梁峻偉

摘要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展促進(jìn)了各行業(yè)工作的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，相應(yīng)地，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提出了更為嚴(yán)苛的要求。伴隨著信息量的劇烈增長(zhǎng)，滿足市場(chǎng)的需求勢(shì)在必行，這催生了網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不斷升級(jí)，從2G逐步演進(jìn)到4G、5G。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)標(biāo)志著通信和傳輸變得更為快捷和高效，開(kāi)啟了新的信息時(shí)代。在這個(gè)全新的信息化背景之下，探究5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要。文章對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上從軟件和硬件兩方面提出了基于云計(jì)算技術(shù)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對(duì)策，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供借鑒。

關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信技術(shù)；傳輸網(wǎng)絡(luò)；建設(shè)發(fā)展；互聯(lián)網(wǎng)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.04.008

中圖分類號(hào)：TN 929.53，TP 393.09? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編碼：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(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的作用

在時(shí)代浪潮中，移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)持續(xù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，其已由2G移動(dòng)通信發(fā)展升級(jí)到4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)、建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。如今，我國(guó)已由4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)轉(zhuǎn)型過(guò)渡到5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也呈現(xiàn)綜合發(fā)展趨勢(shì)，其智能化水平急劇提升。采用科學(xué)、有效的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略，綜合分析數(shù)據(jù)信息，再保留、利用虛擬信號(hào)傳輸?shù)男畔?，可為后續(xù)階段的數(shù)據(jù)分析、整合以及處理創(chuàng)造良好的條件。目前，5G移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注，很多國(guó)家針對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行了一系列研究，以期實(shí)現(xiàn)更深層次的探索、創(chuàng)新，并結(jié)合傳輸網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供依據(jù)。圖1所示為5G通信網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)[1]。基于多功能的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集中化控制，還能獲得更多的技術(shù)支持，而隨著技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快，編程接口也進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，在網(wǎng)絡(luò)防火墻等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用[2]。

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

2.1 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的SON技術(shù)

5G移動(dòng)通信技術(shù)采納了一種創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)組織方式，這稱作自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[3]。此技術(shù)的實(shí)施旨在實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的無(wú)縫連接，并且根據(jù)用戶對(duì)5G服務(wù)的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接。其不僅提升了用戶對(duì)5G服務(wù)的滿意度，也顯著提高了網(wǎng)絡(luò)的工作效率。自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化減少了對(duì)人工資源的需求，極大地促進(jìn)了5G網(wǎng)絡(luò)的自主優(yōu)化能力。

2.2 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中高精度同步傳送技術(shù)

隨著5G技術(shù)的進(jìn)展，合作伙伴計(jì)劃對(duì)5G的基本服務(wù)提出了具體要求，包括確保低延遲傳輸和支持超短幀傳輸?shù)男枨?。盡管目前我國(guó)尚未為這些要求設(shè)定詳細(xì)的性能指標(biāo)，專家預(yù)測(cè)這些指標(biāo)將會(huì)在數(shù)百納秒的數(shù)量級(jí)。在5G網(wǎng)絡(luò)中，高精度同步傳輸技術(shù)的應(yīng)用顯現(xiàn)三大特點(diǎn)。首先，該技術(shù)能極大提高設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)精度；其次，該技術(shù)通過(guò)調(diào)整1588v2時(shí)鐘設(shè)備的靜態(tài)誤差，可以滿足商業(yè)使用的精確度需求，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)中高精度的信息同步傳輸；最后，有效削減了系統(tǒng)的靜態(tài)誤差[4]。

2.3 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中端到端智能管控技術(shù)

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)采用端到端智能管理技術(shù)，不僅可實(shí)現(xiàn)覆蓋廣泛的4G服務(wù)接入，還大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性。在這種技術(shù)的支持下，網(wǎng)絡(luò)工程團(tuán)隊(duì)必須考慮到傳輸過(guò)程中對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括IP和光纖網(wǎng)絡(luò)的支持需求。相關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)能力進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化，以保證高效和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。為了使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)5G時(shí)代的傳輸要求，關(guān)鍵技術(shù)之一是軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）的集成。SDN的引入允許網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)節(jié)和管理，確保了端到端的效率和一致性。SDN技術(shù)數(shù)據(jù)表明，通過(guò)集中式控制平臺(tái)，SDN能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速配置、管理和優(yōu)化，以及資源的動(dòng)態(tài)分配，這是支撐5G全局管理和服務(wù)質(zhì)量保證的一個(gè)關(guān)鍵因素。

2.4 密集網(wǎng)技術(shù)

隨著城市化的快速發(fā)展，城市區(qū)域的居民區(qū)逐漸擴(kuò)張，各個(gè)社區(qū)的人口密度日益增加。這種不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，尤其是在保持通信穩(wěn)定性方面。為了滿足不同用戶群體的個(gè)性化通信服務(wù)需求，全面的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋成為必要。密集網(wǎng)絡(luò)（Small Cell）技術(shù)可以通過(guò)增加基站數(shù)量來(lái)提供更密集的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升每平方千米內(nèi)的網(wǎng)速和信號(hào)強(qiáng)度。例如，在人口密集的區(qū)域部署微型基站，其密度可以達(dá)到每100米部署一個(gè)小型基站。這種部署策略將會(huì)極大地促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)容量的提升，達(dá)到每平方公里的連接數(shù)從目前的1萬(wàn)個(gè)提高到3萬(wàn)個(gè)以上。同時(shí)，為了抵御信號(hào)干擾并確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，密集網(wǎng)絡(luò)部署還需要結(jié)合先進(jìn)的干擾管理技術(shù)。這包括采用智能天線和頻譜資源管理等手段，有效削弱信號(hào)干擾，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)化。根據(jù)5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)這些技術(shù)手段，可以將網(wǎng)絡(luò)的誤碼率控制在10-6以下，極大地加強(qiáng)了5G通信的可靠性。

3? ?基于云計(jì)算技術(shù)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)硬件優(yōu)化

3.1 分布式云計(jì)算5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

在分布式云計(jì)算和5G網(wǎng)絡(luò)的融合中，一種常見(jiàn)的組成模式是多個(gè)小型服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)集群。這些服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基站和虛擬化技術(shù)相互連接，共同構(gòu)成了一個(gè)高效的服務(wù)平臺(tái)。目前市場(chǎng)上流行的服務(wù)器模型之一是WEB-2019，它以出色的數(shù)據(jù)處理能力、廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以及強(qiáng)大的信號(hào)穿透力和接收能力著稱，為用戶提供了極具價(jià)值的使用體驗(yàn)。WEB-2019能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控其網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶遇到的5G服務(wù)問(wèn)題，有效地及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。但這種服務(wù)器模式同時(shí)存在優(yōu)點(diǎn)和局限。其優(yōu)勢(shì)是能對(duì)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的活動(dòng)提供持續(xù)監(jiān)督，幫助維持服務(wù)質(zhì)量。不過(guò)，這種監(jiān)督和服務(wù)能力是有一定范圍限制的。一旦用戶離開(kāi)了服務(wù)器的監(jiān)控區(qū)域，服務(wù)便會(huì)中斷，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)可能受到影響。因此，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化或額外技術(shù)手段來(lái)彌補(bǔ)這一點(diǎn)，以確保用戶即便在移動(dòng)過(guò)程中也能享受連貫的服務(wù)體驗(yàn)。

3.2 5G移動(dòng)通信交換機(jī)

5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展催生了對(duì)先進(jìn)交換技術(shù)的需求，其中像Intel（英特爾）和HP（惠普）等公司的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用。盡管傳統(tǒng)交換機(jī)在數(shù)據(jù)處理方面表現(xiàn)出色并且性價(jià)比較高，但它們?cè)陟`活性方面有所不足，并且在成本效益上不再具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此逐漸不能適應(yīng)日益增長(zhǎng)的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)需求。隨著技術(shù)進(jìn)步，傳統(tǒng)的交換機(jī)設(shè)備正在接受升級(jí)與革新。最新的A1-200型號(hào)交換機(jī)得益于ISD芯片的集成，預(yù)期將取代舊有的AT-50型號(hào)。這種升級(jí)策略并非全盤(pán)拋棄現(xiàn)有的交換機(jī)技術(shù)，而是通過(guò)升級(jí)交換機(jī)的關(guān)鍵組件來(lái)提高其性能。這種方法不僅降低了所需的資本投入，也有效減少了經(jīng)濟(jì)成本。

3.3 5G移動(dòng)通信傳感器

5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的順暢運(yùn)行依賴于節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的有效管理和傳輸。一般來(lái)說(shuō)，擁有更大數(shù)據(jù)容量的節(jié)點(diǎn)能夠更好地支持用戶的移動(dòng)通信需求，確保通信過(guò)程的流暢性。這些節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸工作依靠傳感器技術(shù)來(lái)完成。在當(dāng)前市場(chǎng)上，華為公司推出的H-80傳感器因其性能卓越而廣受好評(píng)。該傳感器能夠以高達(dá)55 Mbps的速度傳輸信息，同時(shí)具備優(yōu)異的兼容性，能夠處理包括圖像、音頻和文字在內(nèi)的多種類型的數(shù)據(jù)，這在一定程度上擴(kuò)大了5G網(wǎng)絡(luò)能處理的信息量。

4? ?基于云計(jì)算的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路徑優(yōu)化的軟件設(shè)計(jì)

4.1 基于云計(jì)算的動(dòng)態(tài)錨點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路徑優(yōu)化

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，錨點(diǎn)及其連接的節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。錨點(diǎn)可以依據(jù)其服務(wù)節(jié)點(diǎn)的地理位置進(jìn)行分類：如果一個(gè)錨點(diǎn)連接的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)的通信范圍之內(nèi)，那么這個(gè)錨點(diǎn)被稱為鄰近錨點(diǎn)。反之，若錨點(diǎn)連接的節(jié)點(diǎn)超出了網(wǎng)絡(luò)的通信范圍，它則被定義為遠(yuǎn)程錨點(diǎn)。在構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)識(shí)別出兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。例如，K1到K2之間存在一條直接的最短路徑。通過(guò)在這條路徑周圍尋找更多的錨點(diǎn)，如K3、K4和K5，然后將它們連接起來(lái)，網(wǎng)絡(luò)便能形成一條新的路徑來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程在不同區(qū)域重復(fù)進(jìn)行，就能夠串聯(lián)成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)連接。在一個(gè)確定的區(qū)域里，一旦節(jié)點(diǎn)連成網(wǎng)絡(luò)后，便可利用特殊的算法來(lái)對(duì)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)錨點(diǎn)進(jìn)行定位計(jì)算。本文采納的KXS算法先是估算兩個(gè)移動(dòng)錨點(diǎn)相互之間的距離。接著，借助一種稱作適應(yīng)度函數(shù)的方法來(lái)確定下一移動(dòng)錨點(diǎn)的位置。適應(yīng)度函數(shù)能夠指導(dǎo)KXS算法在網(wǎng)絡(luò)中精確地定位移動(dòng)錨點(diǎn)。

在5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，利用節(jié)點(diǎn)路徑網(wǎng)的中心距離可以更有效地描述數(shù)據(jù)傳輸軌跡。數(shù)據(jù)傳輸?shù)男士赏ㄟ^(guò)中心距離隨時(shí)間發(fā)生變化的程度來(lái)反映：若中心距離增加代表傳輸速度提升，中心距離縮減則意味著傳輸速度減慢。這樣的度量能使我們對(duì)中心距離的動(dòng)態(tài)變化有更為精確的理解。本文進(jìn)一步優(yōu)化了KXS算法，為5G網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)錨點(diǎn)設(shè)計(jì)了獨(dú)特的計(jì)算函數(shù)，從而提高了算法的效率和準(zhǔn)確性。

（1）

式中，G表示初始的中心距離值；t指的是數(shù)據(jù)的迭代輪次；G0則是指一個(gè)已知的測(cè)量距離參照。在對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化之前，本研究使用了原始版本的算法來(lái)估算中心距離，不過(guò)這個(gè)估算結(jié)果并沒(méi)有能夠充分捕捉到中心距離隨時(shí)間變化的詳細(xì)情況。此外，本研究還采用了傳統(tǒng)的TSV算法來(lái)評(píng)估中心距離的變化情況。然而，經(jīng)過(guò)比較分析后發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的算法更能準(zhǔn)確地量化中心距離的動(dòng)態(tài)變化。

4.2 基于云計(jì)算的5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)緩存與傳輸機(jī)制

目前，5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是其緩存和傳輸機(jī)制在存儲(chǔ)空間和帶寬業(yè)務(wù)的制約下，未能充分滿足用戶需求。鑒于此，本項(xiàng)目旨在借助云計(jì)算的潛力，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的緩存與輸出策略進(jìn)行研究，希望借此為5G網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)處理服務(wù)開(kāi)辟更廣的應(yīng)用前景。本文提出了一種緩存和傳輸機(jī)制，該機(jī)制涉及對(duì)5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新編碼并緩存。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，對(duì)緩存的數(shù)據(jù)包執(zhí)行解碼和調(diào)整操作，之后由云端服務(wù)器決定是否轉(zhuǎn)發(fā)解碼后的數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)云計(jì)算助力的數(shù)據(jù)包分流后，服務(wù)器再將數(shù)據(jù)包分配至5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。本研究中采用了分布式服務(wù)器架構(gòu)，這樣一來(lái)，對(duì)于移動(dòng)數(shù)據(jù)的緩存和傳遞流程就不受任何限制。在這種架構(gòu)下，云計(jì)算的決策性緩存功能可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的高效解碼和直接傳輸給5G移動(dòng)通信用戶。這些策略有望顯著提高5G網(wǎng)絡(luò)的性能，以更好地服務(wù)于終端用戶。

5? ?結(jié)束語(yǔ)

總而言之，5G作為當(dāng)今通信技術(shù)的前沿，有望在將來(lái)徹底改變4G的市場(chǎng)格局，為消費(fèi)者帶來(lái)更加便捷、安全、穩(wěn)定的通信體驗(yàn)，也可進(jìn)一步改善人們的生活與工作環(huán)境。在此形勢(shì)下，我們應(yīng)全面把握5G的發(fā)展機(jī)遇，深入研究5G的發(fā)展前景并積極采取措施，加快5G的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善5G的技術(shù)支撐。這不僅能夠改善通信環(huán)境，還能更好地提高整個(gè)國(guó)家的移動(dòng)通信水平。■

參考文獻(xiàn)

[1] 李小華．5G移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)路徑[J]．大陸橋視野，2023（4）：119-121，124.

[2] 劉彩霞，季新生，鄔江興．移動(dòng)通信網(wǎng)的內(nèi)生安全共性問(wèn)題及破解之道[J]．通信學(xué)報(bào)，2022（9）：70-79.

[3] 徐宇順，閆崗，杜剛亭．傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的5G移動(dòng)通信技術(shù)探究[J]．?dāng)?shù)字通信世界，2022（9）：32-34.

[4] 顏為．5G移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)探究[J]．無(wú)線互聯(lián)科技，2022（22）：1-3，49.