基于云計算技術的5G移動通信網絡優化研究

梁峻偉

摘要：社會經濟的持續發展促進了各行業工作的不斷改進和創新，相應地，也對網絡通信技術提出了更為嚴苛的要求。伴隨著信息量的劇烈增長，滿足市場的需求勢在必行，這催生了網絡傳輸技術的不斷升級，從2G逐步演進到4G、5G。5G網絡的出現標志著通信和傳輸變得更為快捷和高效，開啟了新的信息時代。在這個全新的信息化背景之下，探究5G移動通信技術的發展顯得尤為重要。文章對5G移動通信網絡的關鍵技術進行了分析，并在此基礎上從軟件和硬件兩方面提出了基于云計算技術的5G移動通信網絡優化對策，以期能夠為相關人員提供借鑒。

關鍵詞：5G移動通信技術；傳輸網絡；建設發展；互聯網

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.04.008

中圖分類號：TN 929.53，TP 393.09? ? ? ? ?文獻標志碼：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移動通信傳輸網絡的作用

在時代浪潮中，移動通信傳輸網絡呈現持續發展態勢，其已由2G移動通信發展升級到4G網絡技術，為5G移動通信網絡的開發、建設奠定了良好基礎。如今，我國已由4G網絡技術轉型過渡到5G網絡技術，而移動通信網絡技術也呈現綜合發展趨勢，其智能化水平急劇提升。采用科學、有效的移動通信網絡建設策略，綜合分析數據信息，再保留、利用虛擬信號傳輸的信息，可為后續階段的數據分析、整合以及處理創造良好的條件。目前，5G移動通信傳輸網絡技術得到國內外的高度關注，很多國家針對5G技術進行了一系列研究，以期實現更深層次的探索、創新，并結合傳輸網絡的特點、優勢為網絡標準化建設提供依據。圖1所示為5G通信網絡的整體架構[1]。基于多功能的5G移動通信網絡技術，可以有效實現網絡的集中化控制，還能獲得更多的技術支持，而隨著技術開發進程的加快，編程接口也進行了技術升級，在網絡防火墻等諸多領域發揮著不可或缺的作用[2]。

2? ?5G移動通信網絡關鍵技術

2.1 5G移動通信網絡中的SON技術

5G移動通信技術采納了一種創新的網絡組織方式，這稱作自組織網絡技術[3]。此技術的實施旨在實現5G網絡信號的無縫連接，并且根據用戶對5G服務的需求動態調整和維護網絡連接。其不僅提升了用戶對5G服務的滿意度，也顯著提高了網絡的工作效率。自組織網絡技術通過自動化網絡優化減少了對人工資源的需求，極大地促進了5G網絡的自主優化能力。

2.2 5G移動通信網絡中高精度同步傳送技術

隨著5G技術的進展，合作伙伴計劃對5G的基本服務提出了具體要求，包括確保低延遲傳輸和支持超短幀傳輸的需求。盡管目前我國尚未為這些要求設定詳細的性能指標，專家預測這些指標將會在數百納秒的數量級。在5G網絡中，高精度同步傳輸技術的應用顯現三大特點。首先，該技術能極大提高設備在運行狀態下的穩態精度；其次，該技術通過調整1588v2時鐘設備的靜態誤差，可以滿足商業使用的精確度需求，實現5G網絡中高精度的信息同步傳輸；最后，有效削減了系統的靜態誤差[4]。

2.3 5G移動通信網絡中端到端智能管控技術

5G移動通信網絡通過采用端到端智能管理技術，不僅可實現覆蓋廣泛的4G服務接入，還大大增強了數據傳輸的靈活性。在這種技術的支持下，網絡工程團隊必須考慮到傳輸過程中對異構網絡結構，包括IP和光纖網絡的支持需求。相關技術人員需要對5G網絡管理和維護能力進行必要的調整和優化，以保證高效和穩定的網絡運營。為了使移動通信網絡能夠適應5G時代的傳輸要求，關鍵技術之一是軟件定義網絡（SDN）的集成。SDN的引入允許網絡的智能調節和管理，確保了端到端的效率和一致性。SDN技術數據表明，通過集中式控制平臺，SDN能夠實現網絡的快速配置、管理和優化，以及資源的動態分配，這是支撐5G全局管理和服務質量保證的一個關鍵因素。

2.4 密集網技術

隨著城市化的快速發展，城市區域的居民區逐漸擴張，各個社區的人口密度日益增加。這種不斷增長的趨勢對移動通信網絡提出了更高的要求，尤其是在保持通信穩定性方面。為了滿足不同用戶群體的個性化通信服務需求，全面的5G移動通信網絡覆蓋成為必要。密集網絡（Small Cell）技術可以通過增加基站數量來提供更密集的網絡覆蓋，大幅度提升每平方千米內的網速和信號強度。例如，在人口密集的區域部署微型基站，其密度可以達到每100米部署一個小型基站。這種部署策略將會極大地促進網絡容量的提升，達到每平方公里的連接數從目前的1萬個提高到3萬個以上。同時，為了抵御信號干擾并確保網絡的穩定性，密集網絡部署還需要結合先進的干擾管理技術。這包括采用智能天線和頻譜資源管理等手段，有效削弱信號干擾，從而實現網絡通信的優化。根據5G技術標準，通過這些技術手段，可以將網絡的誤碼率控制在10-6以下，極大地加強了5G通信的可靠性。

3? ?基于云計算技術的5G移動通信網絡硬件優化

3.1 分布式云計算5G網絡服務器

在分布式云計算和5G網絡的融合中，一種常見的組成模式是多個小型服務器的網絡集群。這些服務器通過網絡服務基站和虛擬化技術相互連接，共同構成了一個高效的服務平臺。目前市場上流行的服務器模型之一是WEB-2019，它以出色的數據處理能力、廣泛的網絡覆蓋范圍以及強大的信號穿透力和接收能力著稱，為用戶提供了極具價值的使用體驗。WEB-2019能夠實時監控其網絡覆蓋區域內用戶遇到的5G服務問題，有效地及時發現并解決問題。但這種服務器模式同時存在優點和局限。其優勢是能對網絡范圍內的活動提供持續監督，幫助維持服務質量。不過，這種監督和服務能力是有一定范圍限制的。一旦用戶離開了服務器的監控區域，服務便會中斷，導致用戶體驗可能受到影響。因此，需要通過網絡結構優化或額外技術手段來彌補這一點，以確保用戶即便在移動過程中也能享受連貫的服務體驗。

3.2 5G移動通信交換機

5G網絡的發展催生了對先進交換技術的需求，其中像Intel（英特爾）和HP（惠普）等公司的產品被廣泛應用。盡管傳統交換機在數據處理方面表現出色并且性價比較高，但它們在靈活性方面有所不足，并且在成本效益上不再具競爭優勢，因此逐漸不能適應日益增長的5G移動通信網絡需求。隨著技術進步，傳統的交換機設備正在接受升級與革新。最新的A1-200型號交換機得益于ISD芯片的集成，預期將取代舊有的AT-50型號。這種升級策略并非全盤拋棄現有的交換機技術，而是通過升級交換機的關鍵組件來提高其性能。這種方法不僅降低了所需的資本投入，也有效減少了經濟成本。

3.3 5G移動通信傳感器

5G移動通信網絡的順暢運行依賴于節點間數據的有效管理和傳輸。一般來說，擁有更大數據容量的節點能夠更好地支持用戶的移動通信需求，確保通信過程的流暢性。這些節點數據的傳輸工作依靠傳感器技術來完成。在當前市場上，華為公司推出的H-80傳感器因其性能卓越而廣受好評。該傳感器能夠以高達55 Mbps的速度傳輸信息，同時具備優異的兼容性，能夠處理包括圖像、音頻和文字在內的多種類型的數據，這在一定程度上擴大了5G網絡能處理的信息量。

4? ?基于云計算的5G移動通信網絡節點路徑優化的軟件設計

4.1 基于云計算的動態錨點網絡節點路徑優化

在5G移動通信網絡中，錨點及其連接的節點對網絡的穩定性和效率至關重要。錨點可以依據其服務節點的地理位置進行分類：如果一個錨點連接的節點在網絡的通信范圍之內，那么這個錨點被稱為鄰近錨點。反之，若錨點連接的節點超出了網絡的通信范圍，它則被定義為遠程錨點。在構建5G網絡的結構時，會識別出兩個節點之間的最短路徑。例如，K1到K2之間存在一條直接的最短路徑。通過在這條路徑周圍尋找更多的錨點，如K3、K4和K5，然后將它們連接起來，網絡便能形成一條新的路徑來傳輸數據。這個過程在不同區域重復進行，就能夠串聯成一個完整的網絡連接。在一個確定的區域里，一旦節點連成網絡后，便可利用特殊的算法來對這個網絡中的移動錨點進行定位計算。本文采納的KXS算法先是估算兩個移動錨點相互之間的距離。接著，借助一種稱作適應度函數的方法來確定下一移動錨點的位置。適應度函數能夠指導KXS算法在網絡中精確地定位移動錨點。

在5G移動通信網絡中，利用節點路徑網的中心距離可以更有效地描述數據傳輸軌跡。數據傳輸的效率可通過中心距離隨時間發生變化的程度來反映：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中心距離的動態變化有更為精確的理解。本文進一步優化了KXS算法，為5G網絡的各個錨點設計了獨特的計算函數，從而提高了算法的效率和準確性。

（1）

式中，G表示初始的中心距離值；t指的是數據的迭代輪次；G0則是指一個已知的測量距離參照。在對算法進行優化之前，本研究使用了原始版本的算法來估算中心距離，不過這個估算結果并沒有能夠充分捕捉到中心距離隨時間變化的詳細情況。此外，本研究還采用了傳統的TSV算法來評估中心距離的變化情況。然而，經過比較分析后發現，改進后的算法更能準確地量化中心距離的動態變化。

4.2 基于云計算的5G移動通信網絡數據緩存與傳輸機制

目前，5G移動通信網絡所面臨的一個挑戰是其緩存和傳輸機制在存儲空間和帶寬業務的制約下，未能充分滿足用戶需求。鑒于此，本項目旨在借助云計算的潛力，對5G網絡的緩存與輸出策略進行研究，希望借此為5G網絡中的數據處理服務開辟更廣的應用前景。本文提出了一種緩存和傳輸機制，該機制涉及對5G移動通信網絡節點接收的數據包進行重新編碼并緩存。通過云計算技術，對緩存的數據包執行解碼和調整操作，之后由云端服務器決定是否轉發解碼后的數據。經過云計算助力的數據包分流后，服務器再將數據包分配至5G移動通信網絡中的節點。本研究中采用了分布式服務器架構，這樣一來，對于移動數據的緩存和傳遞流程就不受任何限制。在這種架構下，云計算的決策性緩存功能可以實現數據包的高效解碼和直接傳輸給5G移動通信用戶。這些策略有望顯著提高5G網絡的性能，以更好地服務于終端用戶。

5? ?結束語

總而言之，5G作為當今通信技術的前沿，有望在將來徹底改變4G的市場格局，為消費者帶來更加便捷、安全、穩定的通信體驗，也可進一步改善人們的生活與工作環境。在此形勢下，我們應全面把握5G的發展機遇，深入研究5G的發展前景并積極采取措施，加快5G的基礎設施建設，完善5G的技術支撐。這不僅能夠改善通信環境，還能更好地提高整個國家的移動通信水平。■

參考文獻

[1] 李小華．5G移動通信傳輸網絡建設路徑[J]．大陸橋視野，2023（4）：119-121，124.

[2] 劉彩霞，季新生，鄔江興．移動通信網的內生安全共性問題及破解之道[J]．通信學報，2022（9）：70-79.

[3] 徐宇順，閆崗，杜剛亭．傳輸網絡建設中的5G移動通信技術探究[J]．數字通信世界，2022（9）：32-34.

[4] 顏為．5G移動通信傳輸網絡建設探究[J]．無線互聯科技，2022（22）：1-3，49.