面向5G多空口的異構(gòu)網(wǎng)切換方法分析

夏宇星，黃 凌

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

異構(gòu)網(wǎng)是由宏小區(qū)組成的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)異構(gòu)網(wǎng)多樣化的組網(wǎng)方式能夠解決移動(dòng)性的復(fù)雜問(wèn)題，但為保持與移動(dòng)用戶終端的持續(xù)通信，則需要通過(guò)異構(gòu)網(wǎng)切換方法執(zhí)行切換過(guò)程，進(jìn)而保證通信的可持續(xù)性?；诋悩?gòu)網(wǎng)切換方法本身的復(fù)雜性，在切換過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、資源浪費(fèi)等現(xiàn)象，導(dǎo)致切換性能無(wú)法滿足異構(gòu)網(wǎng)切換的高效性需求[1,2]。我國(guó)盡管已有學(xué)者針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)切換方法提出了一些分析，但取得了研究成果仍然無(wú)法將UE 的服務(wù)小區(qū)高效切換到目標(biāo)小區(qū)，造成此結(jié)果的主要原因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法在切換過(guò)程中切換速率低，無(wú)法快速獲得更強(qiáng)的信號(hào)質(zhì)量。5G多空口是在全球性5G標(biāo)準(zhǔn)下，設(shè)計(jì)全新的OFDM多空口，獲得更強(qiáng)的信號(hào)質(zhì)量。因此，有理由將5G多空口應(yīng)用在異構(gòu)網(wǎng)切換方法分析中，本文通過(guò)提出面向5G多空口的異構(gòu)網(wǎng)切換方法分析，致力于提高異構(gòu)網(wǎng)切換速率。

1 5G多空口

5G多空口指的就是通過(guò)多條電磁波作為信息傳輸過(guò)程中的規(guī)范，大大縮短了信息傳輸?shù)难娱L(zhǎng)時(shí)間。通過(guò)5G多空口傳輸數(shù)據(jù)可能會(huì)改變信息原本的含義，但不會(huì)影響接受者對(duì)于信息的判斷[3]。利用5G多空口進(jìn)行資源調(diào)配，能夠顯著縮短AGV和管理系統(tǒng)的通信時(shí)間，有效提高AGV的利用率和管理效率。此前，將5G多空口應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)切換之后，AGV停機(jī)現(xiàn)象大大減少，協(xié)同作戰(zhàn)的能力也更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)器同步作業(yè)，工作效率相比原來(lái)具有明顯提高，能夠智能部署資源調(diào)配。基于此，本文面向5G多空口設(shè)計(jì)異構(gòu)網(wǎng)切換方法，具體內(nèi)容如下。

2 面向5G多空口的異構(gòu)網(wǎng)切換方法

2.1 確定異構(gòu)網(wǎng)傳輸路徑輸出端

在異構(gòu)網(wǎng)切換中，由于異構(gòu)網(wǎng)傳輸路徑受計(jì)算機(jī)性能約束，必須確定異構(gòu)網(wǎng)傳輸路徑輸出端，保證UE在切換訪問(wèn)地址的情況下不受位置的影響。本文采用面向5G多空口的3GPPE - UTRA 規(guī)范，以3.0～35 GHz之間為頻譜，形成CP-OFDM較窄波束[4]。通過(guò)獨(dú)立組網(wǎng)生成具有較強(qiáng)規(guī)律性的數(shù)據(jù)序列，作為異構(gòu)網(wǎng)傳輸路徑輸出端，在保證LTE eNB與5G gNB保持連接狀態(tài)下，直接部署到5G網(wǎng)絡(luò)。

2.2 設(shè)計(jì)異構(gòu)網(wǎng)路徑切換單元

在確定異構(gòu)網(wǎng)傳輸路徑輸出端的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)異構(gòu)網(wǎng)路徑切換單元。路徑切換單元具體模式如圖1所示。

圖1 路徑切換單元模式圖

根據(jù)圖1可知，面向5G多空口的路徑切換單元采用Sasfgrb-Rrwie為指定接口地址，Sasfgrb-Rrwie的總體思路就是通過(guò)路徑切換單元框架中的可靠和異常類，實(shí)現(xiàn)了端到端的數(shù)據(jù)交換，從而切換到新的傳輸路徑，達(dá)到了端到端的傳輸路徑交互。由于路徑切換單元都訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，因此異構(gòu)網(wǎng)的切換都統(tǒng)一管理。

2.3 實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)切換

運(yùn)用上述設(shè)計(jì)的異構(gòu)網(wǎng)路徑切換單元已經(jīng)執(zhí)行了初始化處理，要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)轉(zhuǎn)換接口與上位機(jī)通信之間的切換還需要對(duì)5G多空口自身初始化、5G多空口協(xié)助異構(gòu)網(wǎng)枚舉USB接口、中斷處理以及對(duì)異構(gòu)網(wǎng)切換的各項(xiàng)狀態(tài)監(jiān)控。異構(gòu)網(wǎng)切換初始化流程表，如表1所示。

表1 異構(gòu)網(wǎng)切換初始化流程表

結(jié)合表1所示，在state1階段，面向5G多空口協(xié)助異構(gòu)網(wǎng)對(duì)切換接口枚舉時(shí)需要向5G多空口提供產(chǎn)品。設(shè)備的代碼，將代碼燒寫(xiě)到符合總線接口的帶電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器中，并連接到異構(gòu)網(wǎng)切換接口的對(duì)應(yīng)引腳上[5]。在state2階段，異構(gòu)網(wǎng)切換接口枚舉的過(guò)程中，切換命令在串行接口引擎的作用下，可以自動(dòng)完成枚舉。對(duì)5G多空口的初始化處理只需要對(duì)等待狀態(tài)的寄存器設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，適應(yīng)異構(gòu)網(wǎng)切換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換即可。在state3階段，啟動(dòng)CQ1-QOUT 310，并分別通過(guò)無(wú)線鏈路設(shè)置寄存器的位置，當(dāng)出現(xiàn)中斷事情發(fā)生時(shí)，切換命令的INT引腳將被置低，并切換使能寄存機(jī)的相應(yīng)位置。當(dāng)切換發(fā)生時(shí)，帶有切換標(biāo)志的指令則將狀態(tài)字映射到上位機(jī)軟磁盤當(dāng)中。因此，異構(gòu)網(wǎng)切換發(fā)生后，面向5G多空口對(duì)切換接口的一次簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)操作便可使上位機(jī)獲取到切換信息，并識(shí)別到異構(gòu)網(wǎng)切換進(jìn)行相應(yīng)的處理。至此，完成面向5G多空口的異構(gòu)網(wǎng)切換。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本次實(shí)例分析，采用硬件設(shè)施為型號(hào)為TYR3583589的上位機(jī)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境包括虛擬主機(jī)資源數(shù)量為500個(gè)，物理主機(jī)地理距離為30，主機(jī)更新常量為0.1，網(wǎng)絡(luò)權(quán)重系數(shù)為0.2。本次實(shí)例分析中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)為異構(gòu)網(wǎng)切換速率，切換速率越高證明切換方法的性能越好。

采用面向5G多空口的切換方法，通過(guò)USBPACK 2.0軟件測(cè)試異構(gòu)網(wǎng)切換速率，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組，再采用傳統(tǒng)方法執(zhí)行切換操作，同樣通過(guò)USBPACK 2.0軟件測(cè)試異構(gòu)網(wǎng)切換速率，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置為對(duì)照組。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到圖2所示結(jié)果圖。

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

通過(guò)圖2可知，本文設(shè)計(jì)方法切換速率明顯高于對(duì)照組，切換性能更強(qiáng)，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié) 論

通過(guò)面向5G多空口的異構(gòu)網(wǎng)切換方法分析，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)切換中存在的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，本文設(shè)計(jì)的方法是具有現(xiàn)實(shí)意義的，能夠指導(dǎo)異構(gòu)網(wǎng)切換方法優(yōu)化。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大5G多空口在異構(gòu)網(wǎng)切換中的應(yīng)用力度。截止目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)面向5G多空口的異構(gòu)網(wǎng)切換方法研究仍存在一些問(wèn)題，在日后的研究中還需要進(jìn)一步對(duì)異構(gòu)網(wǎng)切換方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，為提高異構(gòu)網(wǎng)切換的綜合性能提供參考。