云計算視域下5G移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化的策略

劉宏嘉，王鑫炎，胡煜華，李 貝

（中國聯(lián)通浙江省分公司，浙江 杭州 310051）

0 引 言

為在通信技術發(fā)展中完善5G的網(wǎng)絡布局，相關人員將云計算技術滲透在5G移動通信網(wǎng)絡建設工作中，旨在應用云計算虛擬化和云存儲的特點，整合移動通信階段的數(shù)據(jù)資源，減少移動數(shù)據(jù)運行負荷，提升移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)利用率，為我國5G移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的穩(wěn)定運行創(chuàng)造有利條件。

1 云計算相關概述

云計算屬于信息時代的高新技術，本質(zhì)是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺靈活運用服務器中的各類資源，并按照用戶需求增強設備服務器和應用軟件中的數(shù)據(jù)處理與分析能力，為移動通信網(wǎng)絡用戶提供更為精準的數(shù)據(jù)支撐[1]。數(shù)據(jù)存儲和虛擬化是云計算的核心技術，一方面云計算在存儲信息資源時需在互聯(lián)網(wǎng)運行中構建數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，確保云計算移動通信網(wǎng)絡裝置的可擴展性和用戶數(shù)據(jù)存儲的可靠性。另一方面，虛擬化技術可匯集服務器內(nèi)數(shù)據(jù)資源，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一格式，使其能夠在各類硬件裝置上虛擬運行，從而節(jié)約數(shù)據(jù)運行中的軟硬件資源損耗，提升移動通信網(wǎng)絡中的資源利用率。基于虛擬化技術的云計算5G移動通信網(wǎng)絡具有較強的多變性，可在滿足用戶差異化需求的前提下，優(yōu)化各層服務器和運行程序的功能設計。

2 5G移動通信網(wǎng)絡中的關鍵技術

5G移動通信網(wǎng)絡是建立在第4代通信技術上的移動網(wǎng)絡系統(tǒng)，是4G通信技術深入發(fā)展后的產(chǎn)物。它的關鍵技術主要包括SDN、SON、D2D、異構超密度組網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算等。其中，SON技術的核心功能為自動組網(wǎng)，能夠自動連接、修復以及調(diào)整通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，具有提升移動通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流通效率，推進移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化進程的作用[2]。SDN可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類、轉(zhuǎn)發(fā)以及存儲，并且可以在虛擬化和透明化的網(wǎng)絡架構中更為便捷地支撐網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。D2D技術的主要效能在于銜接各移動網(wǎng)絡終點的通信，可在改變通信網(wǎng)絡頻譜后控制各網(wǎng)絡通信節(jié)點的能源損耗，共享5G通信中的數(shù)據(jù)資源，提升通信數(shù)據(jù)利用率。異構超密度組網(wǎng)技術在5G移動通信網(wǎng)絡部署中多用于縮短各移動終端內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸間距，擴大系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)容量。而云計算與5G移動通信網(wǎng)絡的融合是通過應用云端技術簡化移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)源，同時借助虛擬化的云端數(shù)據(jù)分析模型減少5G移動通信網(wǎng)絡架構中的成本投入，優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡設計。

3 基于云計算的5G移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化需求

云計算通常由IaaS、PaaS以及SaaS等服務模型組成，在5G移動通信網(wǎng)絡中的發(fā)展可進一步滿足5G網(wǎng)絡的優(yōu)化需求，但在應用云計算技術前期，應全面梳理5G移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化需求，制定科學合理的優(yōu)化措施[3]。具體來說，5G的基本方向為無線通信，在未來經(jīng)濟和社會建設中，無線通信對物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的要求會明顯增加。5G移動網(wǎng)絡通信在優(yōu)化中，需在各類先進技術的支撐下從網(wǎng)絡架構的低能耗、經(jīng)濟性、安全性以及高效性等目標出發(fā)，應用云計算技術，提升移動通信網(wǎng)絡傳輸速度，合理增加數(shù)據(jù)流量密度，借此適應當前時期用戶的通信服務要求，給予用戶良好的通信體驗，突出5G移動通信網(wǎng)絡的應用價值。

從用戶終端分析5G移動網(wǎng)絡優(yōu)化需求時應將終端用戶作為云計算技術的服務主體，滿足用戶在進行高數(shù)據(jù)流量、視頻業(yè)務以及游戲業(yè)務時對畫面分辨率、清晰度以及數(shù)據(jù)云存儲的基本要求。在實際應用中應不斷擴大5G移動覆蓋范圍和應用場景，將其滲透在災害和疾病預警等通信服務中，強化5G移動通信網(wǎng)絡的實踐效能。例如，處于高速移動狀態(tài)的飛機和高鐵在運行中可借助5G移動網(wǎng)絡通信服務功能，為用戶提供網(wǎng)絡接入服務，使其在多元化網(wǎng)絡覆蓋下有效處理相關業(yè)務和工作問題。此外，為完善云計算技術在5G移動通信網(wǎng)絡的應用機制，相關人員應在確保網(wǎng)絡穩(wěn)定性和通信服務彈性化的過程中，積極響應國家號召，遵循5G移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化需求，控制網(wǎng)絡架構、移動通信終端設置以及運行中的資源消耗，為我國通信事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎[4]。

4 云計算視域下5G移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化的策略

4.1 打造新型5G移動網(wǎng)絡系統(tǒng)

為優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡，發(fā)揮云計算技術潛能，相關人員可在云計算云端模型的作用下打造新型5G移動網(wǎng)絡系統(tǒng)，控制5G移動通信網(wǎng)絡的資源損耗，同時能夠在網(wǎng)絡資源和數(shù)據(jù)存儲結(jié)構的優(yōu)化中提升5G移動通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)運行頻率。借助云端模型可以推進無線傳輸技術研發(fā)，為新型5G移動網(wǎng)絡架構的產(chǎn)生建立通信渠道，隨后相關人員可在數(shù)字微波和虛擬化微波技術的支撐下靈活傳播通信數(shù)據(jù)，使其在云端模型中不受空間和時間限制，從而完善5G移動通信網(wǎng)絡運行條件。

新型5G移動網(wǎng)絡系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)共享趨勢愈發(fā)明顯，云端模型中數(shù)據(jù)資源利用頻率的提升和頻譜效率的調(diào)整可為5G移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)發(fā)展和網(wǎng)絡結(jié)構優(yōu)化奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎，同時在組網(wǎng)和頻率資源的協(xié)調(diào)中，維護新型5G移動通信網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性和安全性[5]。此外，在借助云計算技術優(yōu)化5G移動通信建立移動網(wǎng)絡通信系統(tǒng)時，還應強化網(wǎng)絡故障分析和檢測力度，實時評估網(wǎng)絡優(yōu)化方案的可行性，同時憑借云計算對移動通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的核算與分析，高效率地解決5G移動通信中的故障問題，避免因網(wǎng)絡覆蓋容量較大、信號干擾以及硬件設備升級不到位等故障損害網(wǎng)絡系統(tǒng)運行中的設備性能，從而保障移動網(wǎng)絡通信系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

4.2 優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡結(jié)構

5G移動通信網(wǎng)絡建設中，其網(wǎng)絡結(jié)構的優(yōu)化是云計算技術應用歷程中的必然要求。相關人員應在對比分析現(xiàn)有傳輸設備局限性后，明確移動通信網(wǎng)絡的扁平化趨勢，并在外部通信環(huán)境和移動終端變化中總結(jié)云計算視域下的5G網(wǎng)絡結(jié)構優(yōu)勢，優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡結(jié)構。一方面，通過扁平化云計算模型和移動設備設置方案，減少光纖使用，防止移動網(wǎng)絡通信中線路成本投入較大，降低運營商對廠家的依賴性[6]。另一方面，應用云計算的虛擬化特征，控制網(wǎng)絡結(jié)構層次，統(tǒng)籌規(guī)劃5G移動通信網(wǎng)絡結(jié)構，同時在OTN的作用下增強移動通信終端承載力，擴展5G移動通信網(wǎng)絡建設中的通信容量，提高網(wǎng)絡系統(tǒng)的帶寬。

4.3 重新規(guī)劃5G移動網(wǎng)絡層次

在優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡過程中，還應基于云計算技術重新規(guī)劃5G移動網(wǎng)絡層次，升級網(wǎng)絡覆蓋范圍中的PIN設備。首先，根據(jù)城市對移動網(wǎng)、局域網(wǎng)以及無線網(wǎng)的整體規(guī)劃，推進移動通信網(wǎng)絡建設，優(yōu)化移動網(wǎng)絡功能。隨后開發(fā)可支撐三層網(wǎng)絡的PIN設備，借助云計算數(shù)據(jù)處理和存儲的特征優(yōu)勢，加快PIN設備升級和性能完善的速度。其次，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡分層技術，按照IP和IP/TN等通信協(xié)議需求升級原有的二層和三層技術，借此突出移動網(wǎng)絡層次開發(fā)價值，保障各層網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。最后，在重新規(guī)劃5G移動網(wǎng)絡層次的基礎上弱化MPIS功能，確保網(wǎng)絡系統(tǒng)中骨干網(wǎng)絡IP數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，使其能夠順暢建立云數(shù)據(jù)傳輸通道，維護5G移動網(wǎng)絡通信整體的可靠性。另外，對于商用移動通信網(wǎng)絡，運營商可按照云計算技術場景和移動網(wǎng)絡通信場景，靈活分配各層網(wǎng)絡資源，針對性地優(yōu)化和升級各層網(wǎng)絡中的PIN和MPIS設備[7]。

4.4 靈活利用云計算技術實踐功能

云計算的實踐功能包括軟件服務、基礎設施、平臺服務以及移動終端服務等。5G移動通信網(wǎng)絡在優(yōu)化過程中依然需要憑借以上功能，改進內(nèi)部通信服務，凸顯5G網(wǎng)絡結(jié)構特征，并以增強移動通信終端穩(wěn)定性和安全性為目標，確立多元化通信網(wǎng)絡服務模式。現(xiàn)階段，移動網(wǎng)絡終端用戶量明顯提升，5G移動通信網(wǎng)絡需要利用云計算技術改善通信系統(tǒng)運行環(huán)境，設置更為優(yōu)質(zhì)的用戶通信服務。此外，在靈活利用云計算技術實踐功能期間，運營商還應創(chuàng)新發(fā)展5G移動通信網(wǎng)絡技術，更新網(wǎng)絡運營模式，采用交付式的技術應用機制開發(fā)云計算程序，使其遠程與各智能化和自動化移動終端連接，實現(xiàn)用戶便捷地獲取通信數(shù)據(jù)資源[8]。隨后在虛擬化云計算通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中，針對性調(diào)取區(qū)域網(wǎng)絡資源，高效存儲移動通信數(shù)據(jù)，為5G移動通信網(wǎng)絡架構提供豐富通信資源。在云計算技術實踐功能的支撐下，5G移動網(wǎng)絡通信在優(yōu)化中可實現(xiàn)網(wǎng)絡系統(tǒng)云端存儲和備份的目標，解決3G和4G移動通信中的數(shù)據(jù)遺失問題，強化移動通信網(wǎng)絡中遠程無線網(wǎng)絡的安全性，為5G移動通信網(wǎng)絡水平的提升奠定基礎。

4.5 加強5G移動通信網(wǎng)絡能耗控制

隨著云計算技術與5G移動通信網(wǎng)絡的融合，使得移動網(wǎng)絡架構中數(shù)據(jù)存儲和各類通信服務程序運行更為便利。但是，在網(wǎng)絡通信過程中，用戶的卸載、數(shù)據(jù)下載以及存儲等服務需求會使移動網(wǎng)絡設備產(chǎn)生較大的運行能耗。因此，云計算視域下運營商在優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡時還應加強5G移動通信網(wǎng)絡能耗控制，延長各類網(wǎng)絡設備和移動裝置的使用壽命，為用戶提供優(yōu)質(zhì)化的通信服務。

相關人員在云計算技術實踐中，可借助MS Skydrive、Dropbox、Box以及Google Drive等云存儲服務程序降低設備能耗，減少5G移動通信網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)資源傳輸?shù)臅r間和能源損耗，發(fā)揮數(shù)據(jù)云路徑的創(chuàng)建優(yōu)勢，從數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬等多方面合理銜接通信路徑，有效選擇移動設備數(shù)據(jù)傳輸中的通信算法。例如，在優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸路徑時，運營商可基于云計算技術提前規(guī)劃信息傳輸軌跡，規(guī)范移動通信網(wǎng)絡運行中的數(shù)據(jù)傳輸路徑，使各云端通信設備能夠在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸任務時智能篩選通信算法，確立最佳云通信數(shù)據(jù)傳輸模式，提升5G移動通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸效率，減少設備能源和成本損耗。

5 結(jié) 論

為持續(xù)優(yōu)化5G移動通信網(wǎng)絡，挖掘其應用價值，相關人員應基于云計算技術從5G移動通信網(wǎng)絡創(chuàng)新建設、節(jié)約網(wǎng)絡系統(tǒng)運行能耗以及革新移動通信網(wǎng)絡關鍵技術等方面重新布設5G移動通信網(wǎng)絡體系。在云計算虛擬化和數(shù)據(jù)存儲功能的支撐下，人們還需不斷提升5G移動通信網(wǎng)絡服務水平，使用戶獲得更為高效和可便捷傳輸?shù)耐ㄐ欧阵w驗，促進當代移動通信事業(yè)的發(fā)展。