5G融合網絡的接入選擇策略研究

張丹

未來的移動通信網絡包括多種無線技術，不同的無線技術，提供的服務質量、吞吐量、覆蓋范圍也存在一定差異，各個無線技術都有自己的優(yōu)點和缺點，一種無線技術難以滿足所有人的需求，此時，5G融合網絡的出現(xiàn)成為必然。在5G融合網絡中選擇出符合用戶需求的網路，提升網絡資源的利用效率，同時提升客戶滿意度，逐漸成為產業(yè)界和學術界的重要研究課題。

一、5G概述

5G（第五代移動通信）是未來新一代的移動通信技術。從第一代到第四代，每一代移動通信系統(tǒng)都有自己獨特且單一的無線技術，與它們不同，5G是現(xiàn)有無線技術的融合。相較于現(xiàn)階段的移動通信網絡，5G融合網絡的峰值速度更高，可以達到數(shù)十Gbps；移動性更好，能夠保持在500km/h以上；端到端時延能夠達到ms級；支撐的連接密度能夠達到106/km2；流量密度達到每平方米數(shù)十Tbps。另外，5G融合融合網絡的運營和基站部署更強，能夠為用戶提供更好的服務體驗。性能需求和效率需求是決定5G關鍵能力的重要因素，其中，頻譜效率、能源效率、成本效率組成未來5G融合網絡的三個效率指標；連接密度（106/km2）、端到端時延（ms）、用戶體驗速率（Gbps）、峰值速率（Gbps）、移動性（km/ h）、流量密度（（Tbps/km2）組成未來5G融合網絡的六大性能指標。

二、5G融合網絡的關鍵技術需求

（一）用戶/核心網透明的多網統(tǒng)一接入

為了實現(xiàn)核心網對用戶的透明機制，可以設計一個接口管理適配器或者提供幾個接口給多個無線網絡，進而促使用戶通過接入網的接口接入不同無線網絡的核心網。通過這種機制，用戶可以根據(jù)自身需求接入WLAN、LTE、5G等無線網絡。避免融合網絡的上層核心網變動過大，將網絡融合中心下移，能過減少網絡節(jié)點，實現(xiàn)核心網對用戶接入的透明化，提升流程的簡潔性，為相關人員操作提供便利。

（二）無縫的移動性管理

未來發(fā)展中，終端能力將會有所增強，甚至可以實現(xiàn)多個無線網絡的接入，進而合并和分流多網之間的業(yè)務，并動態(tài)分配多網業(yè)務，進而網絡業(yè)務與網絡負載情況相符，進而促使設備的利用率得到大幅度提升。無縫的移動性管理主要是指根據(jù)業(yè)務需求，在保障業(yè)務正常運行的前提下，用戶可以隨時切換網絡，這滿足5G的性能要求。為了實現(xiàn)無縫的移動管理，相關人員需要綜合考慮多方因素，包括協(xié)議、網絡結構等，同時，設計方案要完整，且具有良好的拓展性，為后期維護提供便利。

（三）資源的有效利用

為了合理、有效地利用資源，需要以用戶業(yè)務為需求，以終端同時接入多個網絡為基礎，應用多項技術，對用戶進行分類，然后將用戶接入到最符合其需求的核心網絡中，這樣不僅能夠提升網絡資源的利用效率，而且能夠有效提升用戶滿意度。資源的有效利用，需要無線網絡資源和用戶相互配合，共同努力，相關人員要精細劃分無線網絡資源，同時用戶要配合工作，進而實現(xiàn)網絡資源利用的最大化，確保用最適合的資源實現(xiàn)最合適的業(yè)務。上層功能由地層架構決定，因此，5G融合網絡的實現(xiàn)需要以具體網絡結構為依托。因此，現(xiàn)階段，相關人員應將研究重心放在保證網絡結構設計與上述需求的貼合性上。

三、5G融合網絡的接入選擇策略

首先，從用戶需求和網絡接入選擇入手，獲取網絡和用戶的相關參數(shù)，根據(jù)用戶對網絡接入的滿意度來選擇相應的網絡；其次，依據(jù)收集到的參數(shù)分別計算用戶對網絡的偏好排序和網絡對用戶的偏好排序；最后，啟動匹配博弈模塊，在這個模塊中，通過模塊間的相互作用，根據(jù)最優(yōu)分配在網絡中接入合適的用戶，其中，匹配博弈模塊主要包括用戶匹配失敗調整模塊、匹配窗口調整模塊、一次匹配模塊、二次匹配模塊這四個部分。

（一）一次匹配

首先，用戶向自己偏好排序中偏好值最高的網絡發(fā)出匹配請求，匹配請求發(fā)送給網絡端后，網絡端會檢查自己的偏好排序，然后查看自己偏好排序中各個用戶的排名，接受排名靠前的用戶。如果某用戶請求沒有被網絡端接受，此時該用戶請求會進去二次匹配；如果用戶請求被用戶端接受了，那么此時用戶處于“已匹配”狀態(tài)，同時將用戶請求刪除，而網絡斷不受影響，會繼續(xù)接受其他用戶的請求。

（二）二次匹配

二次匹配是為了避免因其他用戶問題導致用戶匹配失敗的情況出現(xiàn)。用戶一次匹配失敗后，可以進行二次匹配。二次匹配與一次匹配存在一定差異，最為主要的差異就是用戶在網絡的偏好排序中的序列不同。如果用戶二次匹配失敗，此時用戶會放棄接入該網絡，直接申請接入其偏好排序中的下一個網絡。在匹配過程中，只要其他用戶匹配成功，就會導致網絡的偏好順序發(fā)生變化，此時用戶在下一次匹配中可能接入成功。因此，只要有其他用戶匹配成功，二次匹配過程就不會結束。二次匹配過程徹底結束意味著用戶匹配失敗。

（三）匹配窗口調整

接入網絡中一旦有用戶匹配成功，網絡參數(shù)會隨之發(fā)生變化，此時網絡端和用戶需要及時調整自己的偏好序列，確保下次匹配正常進行。在用戶端，為了完成后面的匹配，用戶就需要根據(jù)網絡參數(shù)變化，重新計算機網絡的偏好配需；對于網絡端來說，只需要刪除匹配成功的用戶即可。用戶端匹配窗口的調整，可以應用一次GAHP算法進行，需要注意的是，要在偏好網絡中剔除匹配成功的用戶，然后按照順序將未匹配的用戶添加到網絡中，才能夠完成網絡端的調整，為后續(xù)匹配工作的順利進行提供便利。

（四）建立5G融合網絡仿真環(huán)境

假設5G融合網絡仿真環(huán)境包括WiMAX、LTE、WLAN（802.11ax）、5G這四部分，假設在各自覆蓋范圍內，這四個網絡用戶承載數(shù)相同。用戶請求業(yè)務包括后臺類、流媒體類、交互類、會話類，并且，在5G融合網絡仿真環(huán)境中，用戶發(fā)起業(yè)務的概率一致。另外，為了得到最優(yōu)匹配結果，需要以設計好的匹配流程和博弈匹配規(guī)則為依據(jù)，以用戶和網絡的偏好集合為前提，動態(tài)分配用戶，確保各個用戶五匹配到的網絡相適應，每個用戶最終接入的網絡在其偏好排序中越高則其滿意度越高。

總之，為了同時保證網絡利益和用戶利益，文章結合GAHP算法和匹配博弈論思想，提出基于博弈論的網絡選擇算法，該算法中，用戶和網絡分別為博弈的一方，分別對用戶和網絡的偏好排序進行計算，然后讓用戶和網絡互相選擇，進而得出最優(yōu)匹配結果，這種算法為5G融合網絡的網絡接入選擇提供了一種新的方案。

四、結束語

總而言之，5G網絡融合是移動通信網絡的重要研究方向。通過無縫的移動性管理、各網絡間的透明接入、資源的有效利用等方式，能有大幅度提升網絡設備的利用率，還能夠讓用戶有一個更好地體驗，進而提升用戶滿意度。因此，相關人員應加強對5G融合網絡的研究，設計最佳接入選擇策略。