王潔玉，零永浩

（華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引 言

5G通信技術(shù)作為目前通信領(lǐng)域最先進(jìn)的通信技術(shù)，具有高帶寬、低時(shí)延、多連接以及高可靠性等優(yōu)勢(shì)。憑借著諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，5G通信技術(shù)將在眾多領(lǐng)域特別是運(yùn)營(yíng)商5G通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，這就使得運(yùn)營(yíng)商需要處理更多的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)管數(shù)據(jù)以及維護(hù)數(shù)據(jù)，給通信運(yùn)營(yíng)人員帶來(lái)較多的工作負(fù)荷?；诖?，可嘗試應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)解決5G通信中的諸多問(wèn)題，提升5G通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用空間，使其在制造、金融、汽車、互聯(lián)網(wǎng)、能源、物流、生物醫(yī)學(xué)以及安全領(lǐng)域等方面得到進(jìn)一步的深化應(yīng)用，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)。

1 大數(shù)據(jù)總體架構(gòu)

大數(shù)據(jù)整體架構(gòu)如圖1所示，相比于3G、4G通信網(wǎng)絡(luò)，5G有著種類更多、數(shù)量更大的數(shù)據(jù)，且存儲(chǔ)方式多種多樣，因此對(duì)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)展現(xiàn)等能力有著更高的要求。選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)挖掘算法挖掘出所需的信息，并通過(guò)可視化圖表展示，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的可量化評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的進(jìn)一步完善[1]。首先，數(shù)據(jù)采集是指通過(guò)5G基站、5G手機(jī)、通信設(shè)備以及各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器等實(shí)現(xiàn)對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)中的各類數(shù)據(jù)如結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集[1]。數(shù)據(jù)處理主要包括對(duì)采集數(shù)據(jù)的離線分析、準(zhǔn)實(shí)時(shí)分析、實(shí)時(shí)分析、圖片識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別以及機(jī)器學(xué)習(xí)等多種方式，以MPP數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，然后朝著Hadoop體系架構(gòu)進(jìn)行演化，以分布式計(jì)算架構(gòu)對(duì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。數(shù)據(jù)分析則是通過(guò)自然語(yǔ)言解析、分類算法以及聚類分析等，尋找隱藏在通信信息之后的各項(xiàng)信息并發(fā)現(xiàn)其潛在的規(guī)律，挖掘數(shù)據(jù)潛在信息，此外在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)比對(duì)與數(shù)據(jù)查詢。而數(shù)據(jù)展現(xiàn)方式包括信息圖、報(bào)表、圖表等，通過(guò)可視化技術(shù)將數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的圖表、報(bào)表以及文字，便于對(duì)其進(jìn)行直觀觀察[2]。

圖1 大數(shù)據(jù)整體架構(gòu)

2 5G通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展瓶頸

5G通信網(wǎng)絡(luò)雖然發(fā)展快速，但是由于各方面的因素遇到了相應(yīng)的發(fā)展瓶頸，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

2.1 天線數(shù)量太多

5G通信網(wǎng)絡(luò)有著更為寬廣的覆蓋面，因此其需數(shù)量更多的天線來(lái)支撐，但是天線相互間會(huì)存在干擾，導(dǎo)致5G通信質(zhì)量下降。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

5G通信網(wǎng)絡(luò)有著多種類型的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)等。通信網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)來(lái)自于運(yùn)營(yíng)商與用戶，用戶訪問(wèn)多來(lái)自于多媒體與自媒體數(shù)據(jù)。為保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)，于網(wǎng)絡(luò)通信的各個(gè)層面和各個(gè)環(huán)節(jié)采集數(shù)據(jù)，可把握5G網(wǎng)絡(luò)的具體運(yùn)營(yíng)環(huán)境[3]。

2.3 頻繁切換

5G通信網(wǎng)絡(luò)是一種超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，邊界數(shù)量較大，對(duì)很多邊緣數(shù)據(jù)沒(méi)有較為敏感的感知。超密集網(wǎng)絡(luò)中，部署密集地導(dǎo)致小區(qū)邊界數(shù)量不斷增加，且其形狀呈不規(guī)則狀，并出現(xiàn)頻繁切換[4]。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在5G通信網(wǎng)絡(luò)中的可行性應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在5G通信網(wǎng)絡(luò)中的可行性應(yīng)用可從多個(gè)方面進(jìn)行論述與分析，在此不能完全涵蓋，從以下多個(gè)方面進(jìn)行舉例闡述。

3.1 應(yīng)用數(shù)據(jù)采集功能降低天線間信號(hào)的相互干擾

在5G基礎(chǔ)設(shè)施的排列與建設(shè)方面，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，并經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)的預(yù)估與計(jì)算，科學(xué)排列5G天線與基站，以此來(lái)降低5G基站和5G天線之間的自我干擾以及相互干擾。即便空間有限，5G基站、5G天線不得不在一個(gè)區(qū)域進(jìn)行建設(shè)與排列，也可通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)降低信號(hào)間的相互干擾程度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的優(yōu)質(zhì)傳輸，提升用戶5G終端設(shè)備的體驗(yàn)感。因此借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)分類處理能夠解決5G通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中存在的客觀問(wèn)題，解決技術(shù)層面固有的不足，為5G技術(shù)未來(lái)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐，且該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提升了5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的上限及應(yīng)用范圍[5]。

3.2 通過(guò)采集用戶數(shù)據(jù)加速5G通信轉(zhuǎn)型民用

應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可采集5G智慧終端設(shè)備海量的用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與5G技術(shù)間協(xié)調(diào)性與匹配性的提升，盡量降低5G通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的矛盾。且以相應(yīng)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提前預(yù)知與判斷出5G通信網(wǎng)絡(luò)、終端設(shè)備中存在的弊端與問(wèn)題，指引生產(chǎn)廠家按照實(shí)際情況對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，使其能夠適應(yīng)5G技術(shù)各方面的需求。因此大數(shù)據(jù)技術(shù)在5G通信網(wǎng)絡(luò)中有著較大的可行性，能夠在其本身技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上朝著民用方面進(jìn)行轉(zhuǎn)型。以視頻感知技術(shù)為例，通過(guò)將電視機(jī)、錄像機(jī)以及攝像機(jī)等設(shè)備輸出的視頻信號(hào)實(shí)施量化和采樣操作，并將其轉(zhuǎn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)視頻感知方式采集、分析、挖掘客戶信息，可實(shí)現(xiàn)多種形式的匯報(bào)，如用戶自助通信數(shù)據(jù)信息查詢，即按照用戶以往階段對(duì)各種視頻的點(diǎn)擊量，針對(duì)性地為其推薦感興趣的同類型視頻。由此可見(jiàn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，有助于促進(jìn)5G通信轉(zhuǎn)型民用，在5G通信網(wǎng)絡(luò)中有著較高的應(yīng)用價(jià)值[6]。

3.3 大數(shù)據(jù)通過(guò)算力對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)海量進(jìn)行采集、分析

大數(shù)據(jù)采集技術(shù)由基礎(chǔ)支撐層和智能感知層組成，其中基礎(chǔ)支撐層又包括云端存儲(chǔ)服務(wù)器和物聯(lián)網(wǎng)等，智能感知層包括智能識(shí)別系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)以及傳感器等。依托大數(shù)據(jù)采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析與分類，篩選出海量數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤內(nèi)容，再以復(fù)雜正確數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行集成化處理以及歸一化顯示，為其后的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)整合打下基礎(chǔ)。且大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠使得5G通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可視化，為通信網(wǎng)絡(luò)匹配適宜的智慧終端，為智慧終端設(shè)備系列使用問(wèn)題的解決提供對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[7]。

大數(shù)據(jù)技術(shù)憑借其本身強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，使得通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)增值，并對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施多維護(hù)、多空間的挖掘與歸納，從而促進(jìn)5G通信網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備的升級(jí)以及匹配性的提升。另外，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可獲得用戶反饋，了解用戶需求，對(duì)5G產(chǎn)品作出優(yōu)化和改進(jìn)[8]。

4 大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能應(yīng)用

一般狀況下，通信網(wǎng)絡(luò)基站和通信網(wǎng)絡(luò)使用者在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后總會(huì)積累較多的數(shù)據(jù)信息等待分析與處理，而在這段時(shí)間內(nèi)如何更好地處理與應(yīng)用這部分?jǐn)?shù)據(jù)信息是一項(xiàng)較為繁重的工程，需消耗大量的資本和時(shí)間?；诖?，可將大數(shù)據(jù)技術(shù)本身具備的分析功能應(yīng)用在5G通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析中，以虛擬儲(chǔ)存的形式來(lái)處理5G網(wǎng)絡(luò)中海量的數(shù)據(jù)信息，并針對(duì)其虛擬儲(chǔ)存功能將各種類別與結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)整合與儲(chǔ)存在一個(gè)平臺(tái)，適當(dāng)降低動(dòng)態(tài)變化的信息容量，實(shí)現(xiàn)資源低消耗與節(jié)約的同時(shí)，完成資源儲(chǔ)存，以此來(lái)降低通信成本[9]。并且，大數(shù)據(jù)技術(shù)在支持5G信息存儲(chǔ)的同時(shí)，還可以利用可視化技術(shù)將數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的圖表、報(bào)表以及文字，便于直觀觀察和保存5G通信記錄。常用的大數(shù)據(jù)技術(shù)包括Echarts、Tableau等，其中Tableau如圖2所示。國(guó)家規(guī)劃大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，通信行業(yè)需要大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐指數(shù)級(jí)的數(shù)據(jù)增量服務(wù)，越來(lái)越多的企業(yè)逐漸轉(zhuǎn)型于大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)方面市場(chǎng)需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)[10]。

圖2 Tableau圖

5 結(jié) 論

實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)的融合與交叉，是未來(lái)階段5G通信網(wǎng)絡(luò)的必然發(fā)展趨勢(shì)。文章對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在5G通信網(wǎng)絡(luò)中的可行性應(yīng)用進(jìn)行了分析與論述，得出大數(shù)據(jù)技術(shù)本身對(duì)5G通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化作用，其能較大程度拓展網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用空間及應(yīng)用深度，給予用戶更好的通信體驗(yàn)。