基于5G的大数据网络架构及监控技术

刘润哲 谢璨

【摘要】 通信网络的快速发展导致用户数量及其访问数据量持续增长，各数据中心每天都要处理海量的数据，基于高速率传输的大数据通信面临着存储不足和延迟率高等问题。本文讨论如何用5G技术解决上述问题，由于5G技术提出了新的网络体系结构，其传输速率及稳定性相比于传统无线通信及有线通信有着显著提升。现在，我国大规模的信息化建设使得大数据及无线监控管理得到广泛应用，新的5G网络架构可以适应这一发展。

【关键词】 第五代移动通信（5G） 大数据 数据中心 监控 网络架构

一、引言

大数据现在已经成为一种流行趋势，我们周围环境中的任意设备都可以产生相关数据后进行传输并且存储在相应的数据库中，这些数据可以来自于各式各样的传感器、文本、语言甚至视频，根据其特有性质，我们可以将大数据分为下列几种属性：

容量，日常的工业生产及商业运营已经越来越依赖于大量的传感器来进行数据交换和数据分析，同时我们生活中使用的社交网络平台和电子邮件等也不断交换着大规模的数据，我们现在在特殊情况下确实缺乏一种有效的手段去解决大容量的数据库需求及大数据中的数据挖掘等问题。

速度，在数据库和数据中心的运行监控中，数据的传输速度是一个要求比较高的参数，其中RFID标签、传感器的数据需要快速的数据传输才能实现快速响应，所以，高速率传输是大数据传输非常重要的一个环节。

类型，现在的数据与传统数据库中结构化的数字数据有很大不同，例如文本、文档、音频、视频等大量的非结构化数据。

时变性，大数据的传输并不是稳定不变的，在某一时段设备之间再大量的交换着数据，而在空闲时可能设备交换着极少数据甚至处于空闲状态。

复杂性，数据的来源并不是一致的，所以对不同的数据来源设备进行互联，对不同来源及类型的数据进行匹配转换还是具有很大的难度。

若干个信息来源生成大量的数据然后将其发送至数据分析模块进行暂存处理，处理过后产生有价值的数据，通过用户选择后交付给用户，这个过程数据会根据其结构和类型进行分类，即大数据分类。

下图展示了大数据的整体框架：

二、5G通信技术

目前我国的高速数据通信还是建立在传统的有线网络基础之上，而现在的互联网已经不仅仅局限于有线网络，从1G的模拟通信开始，无线通信技术发展迅猛，通过2G/3G的数字通信发展，到2010年的4G技术为止，无线通信技术已经成为一种高速率高可靠性的传输方式。

而目前还在处于制定标准化的5G无线移动网络相比于4G则具有更高的速率和容量，其预期的连接能力至少支持1000亿设备和每个用户10gbps的高速传输速率，预计在2020年5G实现部署之后可以实现网络真正的“全覆盖”，本文提到的大数据分析在建立在云计算的基础之上可以丰富用户的体验，而5G可以承载其运行以实现人与设备之间的通信和未来智能城市的规划，但是5G也还有许多问题需要解决以适应大规模的数据交换、海量的设备连接、多样化的服务等，下图显示了5G的技术优势。

三、基于5G的大数据网络架构

现在，越来越多的无线设备如传感器、智能手机、可穿戴设备等已逐渐加入到无线网络当中，经Gartner公司调查目前连接至互联网的设备大概为50亿台，预测到2020年会增长至250亿台。所以，传统的由光纤、双绞线架设的有线网络已经无法支持如此海量的数据交换的同时还可以保证较低的延迟。所以，为了应对不断增加的数据流量及设备，5G无线技术这样的新的无线网络架构的架设势在必行。

在基于5G的大数据网络架构中，传统的100mhz至3GHZ频段无法满足所有需要，所以电信运营商需要扩展至更高的工作频段。但是在高频段无线电波无法进行长距离传输并且穿过障碍物时衰减明显，所以在大数据环境下5G在天线技术上会有所突破，其中包括大量的MIMO（多输入多输出）技术和新型传输波形技术的使用，其目的是并行发送无线电信号的同时还使得能量集中在一个特定方向，下图为基于5G的大数据通信整体架构。

目前，在我国各领域内的工作方式受到网络能力的影响越来越大，各企事业单位已经部署更先进的网络设备及技术来提高工作效率，而在这样的网络环境中互联方式是关键所在，5G技术的各方面性能均比现有的网络技术要优越，所以其对我国的信息化发展具有非常大的帮助。下图展示在普通工作环境下通过5G技术访问网络及大数据中心的方式：

四、数据中心无线监控技术

目前在任何一个机构，数据中心已经成为其正常工作非常重要的一环，因为其存储着所有的工作信息，数据中心性能优越、稳定可以为机构和工作人员提供更好的信息化服务。所以，数据中心的安保措施显得尤为重要，在监控范围内，许多参数都要进行实时监控以防止灾难发生，如线路质量、温湿度、烟雾等。现在无线传感技术对于数据中心的监控已经得到普及，相比于传统的有线监控具有许多优点，在数据中心搬移和扩展中这种优势尤为明显，不仅仅在硬件安全方面，系统安全也是重中之重，系统性能、交互状态、接入用户数、数据传输速率、数据安全等方面也决定这数据中心的工作状态。现在，我们对于数据中心的安全管理受到了距离的限制，因为就目前的无线技术而言还无法做到远距离的即时报警与短时间响应，而5G技术的诞生则克服这一问题，其高速传输速率和大容量的特点可以使我们同时在一地点监控不同地区的数据中心，大大的降低了管理成本。

五、结论

在大数据时代背景下，每天都有大量的设备接入到互联网之中，数据中心的数据存储和数据分析对网络性能的要求越来越高，而5G技术的引入可以很好的解决这一问题，5G技术的高速率，大容量的特性可以为大数据应用提供更高的效率和更好的平台。在数据中心的软硬件监控方面，无线监控一直保有其特有的优势，5G在传统的无线通信基础上解决了远程监控的高延迟，响应慢的问题，极大地降低了运维成本。所以，5G技术是引领真正大数据时代来临的关键技术。

参 考 文 献

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