云計(jì)算視域下5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的策略

劉宏嘉，王鑫炎，胡煜華，李 貝

（中國(guó)聯(lián)通浙江省分公司，浙江 杭州 310051）

0 引 言

為在通信技術(shù)發(fā)展中完善5G的網(wǎng)絡(luò)布局，相關(guān)人員將云計(jì)算技術(shù)滲透在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作中，旨在應(yīng)用云計(jì)算虛擬化和云存儲(chǔ)的特點(diǎn)，整合移動(dòng)通信階段的數(shù)據(jù)資源，減少移動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)行負(fù)荷，提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)利用率，為我國(guó)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

1 云計(jì)算相關(guān)概述

云計(jì)算屬于信息時(shí)代的高新技術(shù)，本質(zhì)是基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)靈活運(yùn)用服務(wù)器中的各類資源，并按照用戶需求增強(qiáng)設(shè)備服務(wù)器和應(yīng)用軟件中的數(shù)據(jù)處理與分析能力，為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)用戶提供更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐[1]。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和虛擬化是云計(jì)算的核心技術(shù)，一方面云計(jì)算在存儲(chǔ)信息資源時(shí)需在互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中構(gòu)建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，確保云計(jì)算移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)裝置的可擴(kuò)展性和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。另一方面，虛擬化技術(shù)可匯集服務(wù)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(yùn)行，從而節(jié)約數(shù)據(jù)運(yùn)行中的軟硬件資源損耗，提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的資源利用率。基于虛擬化技術(shù)的云計(jì)算5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)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(wù)器和運(yùn)行程序的功能設(shè)計(jì)。

2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是建立在第4代通信技術(shù)上的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是4G通信技術(shù)深入發(fā)展后的產(chǎn)物。它的關(guān)鍵技術(shù)主要包括SDN、SON、D2D、異構(gòu)超密度組網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等。其中，SON技術(shù)的核心功能為自動(dòng)組網(wǎng)，能夠自動(dòng)連接、修復(fù)以及調(diào)整通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，具有提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流通效率，推進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)程的作用[2]。SDN可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類、轉(zhuǎn)發(fā)以及存儲(chǔ)，并且可以在虛擬化和透明化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中更為便捷地支撐網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。D2D技術(shù)的主要效能在于銜接各移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終點(diǎn)的通信，可在改變通信網(wǎng)絡(luò)頻譜后控制各網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點(diǎn)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(gòu)超密度組網(wǎng)技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)部署中多用于縮短各移動(dòng)終端內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸間距，擴(kuò)大系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)容量。而云計(jì)算與5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的融合是通過(guò)應(yīng)用云端技術(shù)簡(jiǎn)化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)源，同時(shí)借助虛擬化的云端數(shù)據(jù)分析模型減少5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的成本投入，優(yōu)化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。

3 基于云計(jì)算的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需求

云計(jì)算通常由IaaS、PaaS以及SaaS等服務(wù)模型組成，在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)展可進(jìn)一步滿足5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化需求，但在應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)前期，應(yīng)全面梳理5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需求，制定科學(xué)合理的優(yōu)化措施[3]。具體來(lái)說(shuō)，5G的基本方向?yàn)闊o(wú)線通信，在未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)建設(shè)中，無(wú)線通信對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的要求會(huì)明顯增加。5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信在優(yōu)化中，需在各類先進(jìn)技術(shù)的支撐下從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的低能耗、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及高效性等目標(biāo)出發(fā)，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，提升移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，合理增加數(shù)據(jù)流量密度，借此適應(yīng)當(dāng)前時(shí)期用戶的通信服務(wù)要求，給予用戶良好的通信體驗(yàn)，突出5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值。

從用戶終端分析5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需求時(shí)應(yīng)將終端用戶作為云計(jì)算技術(shù)的服務(wù)主體，滿足用戶在進(jìn)行高數(shù)據(jù)流量、視頻業(yè)務(wù)以及游戲業(yè)務(wù)時(shí)對(duì)畫面分辨率、清晰度以及數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)的基本要求。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)不斷擴(kuò)大5G移動(dòng)覆蓋范圍和應(yīng)用場(chǎng)景，將其滲透在災(zāi)害和疾病預(yù)警等通信服務(wù)中，強(qiáng)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐效能。例如，處于高速移動(dòng)狀態(tài)的飛機(jī)和高鐵在運(yùn)行中可借助5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)功能，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，使其在多元化網(wǎng)絡(luò)覆蓋下有效處理相關(guān)業(yè)務(wù)和工作問(wèn)題。此外，為完善云計(jì)算技術(shù)在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用機(jī)制，相關(guān)人員應(yīng)在確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和通信服務(wù)彈性化的過(guò)程中，積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，遵循5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需求，控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、移動(dòng)通信終端設(shè)置以及運(yùn)行中的資源消耗，為我國(guó)通信事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[4]。

4 云計(jì)算視域下5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的策略

4.1 打造新型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

為優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮云計(jì)算技術(shù)潛能，相關(guān)人員可在云計(jì)算云端模型的作用下打造新型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，控制5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的資源損耗，同時(shí)能夠在網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中提升5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)運(yùn)行頻率。借助云端模型可以推進(jìn)無(wú)線傳輸技術(shù)研發(fā)，為新型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的產(chǎn)生建立通信渠道，隨后相關(guān)人員可在數(shù)字微波和虛擬化微波技術(shù)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(shí)間限制，從而完善5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行條件。

新型5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)共享趨勢(shì)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)在組網(wǎng)和頻率資源的協(xié)調(diào)中，維護(hù)新型5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性[5]。此外，在借助云計(jì)算技術(shù)優(yōu)化5G移動(dòng)通信建立移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)故障分析和檢測(cè)力度，實(shí)時(shí)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的可行性，同時(shí)憑借云計(jì)算對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的核算與分析，高效率地解決5G移動(dòng)通信中的故障問(wèn)題，避免因網(wǎng)絡(luò)覆蓋容量較大、信號(hào)干擾以及硬件設(shè)備升級(jí)不到位等故障損害網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行中的設(shè)備性能，從而保障移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.2 優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用歷程中的必然要求。相關(guān)人員應(yīng)在對(duì)比分析現(xiàn)有傳輸設(shè)備局限性后，明確移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的扁平化趨勢(shì)，并在外部通信環(huán)境和移動(dòng)終端變化中總結(jié)云計(jì)算視域下的5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一方面，通過(guò)扁平化云計(jì)算模型和移動(dòng)設(shè)備設(shè)置方案，減少光纖使用，防止移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信中線路成本投入較大，降低運(yùn)營(yíng)商對(duì)廠家的依賴性[6]。另一方面，應(yīng)用云計(jì)算的虛擬化特征，控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次，統(tǒng)籌規(guī)劃5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在OTN的作用下增強(qiáng)移動(dòng)通信終端承載力，擴(kuò)展5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的通信容量，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的帶寬。

4.3 重新規(guī)劃5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)層次

在優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，還應(yīng)基于云計(jì)算技術(shù)重新規(guī)劃5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)層次，升級(jí)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍中的PIN設(shè)備。首先，根據(jù)城市對(duì)移動(dòng)網(wǎng)、局域網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)的整體規(guī)劃，推進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，優(yōu)化移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能。隨后開發(fā)可支撐三層網(wǎng)絡(luò)的PIN設(shè)備，借助云計(jì)算數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的特征優(yōu)勢(shì)，加快PIN設(shè)備升級(jí)和性能完善的速度。其次，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)，按照IP和IP/TN等通信協(xié)議需求升級(jí)原有的二層和三層技術(shù)，借此突出移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)層次開發(fā)價(jià)值，保障各層網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。最后，在重新規(guī)劃5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)層次的基礎(chǔ)上弱化MPIS功能，確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中骨干網(wǎng)絡(luò)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(hù)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信整體的可靠性。另外，對(duì)于商用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商可按照云計(jì)算技術(shù)場(chǎng)景和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信場(chǎng)景，靈活分配各層網(wǎng)絡(luò)資源，針對(duì)性地優(yōu)化和升級(jí)各層網(wǎng)絡(luò)中的PIN和MPIS設(shè)備[7]。

4.4 靈活利用云計(jì)算技術(shù)實(shí)踐功能

云計(jì)算的實(shí)踐功能包括軟件服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)服務(wù)以及移動(dòng)終端服務(wù)等。5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在優(yōu)化過(guò)程中依然需要憑借以上功能，改進(jìn)內(nèi)部通信服務(wù)，凸顯5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，并以增強(qiáng)移動(dòng)通信終端穩(wěn)定性和安全性為目標(biāo)，確立多元化通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式。現(xiàn)階段，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端用戶量明顯提升，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)需要利用云計(jì)算技術(shù)改善通信系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，設(shè)置更為優(yōu)質(zhì)的用戶通信服務(wù)。此外，在靈活利用云計(jì)算技術(shù)實(shí)踐功能期間，運(yùn)營(yíng)商還應(yīng)創(chuàng)新發(fā)展5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，更新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式，采用交付式的技術(shù)應(yīng)用機(jī)制開發(fā)云計(jì)算程序，使其遠(yuǎn)程與各智能化和自動(dòng)化移動(dòng)終端連接，實(shí)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(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，針對(duì)性調(diào)取區(qū)域網(wǎng)絡(luò)資源，高效存儲(chǔ)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供豐富通信資源。在云計(jì)算技術(shù)實(shí)踐功能的支撐下，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信在優(yōu)化中可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)云端存儲(chǔ)和備份的目標(biāo)，解決3G和4G移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)遺失問(wèn)題，強(qiáng)化移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)水平的提升奠定基礎(chǔ)。

4.5 加強(qiáng)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能耗控制

隨著云計(jì)算技術(shù)與5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的融合，使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和各類通信服務(wù)程序運(yùn)行更為便利。但是，在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中，用戶的卸載、數(shù)據(jù)下載以及存儲(chǔ)等服務(wù)需求會(huì)使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生較大的運(yùn)行能耗。因此，云計(jì)算視域下運(yùn)營(yíng)商在優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能耗控制，延長(zhǎng)各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和移動(dòng)裝置的使用壽命，為用戶提供優(yōu)質(zhì)化的通信服務(wù)。

相關(guān)人員在云計(jì)算技術(shù)實(shí)踐中，可借助MS Skydrive、Dropbox、Box以及Google Drive等云存儲(chǔ)服務(wù)程序降低設(shè)備能耗，減少5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)資源傳輸?shù)臅r(shí)間和能源損耗，發(fā)揮數(shù)據(jù)云路徑的創(chuàng)建優(yōu)勢(shì)，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(dòng)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸中的通信算法。例如，在優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸路徑時(shí)，運(yùn)營(yíng)商可基于云計(jì)算技術(shù)提前規(guī)劃信息傳輸軌跡，規(guī)范移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)傳輸路徑，使各云端通信設(shè)備能夠在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)時(shí)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸效率，減少設(shè)備能源和成本損耗。

5 結(jié) 論

為持續(xù)優(yōu)化5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，挖掘其應(yīng)用價(jià)值，相關(guān)人員應(yīng)基于云計(jì)算技術(shù)從5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新建設(shè)、節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行能耗以及革新移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)等方面重新布設(shè)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)體系。在云計(jì)算虛擬化和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的支撐下，人們還需不斷提升5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平，使用戶獲得更為高效和可便捷傳輸?shù)耐ㄐ欧?wù)體驗(yàn)，促進(jìn)當(dāng)代移動(dòng)通信事業(yè)的發(fā)展。