慧場景-基于5G的大數據

“BI+AI”如何實現設備故障預測？

How does "Bi + AI" realize equipment fault prediction?

科技以及經濟的快速發展所帶來的最大改變便是溝通零距離，這使得人們的生活水平發生了巨大的改變，而隨著計算機以及網絡技術的發展，通信網絡技術也在不斷電的向前發展，由2G到3G再到目前常用的4G通信網絡，都是通信技術在不斷研究中所得出來的更為符合人們日常生活需求的通信網絡建設的一部分，但是隨著時代的發展，科技以及工業水平高的不斷提高，有的一些通信技術無法滿足快速發展社會的需求，這也就促使了5G通信技術的誕生，但是為了使得5G通信技術能更好地服務于社會，相應的大數據網絡架構就必須被研究出來。移動大數據包括用戶產生的數據和運營商產生的數據，其中用戶產生的數據包括自媒體數據和富媒體數據，運營商產生的數據包括日志數據和基礎網絡數據。在運營商的網絡上有很多環節可以進行數據采集，在終端可以采集路測（DT）/最小化路測（MDT）、測試報告（MR）、傳輸分組大小、使用習慣、終端類型等數據；在基站端可以獲得用戶的位置信息、用戶通話記錄（CDR）、鏈路狀態信息（CSI）、接收信號強度（RSSI）等數據；通過后臺的運維系統可以采集測量、信令、話務統計等數據；通過互聯網可以采集新聞、資訊、地圖、視頻、聊天、應用等數據。也就是說，在運營商的網絡中不但可以獲得業務類型、上下行流量、訪問網站等業務數據，還能掌握整個信道的狀況。

1 大數據網絡架構以及5G通信技術的綜述:

Overview of big data network architecture and 5g communication technology:

計算機技術以及網絡技術的不斷發展，使得社會發生了翻天覆地的變化，在此期間，計算機技術以及網絡技術仍然處于蓬勃發展的青壯年時期，所以計算機技術依舊具有廣泛的發展前景，而依托于計算機技術以及網絡技術發展起來的通信技術同樣具有不小的發展前景，其中大數據網絡構架以及5G通信技術毫無疑問將成為在不短的未來年內相對重要的技術，而為了能使得其更好地為人類社會發展做出貢獻，就必須對其含義進行一定的了解。

1.1 大數據網絡架構的綜述:

Overview of big data network architecture

網絡技術以及計算機技術的發展使得人們的生活質量不斷的提高，進而使得90%的人群實現了足不出戶，便知天下事的愿望，這絕大多數都依賴于網絡數據中心的龐大資源，而互聯網數據中心是網絡資源的重要基礎組成部分，在信息輸入以及輸出方面具有綜合化、全面化、低能耗等優點，因此在大數據時代下，網絡數據中心依舊占據著一定的地位，這就需要對其網絡架構進行合理的設計，所謂的大數據網絡架構其實指的就是依賴于大數據技術的一種以數據中心為核心，兼顧承載其他業務的網絡結構。顯然，數據中心在社會的發展中具有十分重要的社會地位，而數據中心在大數據時代下同樣具有十分重要的作用，所以為了能保證在不斷發展的計算機技術以及網絡技術下，大數據中心能夠發揮其在網絡基礎資源中的輸入、輸出作用，就必須建設大數據中心條件下的網絡架構，而為了使得大數據網絡機構能夠發揮其相應的作用，就必須采取恰當的大數據網絡架構的設計原則，而這種設計原則可以通過網絡架構的運營方面以及拓展方向來分析，在大數據技術發展的條件下，運營的管理會更加復雜，因此需要增強可控性建設，與此同時為了能保證大數據網絡架構的先進性，必須保證可拓展性，而網絡數據中最大的一個特點就是實時性，因此，必須保證大數據網絡架構設計的實效性，建立更加完善、智能化、現代化的網絡結構體系，從而使得網絡數據中心的信息傳輸更加穩定以及及時。換句話說，利用大數據網絡架構可以使得信息的傳輸更為便捷以及及時和安全可靠。

1.2 5G通信技術的綜述:
自電話誕生以來，全世界的通信體系便在不斷發展的科技以及經濟的帶動下，不斷的發展、改革，從最開始的1G模擬通信開始、到2G、3G的數字通信再到4G的無線通信，特別是2010年興起的4G無線網絡通信使得通信網絡數據傳輸更具有實時性以及高效性，但是隨著通信技術的發展，目前所使用的4G無線網絡通信技術已經不足以滿足社會的需求，這也就導致5G通信技術開始進入高速發展、研究的階段，雖然目前的5G通信技術依舊處于定制版，但是根據對比發現 5G通信網絡技術相對于4G通信網絡技術來說，具有更完善、更高速的信息傳輸速率，而預計5G通信網絡技術將具有高響應速度、數據傳輸的穩定性更強且延遲性降低、所連接的設備數量更多，進而使得用戶的通信要求能得到更高的滿足。而從另一方面來說，為了適應高速發展的時代，建設現代化、智能化的社會，就必須加強社會的基礎建設，而5G通信技術的研究以及普及正是滿足不斷增長的社會需求。

1.3 大數據網絡架構與5G通信技術的關系:
大數據網絡架構在保證數據中心信息傳輸的穩定性具有不可取代的位置，特別是在未來大數據時代到來的時候，而在此期間，大數據的網絡機構可以使得數據傳輸更穩定、信息傳輸速度更高速，則為5G通信技術的普及提供了較為堅固的后盾，這是由于5G無線網絡通信技術在一定程度上完善了社會的通信網絡。換句話說，5G通信技術以及大數據網絡架構的建設之間是相輔相成的，這主要是由于在不斷普及的無線設備的帶動下，傳統的數據中已不足以支撐社會對于信息的需求，因此促使了社會對大數據的研究，而在大數據的發展下所提高的信息傳輸以及資源共享，使得5G通信技術的發展具有了穩固的平臺，繼而使得社會的發展更進一步，促進信息化、現代化時代打的高速建設。

2 基于5G的大數據網絡架構分析:

Analysis of big data network architecture based on 5g:

5G通信技術與大數據網絡架構之間的關系相輔相成，但是無論是5G通信技術的發展還是大數據中心的出現都是由于社會的需求不斷增加，而現有的技術不足以滿足社會發展的需求，特別是在無線設備，如手機、平板、電腦、路由器等的普及，更是在一定程度上加快了社會對于信息傳輸速度的需求度，而在基于5G的大數據網絡架構下，數據的交換更為頻繁，信息傳輸的速度以及穩定性都將大幅度的提高，并且所有電信運營商將擴寬工作頻段，進而滿足社會不斷上漲的對數據流量的需求。而在基于5G的大數據網絡架構的建設通過大數據中心利用5G無線網絡技術將信息傳輸到社會的各個需求領域。

3 基于5G的大數據網絡架構的關鍵技術分析:

Key technology analysis of big data network architecture based on 5g:

雖然基于5G的大數據網絡架構能解決當前4G無線通信網絡下的絕大多數的問題，而為了能保證基于5G的大數據網絡架構在數據傳輸上的告訴性、穩定性、可靠性以及實時性，就必須進行關鍵技術的研發，特別是監控技術，因此在數字化、信息化的時代下，數據中心已經成為企業等單位日產工作的必要一環，所以必須對數據中心進行在線以及離線的監控，這就需要無線傳感技術，而基于5G的大數據網絡架構可以客服現有的監控問題，從而提高管理水平。5G將使用大規模天線（M IMO），天線數高達128個，甚至是256個。高階MIMO為每條信道提供一條賦形的天線發射波束，實現空分復用，但各波束間存在干擾，降低了MIMO的效率，需要收集密集波束間的干擾數據，并基于系統的計算能力進行復雜的優化。此外，網絡終端在基站中心接收的功率比較大，在基站邊緣接收的信號比較差。此問題可以利用分布式天線解決，但是分布式天線互相之間也有干擾，如果能夠收集到所有天線的信道數據和干擾數據，通過大數據分析技術對所有無線訪問接入點（access point，AP）進行聯合信號處理，就可以指導各天線和微基站實現對干擾的抵消，容量可較LTE系統提高約2個量級。此外，如果可以收集到MIMO數據和網絡數據，并利用大數據技術進行分析決策，就可以提高定位精度。隨著三維仿真、三維射線追蹤技術的發展，通過室內天線和WLAN技術的結合，還能精確定位用戶在室外或室內，甚至用戶所在的具體樓層。

4 基于5G的大數據網絡架構建設的社會意義:

Social significance of big data network architecture construction based on 5g:

雖然目前的4G無線通信網絡技術以及數據中心可以解決相當一部分的信息傳輸問題，但是隨著無線設備的增多，社會對數據流量的速度以及數量的要求正在逐漸增高，而5G通信技術以及大數據網絡中心的出現在一定程度上使得社會對于無線流量等的需求都得到了滿足，特別是在5G與大數據網絡架構的結合，更使得信息化、現代化的建設速度加快，使得國家的綜合實力得到了一定的提升。5G網絡是數據終端到數據中心的主要通道。從互聯網、物聯網終端或移動用戶處采集的數據，通過具有邊緣緩存和計算能力的基站和無線接入網進行數據預處理與存儲，最后通過核心網絡將數據傳輸給數據中心和云計算中心進行數據分析。5G網絡除了傳輸數據終端的數據之外，智能終端的多功能業務還將觸發終端與回傳網絡和核心網絡內數百個服務器、路由器和交換機的各種交互。例如一個用戶的HTTP請求可能只有1 KB，而內部數據流可能會增加93 0倍。因此，5G網絡不僅要承載移動用戶數據，還要承載來自不同后臺、數據庫、緩存服務器和網關以及回傳鏈路的數據。

5 5G系統中大數據分析能力的設置:

Setting of big data analysis capability in 5g system:

5G系統的數據分析應該在核心網大數據平臺和基站端進行。在核心網大數據平臺應進行數據清洗、解析、格式化、統計分析、可視化等數據分析，按照內容預測算法執行計算并推斷策略內容，然后主動地將決策指令存儲在具有緩存能力的基站中，從而將決策行為從云傳遞到邊緣（即基站）。而基站端負責收集上下文信息（如用戶觀看時長和位置信息），對用戶空間-時間行為進行分析與預測，對數據進行匯總、壓縮與加密，同時從核心網大數據平臺獲得決策指令。具有緩存能力的基站可以使大眾內容靠近用戶，改進用戶體驗并減輕回傳網的負載。經過統計，當網絡中有16個具有13 GB存儲容量和30%的內容分級的基站時，采用主動緩存方式可以獲得100%的用戶滿意度和98%的回傳卸載。緩存能力可以部署在無線接入網或核心網，或者兩處均部署，緩存能力的分配也需要靠積累運行數據做出優化決策。

6 結語:

epilogue:

綜上所述，自城市化建設的腳步加快以來，社會的發展速度呈現著指數的增長趨勢，這也在一定程度上加快了信息化時代的建設速度，而5G通信技術以及大數據網絡架構的結合在一定程度上滿足了社會對數據流量的需求，也促使了社會的通信網絡建設更加完善。