苏坤
安徽继远软件有限公司 安徽 合肥 230088
摘要：为降低网络运营成本，可通过传统算法改进方式，提出切换自优化算法。基于此，本文先分析了异构网络架构的安全性，随后，探讨面向5G的异构网络切换自优化算法运行模式，具体如下。
关键词：异构网络；切换自优化；入侵检测
引言：5G通信技术商用涉及到许多关键技术指标改进，运营商需要以此为契机，探索最优策略，以降低运行成本，同时也提出降低资本性支出与运营成本的方式。对此，建议使用切换自优化功能降低成本，改进切换目标，提高运行效率，减少成本支出。
一、异构网络架构安全
（一）安全路由协议
网络安全路由协议是异构网络关键技术中的主要部分，在异构网络中，主要作用是发现移动协议点基站。在以往网络体系中，路由协议关注点主要集中在选路与策略方面，因此会忽略安全问题。但是，在无线异构网络架构中，主要安全问题发生在数据转发、路径上合法中间节点鉴定等方面。而且，路由发出消息中涵盖密码MAC，能对所有经过路径进行鉴定。这种方式能对所有代理、转发节点和数据流编号进行定位，并为所有用户提供属于基站的密码。联合蜂窝接入系统主要功能是间断个人主机撤销合法主机，并为经过认可的主机提供转播功能，而且还能阻止自私节点，当系统之间发生碰撞之后，防御能力也会相应降低[1]。
（二）入侵检测
无线异构网络与有线网络之间存在明显区别，有线网络入侵检测系统在异构网络中无法发挥出自身的作用。而传统入侵检测系统主要工作是对整个网络进行业务监控分析，但是，在异构网络中，移动环境能为入侵检测提供数据，主要是通过无线通信范围直接联系的方式提供局部信息数据，而入侵检测系统可以根据不完整数据对入侵进行检测。一般情况下，入侵检测系统需要根据不完整的数据进行分析不能进行入侵识别。同时，一般入侵识别系统还不能对系统故障进行判断，但是，异构系统则能有效解决这类问题。
（三）接入认证
当前，网络环境中主要认证体系适用于一般集中网络，而其中应用最为广泛的是X 509认证体系。这一体系拥有专业机构发放的证书，异构网络认证系统具有灵活多变特征，其中主要包括了集中网络同时也涵盖了分散模式。接入认证是异构网络安全的重要防线，因此，需要在管理中加强对已经混入的恶意节点的控制，当蜂窝技术占主导位置时，接入认证主要工作是在无线异构网络中的合理应用。接入认证机会发生相应改变，工作核心会在系统内部以安全方式实现，蜂窝管理也能安全传送与控制信息。
二、5G异构网络切换自优算法
（一）切换自优算法
异构网络框架中，最为主要的是快速可靠网络切换算法，以切换自优化算法，能保证网络移动数据传输过程中节点数据不间断，进而实现工业网络一体化的发展目标。
本文在研究中提出一种较为快速和可靠的主动网络切换算法，算法结合了室内定位技术，能够实现网络移动节点位置的实时监控，并且还可以在两个网络覆盖位置，根据网络信号强度以及优劣程度，进行移动节点运动趋势分析，选择更适合的网络，并进行提前网络连接，在新的网络连接中，以更稳定的信号，进行新网络数据传输，确保数据传输不间断，并减少网络切换时数据丢包或者网络延时等问题出现[2]。
（二）仿真实验
运用Matlab仿真工具，可以创建三个不同的仿真场景，即低速、高速以及随机环境。在不同场景中，将用户均匀分布到宏基站与微基站覆盖范围当中，用户以随机方式展开运动，观察者从时间维度上进行观察，当采用切换算法之后，宏基站与伪基站负载率变化情况设定有关参数。
（三）结果分析
在低速运动场景中，宏基站在220s之后空载，其中1个宏基站在50s之后空载。证明当网络状态稳定之后，微基站负荷分布在60%至100%之间。而且，当宏基站空载之后，整个网络负荷呈现逐步降低的状况，与之前相比，整网负荷节约60%。
在高速运动场景中，用户逐渐从微基站切换到宏基站，整网负荷下降53%左右。
在随机运动场景中，宏基站与微基站均会发生负载变化。与单一高速或者低速运动相比，随机运动场景中的负载情况更加复杂，为能更精准的评估算法应用效果，可对随机场景中网络负载数据进行统计，并以平均数据分析方式，证明基站负载变化。结果得到整网负荷降低约33%至37%，在两次模拟仿真之间，整网负荷下降差异约为4%。
通过系统级仿真实验得到，本方案在节能方面存在优越性。而且，仿真场景是基于移动宏基站和微基站场景，宏基站覆盖服务范围内，随机均匀分布若干微基站，而且保持与宏基站相同的频段，仿真选择时间间隔为100ms，当该时段内基站能广播信息后，分布式算法运行成功，信号和指令的传输、区域选择、基站切换以及接入等均控制在该时段内完成。根据不同用户数据作为参考，仿真分析网络性能，将提出算法和传统小区算法进行对比，仿真结果证明，场景内有多个移动伪基站，消耗的功率固定为30W，证明在运动过程中，除发射功率之外，还有电路运作消耗总功率，网络整体功率消耗是仿真环境中，全部宏基站覆盖范围网络运作过程中消耗功率之和。当用户平均速率需求较低时，对比传统小区算法，本文提出改进方案，并针对网络整体功耗减少，伴随网络用户平均速率增加，节能优化增益也相应减少。出现这种情况的主要原因，是当用户速率增加时，网络中越来越多区域出现过载情况，迫使网络功率消耗相应增大。通过不同移动微基站数量实现网络整体功耗仿真分析，得到用户平均速率需求为10kbps。当网络中移动微基站数量增多时，基于改进算法的节能效果就越好。但是，对于部分仍采用传统算法的区域来说，仍旧需要依靠传输距离最近区域作为切换场景。此次仿真实验过程中设置移动微基站数量为15个，用户平均速率需求设置为10bps。仿真结果显示，当移动伪基站功耗超过10W时，无论是何种优化方案，网络整体功耗都会急剧增加，因此，实际网络中通过引入低功率节点，可以实现节能优化效果。
总结：综上所述，结合流量数据变化特征，研究人员还从时间层面上引入电池变焦，并提出区域覆盖范围缩放集中和分布算法。而且，5G技术若想实现更普遍商用，需要密集部署大量基站，增加运营成本，通过改进切换方式，充分发挥基站服务能力，同时暂时休眠其他基站，使整个网络负荷降到最低，减少运营成本。
参考文献：
[1]余钊贤,易辉跃.超密集异构网络中基于用户关联和频谱分割的无线回传方案[J].工业控制计算机,2020,33(06):88-90+94.
[2]卢志豪,程良伦.基于工业无线异构网络的主动网络切换算法[J].物联网技术,2020,10(06):36-38.
作者简介：苏坤（1983-），男，本科，工程师，从事电力信息化工作。