基于云计算技术的5G移动通信网络优化研究

梁峻伟

摘要：社会经济的持续发展促进了各行业工作的不断改进和创新，相应地，也对网络通信技术提出了更为严苛的要求。伴随着信息量的剧烈增长，满足市场的需求势在必行，这催生了网络传输技术的不断升级，从2G逐步演进到4G、5G。5G网络的出现标志着通信和传输变得更为快捷和高效，开启了新的信息时代。在这个全新的信息化背景之下，探究5G移动通信技术的发展显得尤为重要。文章对5G移动通信网络的关键技术进行了分析，并在此基础上从软件和硬件两方面提出了基于云计算技术的5G移动通信网络优化对策，以期能够为相关人员提供借鉴。

关键词：5G移动通信技术；传输网络；建设发展；互联网

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.04.008

中图分类号：TN 929.53，TP 393.09         文献标志码：A           文章编码：1672-7274（2024）04-00-03

Research on Optimization of 5G Mobile Communication Network

Based on Cloud Computing Technology

LIANG Junwei

（Shanxi Communication Tongda Microwave Technology Co.， Ltd.， Taiyuan 030006， China）

Abstract： The sustained development of the social economy has promoted continuous improvement and innovation in various industries， and correspondingly， it has also put forward more stringent requirements for network communication technology. With the rapid growth of information volume， it is imperative to meet market demand， which has given rise to the continuous upgrading of network transmission technology， gradually evolving from 2G to 4G or even 5G. The emergence of 5G networks signifies that communication and transmission have become faster and more efficient， opening up a new era of information. In this new context of informatization， exploring the development of 5G mobile communication technology is particularly important. The article analyzes the key technologies of 5G mobile communication networks and proposes optimization strategies for 5G mobile communication networks based on cloud computing technology from both software and hardware aspects， in order to provide reference for relevant personnel.

Keywords： 5G mobile communication technology; transmission network; construction and development; Internet

1   5G移動通信传输网络的作用

在时代浪潮中，移动通信传输网络呈现持续发展态势，其已由2G移动通信发展升级到4G网络技术，为5G移动通信网络的开发、建设奠定了良好基础。如今，我国已由4G网络技术转型过渡到5G网络技术，而移动通信网络技术也呈现综合发展趋势，其智能化水平急剧提升。采用科学、有效的移动通信网络建设策略，综合分析数据信息，再保留、利用虚拟信号传输的信息，可为后续阶段的数据分析、整合以及处理创造良好的条件。目前，5G移动通信传输网络技术得到国内外的高度关注，很多国家针对5G技术进行了一系列研究，以期实现更深层次的探索、创新，并结合传输网络的特点、优势为网络标准化建设提供依据。图1所示为5G通信网络的整体架构[1]。基于多功能的5G移动通信网络技术，可以有效实现网络的集中化控制，还能获得更多的技术支持，而随着技术开发进程的加快，编程接口也进行了技术升级，在网络防火墙等诸多领域发挥着不可或缺的作用[2]。

2   5G移动通信网络关键技术

2.1 5G移动通信网络中的SON技术

5G移动通信技术采纳了一种创新的网络组织方式，这称作自组织网络技术[3]。此技术的实施旨在实现5G网络信号的无缝连接，并且根据用户对5G服务的需求动态调整和维护网络连接。其不仅提升了用户对5G服务的满意度，也显著提高了网络的工作效率。自组织网络技术通过自动化网络优化减少了对人工资源的需求，极大地促进了5G网络的自主优化能力。

2.2 5G移动通信网络中高精度同步传送技术

随着5G技术的进展，合作伙伴计划对5G的基本服务提出了具体要求，包括确保低延迟传输和支持超短帧传输的需求。尽管目前我国尚未为这些要求设定详细的性能指标，专家预测这些指标将会在数百纳秒的数量级。在5G网络中，高精度同步传输技术的应用显现三大特点。首先，该技术能极大提高设备在运行状态下的稳态精度；其次，该技术通过调整1588v2时钟设备的静态误差，可以满足商业使用的精确度需求，实现5G网络中高精度的信息同步传输；最后，有效削减了系统的静态误差[4]。

2.3 5G移动通信网络中端到端智能管控技术

5G移动通信网络通过采用端到端智能管理技术，不仅可实现覆盖广泛的4G服务接入，还大大增强了数据传输的灵活性。在这种技术的支持下，网络工程团队必须考虑到传输过程中对异构网络结构，包括IP和光纤网络的支持需求。相关技术人员需要对5G网络管理和维护能力进行必要的调整和优化，以保证高效和稳定的网络运营。为了使移动通信网络能够适应5G时代的传输要求，关键技术之一是软件定义网络（SDN）的集成。SDN的引入允许网络的智能调节和管理，确保了端到端的效率和一致性。SDN技术数据表明，通过集中式控制平台，SDN能够实现网络的快速配置、管理和优化，以及资源的动态分配，这是支撑5G全局管理和服务质量保证的一个关键因素。

2.4 密集网技术

随着城市化的快速发展，城市区域的居民区逐渐扩张，各个社区的人口密度日益增加。这种不断增长的趋势对移动通信网络提出了更高的要求，尤其是在保持通信稳定性方面。为了满足不同用户群体的个性化通信服务需求，全面的5G移动通信网络覆盖成为必要。密集网络（Small Cell）技术可以通过增加基站数量来提供更密集的网络覆盖，大幅度提升每平方千米内的网速和信号强度。例如，在人口密集的区域部署微型基站，其密度可以达到每100米部署一个小型基站。这种部署策略将会极大地促进网络容量的提升，达到每平方公里的连接数从目前的1万个提高到3万个以上。同时，为了抵御信号干扰并确保网络的稳定性，密集网络部署还需要结合先进的干扰管理技术。这包括采用智能天线和频谱资源管理等手段，有效削弱信号干扰，从而实现网络通信的优化。根据5G技术标准，通过这些技术手段，可以将网络的误码率控制在10-6以下，极大地加强了5G通信的可靠性。

3   基于云计算技术的5G移动通信网络硬件优化

3.1 分布式云计算5G网络服务器

在分布式云计算和5G网络的融合中，一种常见的组成模式是多个小型服务器的网络集群。这些服务器通过网络服务基站和虚拟化技术相互连接，共同构成了一个高效的服务平台。目前市场上流行的服务器模型之一是WEB-2019，它以出色的数据处理能力、广泛的网络覆盖范围以及强大的信号穿透力和接收能力著称，为用户提供了极具价值的使用体验。WEB-2019能够实时监控其网络覆盖区域内用户遇到的5G服务问题，有效地及时发现并解决问题。但这种服务器模式同时存在优点和局限。其优势是能对网络范围内的活动提供持续监督，帮助维持服务质量。不过，这种监督和服务能力是有一定范围限制的。一旦用户离开了服务器的监控区域，服务便会中断，导致用户体验可能受到影响。因此，需要通过网络结构优化或额外技术手段来弥补这一点，以确保用户即便在移动过程中也能享受连贯的服务体验。

3.2 5G移动通信交换机

5G网络的发展催生了对先进交换技术的需求，其中像Intel（英特尔）和HP（惠普）等公司的产品被广泛应用。尽管传统交换机在数据处理方面表现出色并且性价比较高，但它们在灵活性方面有所不足，并且在成本效益上不再具竞争优势，因此逐渐不能适应日益增长的5G移动通信网络需求。随着技术进步，传统的交换机设备正在接受升级与革新。最新的A1-200型号交换机得益于ISD芯片的集成，预期将取代旧有的AT-50型号。这种升级策略并非全盘抛弃现有的交换机技术，而是通过升级交换机的关键组件来提高其性能。这种方法不仅降低了所需的资本投入，也有效减少了经济成本。

3.3 5G移动通信传感器

5G移动通信网络的顺畅运行依赖于节点间数据的有效管理和传输。一般来说，拥有更大数据容量的节点能够更好地支持用户的移动通信需求，确保通信过程的流畅性。这些节点数据的传输工作依靠传感器技术来完成。在当前市场上，华为公司推出的H-80传感器因其性能卓越而广受好评。该传感器能够以高达55 Mbps的速度傳输信息，同时具备优异的兼容性，能够处理包括图像、音频和文字在内的多种类型的数据，这在一定程度上扩大了5G网络能处理的信息量。

4   基于云计算的5G移动通信网络节点路径优化的软件设计

4.1 基于云计算的动态锚点网络节点路径优化

在5G移动通信网络中，锚点及其连接的节点对网络的稳定性和效率至关重要。锚点可以依据其服务节点的地理位置进行分类：如果一个锚点连接的节点在网络的通信范围之内，那么这个锚点被称为邻近锚点。反之，若锚点连接的节点超出了网络的通信范围，它则被定义为远程锚点。在构建5G网络的结构时，会识别出两个节点之间的最短路径。例如，K1到K2之间存在一条直接的最短路径。通过在这条路径周围寻找更多的锚点，如K3、K4和K5，然后将它们连接起来，网络便能形成一条新的路径来传输数据。这个过程在不同区域重复进行，就能够串联成一个完整的网络连接。在一个确定的区域里，一旦节点连成网络后，便可利用特殊的算法来对这个网络中的移动锚点进行定位计算。本文采纳的KXS算法先是估算两个移动锚点相互之间的距离。接着，借助一种称作适应度函数的方法来确定下一移动锚点的位置。适应度函数能够指导KXS算法在网络中精确地定位移动锚点。

在5G移动通信网络中，利用节点路径网的中心距离可以更有效地描述数据传输轨迹。数据传输的效率可通过中心距离随时间发生变化的程度来反映：若中心距离增加代表传输速度提升，中心距离缩减则意味着传输速度减慢。这样的度量能使我们对中心距离的动态变化有更为精确的理解。本文进一步优化了KXS算法，为5G网络的各个锚点设计了独特的计算函数，从而提高了算法的效率和准确性。

（1）

式中，G表示初始的中心距离值；t指的是数据的迭代轮次；G0则是指一个已知的测量距离参照。在对算法进行优化之前，本研究使用了原始版本的算法来估算中心距离，不过这个估算结果并没有能够充分捕捉到中心距离随时间变化的详细情况。此外，本研究还采用了传统的TSV算法来评估中心距离的变化情况。然而，经过比较分析后发现，改进后的算法更能准确地量化中心距离的动态变化。

4.2 基于云计算的5G移动通信网络数据缓存与传输机制

目前，5G移动通信网络所面临的一个挑战是其缓存和传输机制在存储空间和带宽业务的制约下，未能充分满足用户需求。鉴于此，本项目旨在借助云计算的潜力，对5G网络的缓存与输出策略进行研究，希望借此为5G网络中的数据处理服务开辟更广的应用前景。本文提出了一种缓存和传输机制，该机制涉及对5G移动通信网络节点接收的数据包进行重新编码并缓存。通过云计算技术，对缓存的数据包执行解码和调整操作，之后由云端服务器决定是否转发解码后的数据。经过云计算助力的数据包分流后，服务器再将数据包分配至5G移动通信网络中的节点。本研究中采用了分布式服务器架构，这样一来，对于移动数据的缓存和传递流程就不受任何限制。在这种架构下，云计算的决策性缓存功能可以实现数据包的高效解码和直接传输给5G移动通信用户。这些策略有望显著提高5G网络的性能，以更好地服务于终端用户。

5   結束语

总而言之，5G作为当今通信技术的前沿，有望在将来彻底改变4G的市场格局，为消费者带来更加便捷、安全、稳定的通信体验，也可进一步改善人们的生活与工作环境。在此形势下，我们应全面把握5G的发展机遇，深入研究5G的发展前景并积极采取措施，加快5G的基础设施建设，完善5G的技术支撑。这不仅能够改善通信环境，还能更好地提高整个国家的移动通信水平。■

参考文献

[1] 李小华．5G移动通信传输网络建设路径[J]．大陆桥视野，2023（4）：119-121，124.

[2] 刘彩霞，季新生，邬江兴．移动通信网的内生安全共性问题及破解之道[J]．通信学报，2022（9）：70-79.

[3] 徐宇顺，闫岗，杜刚亭．传输网络建设中的5G移动通信技术探究[J]．数字通信世界，2022（9）：32-34.

[4] 颜为．5G移动通信传输网络建设探究[J]．无线互联科技，2022（22）：1-3，49.