基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：隨著近年來(lái)我國(guó)科技領(lǐng)域的飛躍式發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，且5G通信技術(shù)也即將獲得成熟對(duì)原本的3G及4G網(wǎng)絡(luò)加以取代。5G通信技術(shù)以及大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的結(jié)合在一定程度上滿足了社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)流量的需求，也促使了社會(huì)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更加完善。

關(guān)鍵詞：5G;大數(shù)據(jù);網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，每天都有大量的設(shè)備接人到互聯(lián)網(wǎng)之中，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來(lái)越高，而5G技術(shù)的引人可以很好的解決這一問(wèn)題5G技術(shù)的高速率，大容量的特性可以為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更高的效率和更好的平臺(tái)。在數(shù)據(jù)中心的軟硬件監(jiān)控方面，無(wú)線監(jiān)控一直保有其特有的優(yōu)勢(shì)，5G在傳統(tǒng)的無(wú)線通信基礎(chǔ)上解決了遠(yuǎn)程監(jiān)控的高延遲，響應(yīng)慢的問(wèn)題，極大地降低了運(yùn)維成本。所以，5G技術(shù)是引領(lǐng)真正大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)臨的關(guān)鍵技術(shù)。

一、大數(shù)據(jù)與5G通信技術(shù)

1、大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)成為一種流行趨勢(shì)，我們周圍環(huán)境中的任意設(shè)備都可以產(chǎn)生相關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行傳輸并且存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些數(shù)據(jù)可以來(lái)自于各式各樣的傳感器、文本、語(yǔ)言甚至視頻，根據(jù)其特有性質(zhì)，我們可以將大數(shù)據(jù)分為下列幾種屬性。第一，容量大。工業(yè)生產(chǎn)及商業(yè)運(yùn)營(yíng)已經(jīng)越來(lái)越依賴于大量的傳感器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)分析，同時(shí)我們生活中使用的社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和電子郵件等也不斷交換著大規(guī)模的數(shù)據(jù)。第二，速度快。在數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行監(jiān)控中，數(shù)據(jù)的傳輸速度是一個(gè)要求比較高的參數(shù)，其中RFID標(biāo)簽、傳感器的數(shù)據(jù)需要快速的數(shù)據(jù)傳輸才能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，所以，高速率傳輸是大數(shù)據(jù)傳輸非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。第三，類型多?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中結(jié)構(gòu)化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)有很大不同，例如文本、文檔、音頻、視頻等大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。第四，變化快。大數(shù)據(jù)的傳輸并不是穩(wěn)定不變的，在某一時(shí)段設(shè)備之間再大量的交換著數(shù)據(jù)，而在空閑時(shí)可能設(shè)備交換著極少數(shù)據(jù)甚至處于空閑狀態(tài)。第五，復(fù)雜性。數(shù)據(jù)的來(lái)源并不是一致的，所以對(duì)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，對(duì)不同來(lái)源及類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配轉(zhuǎn)換還是具有很大的難度。

2、5G通信技術(shù)

5G技術(shù)也可稱之為第五代移動(dòng)通信技術(shù)，其是當(dāng)今移動(dòng)通信發(fā)展的主要研究方向，且正處于迅速建設(shè)與推進(jìn)之中，且其中所包含的技術(shù)內(nèi)容較多，有大規(guī)模MIMO技術(shù)、全雙工技術(shù)、超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、毫米波通信技術(shù)及D2D通信技術(shù)等等，使之成為了接下來(lái)一段時(shí)期內(nèi)移動(dòng)通信技術(shù)的主流。其中，就邊緣的主動(dòng)內(nèi)容緩存而言，雖然網(wǎng)絡(luò)密集化能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)容量及覆蓋性方面的提升，但在成本方面較高，此時(shí)若假設(shè)回城是經(jīng)由容量加以限制，則處于基站及用戶終端之中的經(jīng)高速緩存的用戶內(nèi)容，將之作為卸載回城，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容訪問(wèn)延遲問(wèn)題的解決，這也是當(dāng)今5G通信技術(shù)的一方面要求。

二、基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1、基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G通信技術(shù)與大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之間的關(guān)系相輔相成，但是無(wú)論是5G通信技術(shù)的發(fā)展還是大數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)都是由于社會(huì)的需求不斷增加，而現(xiàn)有的技術(shù)不足以滿足社會(huì)發(fā)展的需求，特別是在無(wú)線設(shè)備，如手機(jī)、平板、電腦、路由器等的普及，更是在一定程度上加快了社會(huì)對(duì)于信息傳輸速度的需求度，而在基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，數(shù)據(jù)的交換更為頻繁，信息傳輸?shù)乃俣纫约胺€(wěn)定性都將大幅度的提高，并且所有電信運(yùn)營(yíng)商將擴(kuò)寬工作頻段，進(jìn)而滿足社會(huì)不斷上漲的對(duì)數(shù)據(jù)流量的需求。而在基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建設(shè)通過(guò)大數(shù)據(jù)中心利用5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信息傳輸?shù)缴鐣?huì)的各個(gè)需求領(lǐng)域。

越來(lái)越多的無(wú)線設(shè)備如傳感器、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等已逐漸加人到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。傳統(tǒng)的由光纖、雙絞線架設(shè)的有線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法支持如此海量的數(shù)據(jù)交換的同時(shí)還可以保證較低的延遲。所以，為了應(yīng)對(duì)不斷增加的數(shù)據(jù)流量及設(shè)備，5G無(wú)線技術(shù)這樣的新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的架設(shè)勢(shì)在必行。在基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，傳統(tǒng)的100mhz至3GHZ頻段無(wú)法滿足所有需要，所以電信運(yùn)營(yíng)商需要擴(kuò)展至更高的工作頻段。但是在高頻段無(wú)線電波無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸并且穿過(guò)障礙物時(shí)衰減明顯，所以在大數(shù)據(jù)環(huán)境下5G在天線技術(shù)上會(huì)有所突破，其中包括大量的MIMO（技術(shù)和新型傳輸波形技術(shù)的使用，其目的是并行發(fā)送無(wú)線電信號(hào)的同時(shí)還使得能量集中在一個(gè)特定方向。

2、基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)

雖然基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能解決當(dāng)前4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)下的絕大多數(shù)的問(wèn)題，而為了能保證基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在數(shù)據(jù)傳輸上的告訴性、穩(wěn)定性、可靠性以及實(shí)時(shí)性，就必須進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，特別是監(jiān)控技術(shù)，因此在數(shù)字化、信息化的時(shí)代下，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為企業(yè)等單位日產(chǎn)工作的必要一環(huán)，所以必須對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行在線以及離線的監(jiān)控，這就需要無(wú)線傳感技術(shù)，而基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以客服現(xiàn)有的監(jiān)控問(wèn)題，從而提高管理水平。

三、基于5G的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)的社會(huì)意義

雖然目前的4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)據(jù)中心可以解決相當(dāng)一部分的信息傳輸問(wèn)題，但是隨著無(wú)線設(shè)備的增多，社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)流量的速度以及數(shù)量的要求正