大数据分析在5G移动通信网络优化中的应用

2020-01-05王鑫炎刘宏嘉胡煜华

通信电源技术 2020年20期

王鑫炎，刘宏嘉，胡煜华，李贝

（中国联通浙江省分公司，浙江杭州 310051）

0 引言

在3G、4G时代，数据传输速度为3～6 Gb/s，而5G时代传输速度直接激增至30 Gb/s，对人们的上网习惯产生了积极影响。但是，5G时代给大家带给方便的同时，也带来了个人信息泄露的困扰。所以，需要有关部门继续优化5G移动通信网络，满足用户的根本需求，实现通信企业、终端客户及社会多赢。

1 现阶段5G移动通信网络优化存在的难题

1.1 5G移动通信网络安全问题

2020年3月，工业和信息化部发出《关于推动5G加快发展的通知》（以下简称《通知》），需要各自治区、直辖市做好5G网络建设，要求在勘察设计、施工建设上增加人力、物资投入，确保5G网络建设可以覆盖重点县镇，可以为基层经济发展注入驱动力，切实地保证信息成为生产要素，实现广大农村地区电子商务化运作，增加农民收入。《通知》中提出5G建设中需要与车联网、工业互联网等建立关联，形成动态的场景数据安全风险评估评测，以保障整体的网络安全性。5G网络中的通信网络安全问题十分重要，关乎国家政治、经济及文化等多方面安全。5G网络优化需要利用大数据技术来对接各类服务平台，与服务企业形成大数据共享，从而建立强大的社会征信体系。该体系能对平台使用者形成信誉评价，降低恶意拖欠费用和违法攻击网络等行为的危害性。5G网络智能终端安全防护模块的正确设计与5G通信网络安全性有着直接影响。移动终端操作系统本身的漏洞也可以为黑客等不法分子的违法活动提供方便[1]。

1.2 5G网络通信联网的稳定性问题

网络信息的快速传递是5G网络优化的重要问题。5G数据网络的信息传输机制是将物联网、互联网及移动客户端采集到的具体信息数据，通过具有边缘缓存和计算能力的基站、无线数据网进行预处理和缓存，再利用核心网络连接数据中心和云计算中心，最后将预处理和缓存数据导入数据中心和云计算中心进行具体的分析处理。需要明确的是，所用的智能终端和微基站之间是通过回传网络、核心网络中的服务器、路由器以及交换机来实现彼此交互的。该交互过程会产生大量的移动终端数据。微基站还需要处理来自于不同主体包括网络平台、信息中心、服务器以及网关等反馈的数据。这些足以说明微基站在整个5G网络中的重要性，是网络是否稳定的核心。

5G整体网络基站不同步会带来信息传递问题，将会波及来自各行各业的终端用户，或者说会对社会全面健康发展形成冲击。由此可见，保证基站信息同步是5G网络优化的一个重要问题，需要相关人员提高关注，并积极投入资金进行研究。将大数据技术植入具体的5G网络优化中，能将各类信息分门别类，保证数据的完整性和基站同步性，提高终端用户的使用体验和运营商的管理效率[2]。

1.3 5G网络通信的基站和天线设计问题

网络分析是电信、联通、移动等为代表的经营商对当地用户规模、用户地理分布等进行信息采集分析，对在该地进行5G建设可能性展开分析论证。通过这样的论证确保5G工程和当地客观情况充分匹配，实现传输通道设计合理、话务业务均衡，确保整个5G网络稳定，实现高效率数据传输。其中，关键部分是基站和天线的布设。例如，草原地区、山区及高原等地区均会因为气候等因素影响导致群众的居住情况存在很大的差异。另外，现在城市的楼宇建筑等都包括了现有已经建设的局域网、互联网、语音自动化及保安服务等多种网络，对5G移动通信网络建设具有很大的影响，因此必须将其合并到建设体系内，以保证彼此之间互不影响。要想将已经存在的这些网络纳入5G网络内，便需要网络设计人员在充分勘测的基础上实现科学系统安排，考虑后续施工存在的问题，提前给出一些应对措施，以确保整个网络建设目标的达成[3]。

2 提升5G移动通信网络优化水平的策略

2.1 利用大数据技术提升5G移动通信网络安全水平

网络安全是5G移动通信网络优化过程中必须重视的问题，需要利用大数据技术来提炼与国家安全有关的各类关键词，以保证通信系统对信息的筛选和监控能力，避免威胁国家安全的言论和信息大范围传输，维护社会稳定。

为了保证5G移动通信网络有一个相对安全稳定的运行环境，需要各大运营商与电商平台、银行系统对接，从而实现信息共享，缔造一个强大的征信平台。这样可以遏制恶意拖欠和违法攻击网站的事情发生，保证5G移动通信网络优化工作顺利进行。

利用大数据技术检测和分析5G移动通信网络优化的终端设备，找到最常见的漏洞。针对检测的漏洞研发软硬件，使得漏洞及时得到修补，保证用户信息安全并提升运营商网络安全程度，避免信息泄露导致出现网络诈骗现象或者黑客攻击网络篡改信息等行为。

基站彼此间不同步会给黑客攻击提供机会，5G时代对基站同步性的要求更高，需要我国政府及各大运营商共同研究，在现有技术的基础上实现突破，确保基站同步。目前经过初步试验，双频接收、共视法对于5G时代基站同步具有一定的作用[4]。

2.2 利用大数据技术来提升5G移动通信网络的稳定性

首先，采用大数据技术能择优选取微基站、物联网及互联网建设中所使用的设备，保证硬件过关，使客户终端、基站及核心网站之间的数据可以快速传输并拥有较强的兼容性，提高整个网络的稳定性。其次，大数据技术具有强大的数据分析能力，其对于5G移动通信网络建设具有促进作用。例如，在5G网络建设之前，利用3S技术和遥感技术等可以对建设区域地理进行科学分析，将具体数据反馈给设计人员，利于其做出正确的网络架构安排。再次，在大数据技术的帮助下，基站可以捕捉用户浏览痕迹，继而做到内容的针对性推送。然后，基站和智能终端交互过程中，运营单位能积极采集用户使用习惯和消费行为等数据，最终制定更加人性化的产品。最后，通过大数据技术能检测到流量分配情况，可以为流量平衡工作做出积极贡献。另外，利用大数据技术设备对5G移动通信网络展开全面检测，找出影响网络安全性和稳定性的问题，汇集相关专家积极研究对策，从而提高网络局部的安全性和稳定性，提升终端用户使用体验[5]。

2.3 大数据分析在基站选择和建设中的应用

用户移动终端信息来自基站，而基站的辐射范围是有限的。当用户处在有效范围之外时，基站、核心网站以及终端设备彼此间数据传递受到影响，基站具有的数据分析能力下降，不能对客户实现精准推动。电信、移动以及联通等运营商也无法充分采集用户信息，导致其网络优化等工作水平降低。另外，地形和地理环境会对网络优化形成冲击，有必要融入具有大数据特点的GIS/GPS系统来帮助进行地形和地理分析，为网络优化提供具体的建议和意见。例如，2019年LAND INFO Worldwide Mapping公司向美国电信公司提供航空影像设备，对目标建设区进行勘察，找到最适合的传感器位置或微基站位置，使得信号水平最佳，提升了使用者的感受，并使运营商的竞争力得到了提升。该技术对于我国5G移动通信网络优化来说也有积极的借鉴作用，可以对草原地区和高原地带等展开特别的基站网络设计，保证微基站合理分布，将所有用户囊括其中，提高网络服务效率。

基站建设中涉及天线模式问题。之前采用的大规模天线即MIMO天线数量十分庞大。而且高阶MIMO具有天线辐射波束功能，最终确保空分复用。但每个波束之间彼此影响，为了规避这一问题，需要采用大数据技术来采集密集波间干扰数据，再依靠5G网络系统自有的计算功能来实现优化。另外，分布式天线彼此之间也存在影响和干扰，通过具有大数据分析功能的工具采集所有天线信道数据及干扰数据，再利用分析技术来寻找最为合适的访问接入点，便可以增加信号强度，使得天线、微基站之间的干扰降至最低水平，确保信息传递的及时性、完整性[6]。

另外，目前我国在基站定位和天线定位方面，利用大数据技术可以得到MIMO及网络数据，再通过科学分析获得最为精准的架设点。目前已经有了该类工具，如“黎明视景”大数据可视化分析与决策支持系统，利用其具有的三维仿真功能和三维射线追踪技术，同时结合WLAN技术，便能快速锁定用户所在位置。换言之，利用这种技术实现了终端用户和整个网络的交互，提高了信息传达的精准程度[7]。

2.4 大数据技术在电价、补贴、公共资源管理方面的应用

5G网络优化除了技术上需要大数据支持之外，对政策也具有很强的依赖性。例如，需要利用大数据技术直接对准群众采集信息，分析群众可接受的电价水平，结合当地具体情况给予在建已建基站一定补贴，并对补贴的数额进行大数据信息分析，保证补贴的公正性和公开性，提高基站建设的积极性。在各类资源管理中，能利用大数据技术对人才、资金以及资源进行科学分析，做到合理分配，保证5G移动通信网络全面建设。利用大数据技术来调查5G移动通信网络建设中存在的各类违规操作或者犯法行为[8，10]。