云計算在5G移動通信網絡中的應用和發展策略研究

李曾吉

（中國電信股份有限公司清遠分公司，廣東 清遠 511800）

0 引言

5G移動通信網絡相較于4G移動通信網絡，不僅是速度上的提升，還包括通信技術形式的改變，由傳統單一形式發展為多項融合形式。通過綜合運用各類通信技術，使5G移動網絡的信息傳輸效率和傳輸速度顯著提升，其數據的傳輸速度最快可以達到10Gb/s，因此5G移動網絡對數據的計算質量要求更為嚴格，所需的計算精準度也更高。

云計算技術不僅能提升用戶的信息傳輸速率，還能在此基礎上持續增加網絡信息的吞吐量，有助于增強通信的穩定性，提高移動通信質量。在5G移動通信網絡建設中合理運用云計算可以進一步提升通信網絡的運行效率。通過對云計算技術的特點進行系統性分析，并分析其在5G移動通信網絡中的運用情況以及發展策略，可以進一步提升5G移動通信網絡建設的效率，更好地服務于人民生活及社會生產、發展。

1 云計算技術及5G移動通信網絡技術概述

1.1 云計算

早期的云計算可以概括為一種簡單的分布式計算，通過解決問題分發進行計算結果的合并，可以快速完成對眾多數據的處理。現階段的云計算則是在互聯網的基礎上，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據處理與分析能力，為移動通信網絡用戶提供更精準的數據支撐。同時，現階段的云計算服務不是簡單的分布式計算，而是在分布式計算的基礎上集成網絡存儲、虛擬化、熱備份冗雜等多種計算機技術，實現了功能上的創新。

簡單地說，云計算技術是由“云”和“計算”兩個部分組成，通過網絡“云”將巨大的數據計算處理程序分解成無數個小程序，然后通過多個服務器組成的系統進行處理和分析這些小程序得到結果并返回給用戶。“云”可以理解為移動互聯網服務器中的各類軟、硬件資源，也可以理解為網絡或者計算資源共享池。“計算”則是指用戶通過利用分析設備中的數據獲取自己所需信息的過程。一般情況下，計算機在進行高強度數據處理時，計算機所承受的負荷較大，對計算機的運行會有較大的壓力，運用云計算技術可以降低計算機的負荷，提高其數據處理的效率和質量，還能加強用戶對云計算技術應用的認可度。

1.2 5G移動通信網絡技術

5G移動通信網絡是基于第四代移動通信技術發展起來的移動網絡系統，以IT系統和微軟服務化架構為主，基于云計算技術對4G通信進行深度發展，實現具有高速率、低延遲和大連接特點的移動網絡系統。而且，云計算技術可以使網絡中的功能實現獨立化，并增強其擴容性。網絡功能虛擬化技術（NF）可以幫助計算機實現交互式服務對接窗口，使其擁有更多的調用機會，有效降低5G網絡接口的耦合度，從而加強5G網絡的整合性與解耦性。技術人員還可以根據用戶的需求制定5G網絡技術的具體功能，滿足不同用戶的個性化需求，讓5G網絡技術的應用更具針對性。在不同使用場景下，5G移動通信網絡技術的運行狀態可以分為注冊管理模型和連接管理模型兩種，注冊管理模型主要用于反映網絡協議（AMF）和用戶體驗（UE）的注冊狀態，而連接管理模型則是完成AMF和UE之間連接的網絡接口（NI）渠道，使得UE能順利接收到AMF發起的請求信號，完成業務執行請求。5G移動通信網絡系統結構與數據通道如圖1所示。

圖1 5G移動通信網絡系統結構與數據通道

2 5G移動通信網絡的關鍵技術

2.1 SON等技術

5G移動通信網絡的關鍵技術包括自組織網絡（SON）、軟件定義網絡（SDN）、D2D通信技術、異構超密度組網、云計算等。SON技術的主要功能是實現自動組網，幫助5G網絡技術實現網絡信號的自動連接，還能根據網絡用戶的實際需求對網絡信號進行調整和修復，為網絡用戶提供更便利的信息檢索服務。此外，SON技術能降低用戶的時間和物資損耗，通過加強移動通信網絡運行的速率，大大降低讓使用者使用過程的等待時間，從而提高用戶的工作效率。SDN是一種新型網絡創新架構，能實現網絡數據在虛擬化和透明化的網絡構架中更加方便快速地傳輸，完成對網絡數據的分類、轉發和存儲。D2D通信技術能銜接兩個對等的用戶節點，完成各移動網絡之間的通信，同時可以在通信網絡頻譜發生改變后進行自動調節，對各個網絡通信節點的能源損耗有控制作用，實現5G通信中的數據資源共享，提高各類數據資源的利用率。異構超密度組網技術能縮短移動通信統中各個終端之間數據傳輸的間距，擴大系統中的數據容量，進一步加快數據傳輸速率。云計算在5G移動通信網絡中的應用則是通過簡化通信網絡中的數據源，利用云端數據分析模型降低在5G網絡構架中的成本投入，大大降低用戶的使用成本。

2.2 高精度同步傳送技術

隨著5G技術使用群體的不斷擴張，5G通信網絡的業務范圍逐漸擴大，涉及的領域也日益增加。為保證用戶的使用效果，5G通信網絡在數據傳輸速率上有著更高的要求，不僅要降低時延，減少回波的產生，還要求盡快實現5G移動通信網絡超短幀的發展目標。高精度同步傳送技術的特點包括如下幾個方面：一是將設備運行時產生的靜電性誤差降到最低，最大限度地減少其對數據傳輸效果的影響。例如，利用邊界時鐘設備進行數據傳輸，該設備運行時產生的靜電性誤差一般能保持在商業級別，確保信息傳輸達到較高精準度。二是減少信息傳輸時的流轉過程，降低數據傳輸時耗。例如，在5G移動通信網絡中運用G-metro技術可以減少數據在各個節點間的傳輸時間，從而提升5G通信技術的精準度。三是實現信息傳輸過程和時間的同步。將小型化節點設備調整到與5G基站同步，減少移動通信網絡鏈路中的節點數量，進而實現其傳輸過程與時間的同步。由此，高精度同步傳送技術讓5G技術實現更高效的信息傳輸[1]。

2.3 端到端的智能管控技術

為實現在5G移動通信網絡中端到端的傳輸過程，就要在4G技術的基礎上發展智能管控技術，通過連接大規模終端設備，增強數據傳輸的靈活性，實現5G技術發展過程中對存在問題的優化作用。因此，要想較好地運用這項技術，需要技術人員積累豐富的實踐經歷和理論知識作為基礎，要對中傳段、回傳段間IP+光異同網絡結構有詳細的了解，由此對5G網絡進行調整和優化，使得5G移動通信網絡相比傳統4G更加智能和穩定。除此之外，上文中提到的SDN技術與端到端智能管控技術聯合應用，既能提高5G環境中數據的傳輸速率，還能相互調控，加強對5G技術及全局的管控功能。

3 云計算技術在5G移動通信網絡中的應用和發展需求

云計算技術可以對5G網絡進行更好的優化，盡可能地降低網絡構架的成本投入，實現經濟、安全、高效的發展目標。運用云計算技術可以提高移動通信網絡傳輸速率，擴大移動通信系統的數據容量，使數據流量密度合理地增加，讓使用者體驗更方便快捷的信息通信服務，最大限度地實現5G移動通信網絡在工作生活中的應用價值。因此，在云計算技術應用的前期階段，要明確5G移動通信網絡的發展需求和優化目標，并制訂科學合理的方案，做到有的放矢。現階段，5G技術的發展方向仍然是無線通信，所以未來經濟社會發展對物聯網和云計算技術的需求會持續增加。

分析5G移動通信網絡的發展需求時，應考慮將終端用戶作為云計算技術的服務主體，通過滿足終端用戶的不同需求，及時發現并完善5G移動網絡，例如滿足用戶對高數據流量、高分辨率、高清晰度等視頻業務或游戲業務的需求，還要保證相關數據的云存儲功能。為強化5G移動通信網絡在現實生活中的應用效果，應使盡量擴大技術覆蓋范圍大，應用的場景也應該不斷更新，讓5G技術逐漸滲透各類重大事件通信服務中，如疾病防控、地震預警等，充分發揮5G技術智能、高效的特點[2]。此外，云計算技術在5G移動通信網絡中的應用要符合國家法律制度，積極響應國家號召，在完善云計算技術應用機制的同時，保證網絡穩定性和通信服務彈性化特征，實現其在5G移動通信網絡中的發展需求，為國家通信事業的可持續發展奠定堅實的基礎。

4 云計算在5G移動通信網絡發展面臨的困境

當前，雖然云計算在5G移動通信網絡中得到一定的發展，但是仍然面臨一定的困境。一是5G移動網絡系統與云計算技術的結合不緊密。云計算在5G移動通信網絡中雖然得到一定的應用，但是由于5G移動網絡發展起步時間短，與云計算的結合還不夠緊密，導致云計算在5G移動網絡中的應用還處于嘗試階段，需要不斷進行優化和升級。二是5G移動通信網絡結構略顯笨重。5G移動網絡在運用過程仍然存在一定的局限性，導致云計算在5G移動通信網絡的應用不夠流暢。同時，云計算應用在5G移動通信網絡的成本較高，對生廠商的依賴性較強，光纖使用量大，導致其網絡結構略顯笨重。三是對云計算技術功能的靈活運用度不夠。由于云計算在5G移動通信網絡中的應用時間較短，應用場景單一，實踐效果不明顯，導致云計算技術在5G移動通信網絡中的靈活運用度不夠。第五，5G移動通信網絡的普及度不夠。用戶在使用移動通信網絡過程中，對5G移動通信網絡和云計算的了解度不夠，對5G移動通信網絡所采用的網絡切片技術不了解，導致在使用過程中存在一定的盲目性。

5 云計算在5G移動通信網絡中的發展策略

5.1 打造新型5G移動網絡系統

打造新型5G移動網絡系統（如圖2所示）有助于發揮云計算技術的潛能，可以借助云計算云端模型實現對5G技術的優化，控制5G技術在網絡構建過程中的資源損耗，降低通信網絡系統發展過程中變動成本的比重。在對網絡資源和數據存儲結構的優化過程中還能提升數據運行頻率，加快信息在節點之間的傳輸效率。云計算云端模型還有助于無線通信技術的發展，能讓新型5G移動網絡系統在云端模型中的應用不受空間和時間限制，在數字微波和虛擬化微波技術的支持下，實現通信數據的靈活傳播。運用云端模型建立新型5G移動網絡系統，可以根據其數據資源利用頻率的提升和頻譜效率的調整對5G移動通信網絡的優化提供數據基礎[3]。此外，要加強對網絡故障分析和檢測的力度，對制訂的網絡優化方案要進行實時評估，保證方案的可行性。同時，可以充分運用云計算技術對數據的整合、核算、分析等功能，解決5G移動通信中遇到的故障問題，防止因5G網絡覆蓋面過大，應用場合過多，導致的信號干擾以及各類硬件故障等，造成對網絡系統運行中設備性能的損害，從而保障移動網絡通信系統的穩定性。

圖2 打造新型5G移動網絡系統

5.2 優化5G移動通信網絡結構

在5G移動通信網絡的建設中，對網絡結構的優化可以運用扁平化云計算模型實現，通過對現有設備數據傳輸效率進行分析，明確設備在網絡結構中的局限性，結合5G移動通信的特點實現對網絡結構的優化。通過降低在移動通信網絡建設中的成本投入，減少光纖的使用量，在降低對生產廠商依賴性的同時，可以實現對網絡結構的優化效果。此外，云計算的虛擬化特點可以控制網絡結構層次，對5G移動通信網絡結構進行全局規劃。

5.3 靈活利用云計算技術實踐功能

在5G移動通信網絡的發展過程中，要靈活運用云計算技術的實踐功能實現對內部通信服務的改善，包括軟件服務、基礎設施、平臺服務、移動終端服務。在凸顯5G技術優勢的同時增強移動終端的穩定性和安全性，讓用戶有更好的網絡使用體驗[4]。利用云計算技術實踐功能可以改善網絡通信系統運行環境，促進網絡運營模式的更新，使用戶對通信數據資源的獲取更加方便快捷；可以實現網絡數據在云端的存儲和備份功能，進而解決傳統通信網絡技術存在的數據遺失問題，提升遠程無線移動通信網絡的安全性和穩定性。

5.4 加強網絡切片技術的應用

在5G移動通信網絡中使用到的網絡切片技術主要是將多個物理網絡分割成若干個虛擬化的邏輯網絡，并將其應用到不同的場景中，從而提高用戶的體驗感。根據用戶對5G移動通信網絡的需求，結合網絡切片技術能夠有效實現對不同功能的制定，從而滿足用戶的需求。目前，將網絡切片技術應用到云計算和5G移動通信網絡中能夠根據每個切片的性質和功能制定具有針對性的對會話管理和移動管理，降低了用戶的使用成本，為用戶提供了便捷、高質量的5G移動通信網絡服務。

6 結語

5G移動通信網絡的應用和發展離不開云計算等強大網絡技術的支持，云計算技術在5G通信技術中的優勢不僅體現在加快數據傳輸速率、提高數據使用效率等方面，還作為各種虛擬化網絡技術模型的載體，在移動通信系統優化過程中突顯出其更大的價值。云計算技術的應用在很大程度上推動了5G移動通信網絡的發展，但依舊面臨一定的發展困境，需要在后續發展的過程中從不同的層面（包括優化網絡結構、靈活利用云計算技術實踐功能等層面）對云計算技術進行完善與升級，促使其對5G移動通信網絡建設的推動作用得到進一步彰顯。