穩(wěn)定性方面，以及涉及基站和天線布置問題。對(duì)此，均可以利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，滿足用戶的根本需求。