5G系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化研究

陳楚雄

【摘要】? ? 信息化網(wǎng)絡(luò)在溝通方面使得人與人的距離更近了，在近些年來(lái)通信技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，從而引起了傳輸速度成倍需求。然而，隨著大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)今信息時(shí)代快速發(fā)展的需求在當(dāng)前的第四代移動(dòng)信息傳輸系統(tǒng)中顯得有些乏力。全球領(lǐng)域出現(xiàn)了技術(shù)繁榮，主要國(guó)家將目光投向了面向未來(lái)的第五代新5G移動(dòng)通信系統(tǒng)。在這種情況下，優(yōu)化新一代通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)性能尤為重要。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G移動(dòng)通信系統(tǒng)? ? 質(zhì)的飛躍? ? 網(wǎng)絡(luò)性能

一、簡(jiǎn)介5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)

所謂的5G無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是基于4G無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)核心架構(gòu)上進(jìn)行升級(jí)的，代表下一代無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸速度方面具有很大優(yōu)勢(shì)，支持各種設(shè)備的高效通信也是新通信技術(shù)的一大亮點(diǎn)。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以充分實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的最大利用。這樣，在使用網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，可以有效避免頻譜資源使用效率低等一系列問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)通信資源的合理配置。這不僅提高了通信質(zhì)量，而且可以大大降低運(yùn)營(yíng)成本。

在當(dāng)前的社會(huì)形勢(shì)下，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)目前主要集中在用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)需求上。實(shí)際上，不同地區(qū)的用戶往往會(huì)有不同的體驗(yàn)效果，從而導(dǎo)致不同的體驗(yàn)需求。對(duì)于同一小區(qū)中的用戶，中間區(qū)域的用戶和邊緣區(qū)域的用戶會(huì)有不同的體驗(yàn)。此外，在用戶密集且面積較大的地區(qū)，會(huì)有不同的體驗(yàn)感。因此，在規(guī)劃無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，需要考慮不同用戶的體驗(yàn)要求，并據(jù)此進(jìn)行規(guī)劃，以充分利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

二、移動(dòng)5G通信接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特征

通信5G移動(dòng)技術(shù)與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)相比不僅是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變革，而且是突破性的變革，其中5G網(wǎng)絡(luò)不僅可以在各個(gè)方面提高性能，而且可以改善接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

2.1用于虛擬化網(wǎng)絡(luò)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，虛擬化網(wǎng)絡(luò)可以直接為5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建虛擬化空間，在虛擬化操作之后，可以在各種硬件設(shè)備上調(diào)整各種差異化的軟件功能，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息存儲(chǔ)，計(jì)算和通信需求。同時(shí)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)度性能，并且通過(guò)分離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的先進(jìn)特性，可以為各種數(shù)據(jù)處理提供更可靠的控制面板，支持具有穩(wěn)定數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)有研究結(jié)果，虛擬化網(wǎng)絡(luò)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已開始應(yīng)用于5G接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。一些美國(guó)學(xué)者通過(guò)上述技術(shù)構(gòu)建了5G-Xhaul架構(gòu)，融合了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和光纖?？梢詫?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的分割，并且有技術(shù)上的進(jìn)步。

2.2各種服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)切片

考慮到現(xiàn)有不同的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求和技術(shù)性能指標(biāo)的分布，將5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)劃分為不同網(wǎng)絡(luò)功能的物理和邏輯組合。在這種模式下，用戶切分后的網(wǎng)絡(luò)可以為用戶提供多種目標(biāo)服務(wù)，例如構(gòu)建滿足差異化技術(shù)要求的網(wǎng)絡(luò)用戶平面業(yè)務(wù)架構(gòu)，該架構(gòu)可以靈活調(diào)用各種網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)管理，總體服務(wù)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)的普通原有性能。

2.3協(xié)同處理多維度網(wǎng)絡(luò)信息

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，分層異構(gòu)性等因素的影響移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，難以滿足5G的復(fù)雜通信需求。針對(duì)這種情況，多維網(wǎng)絡(luò)信息的協(xié)同處理將成為5G移動(dòng)通信接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵特征。

在技術(shù)實(shí)施階段，邊緣節(jié)點(diǎn)可以計(jì)算和存儲(chǔ)信息并完成模型處理，可以協(xié)調(diào)此過(guò)程。部分實(shí)現(xiàn)并最終構(gòu)建了一個(gè)集中的分布式自適應(yīng)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。例如，用于5G移動(dòng)通信的云和霧協(xié)作架構(gòu)可以將復(fù)雜的服務(wù)解析為不同的功能鏈。通過(guò)功能鏈，可以集中分布各種網(wǎng)絡(luò)資源，以滿足用戶的需求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的提出分配需求。

三、分析5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

3.1通信5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)架構(gòu)方案

在5G技術(shù)的支持下，電子設(shè)備將具有更多功能。隨著終端和新網(wǎng)關(guān)的豐富多樣，5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將更加科學(xué)和有效。根據(jù)各種功能應(yīng)用需求，可以滿足室內(nèi)微基站與室外的融合?；镜墓δ懿僮饕?，控制功能，承載用戶和多網(wǎng)關(guān)設(shè)備強(qiáng)調(diào)了5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)的人性化性質(zhì)。

根據(jù)虛擬化平臺(tái)和專業(yè)平臺(tái)設(shè)備，設(shè)置不同的平臺(tái)功能，并根據(jù)RRU視頻模塊，RRU組合BBU 分布式基站，超低功耗IoT傳感器節(jié)點(diǎn)，低功耗微基站和智能終端的各種運(yùn)行能力靈活設(shè)置。靈活地設(shè)計(jì)匯聚天線，無(wú)源天線，網(wǎng)關(guān)低功率微基站，BBU資源池基站，智能終端，遠(yuǎn)程無(wú)線RRU和其他用戶距離，以實(shí)現(xiàn)各種平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.2通信5G無(wú)線接入網(wǎng)承載模式架構(gòu)方案

5G無(wú)線接入技術(shù)是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上具有多種傳輸和承載技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，可以滿足各種網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的運(yùn)行要求，并改善5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)局限性。在設(shè)計(jì)5G無(wú)限接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過(guò)程中，基于有限載波和無(wú)線載波與有線載波相比，無(wú)線載波技術(shù)具有成本低，運(yùn)行速度快，建設(shè)周期短，應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)。它引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，甚至無(wú)線電承載也存在諸如干擾大和帶寬受限的缺陷。人們?nèi)匀恍枰３峙c時(shí)俱進(jìn)的精神，結(jié)合當(dāng)前的信息技術(shù)發(fā)展，并考慮構(gòu)建基于5G技術(shù)的高質(zhì)量承載方法。另一方面，有線承載具有帶寬充足，穩(wěn)定性好，部署周期長(zhǎng)，成本高的特點(diǎn)，因此在結(jié)合現(xiàn)有承載方式和承載優(yōu)點(diǎn)的5G無(wú)限接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)推廣過(guò)程中需要進(jìn)行連續(xù)調(diào)整，運(yùn)輸設(shè)計(jì)方案開發(fā)了綜合運(yùn)輸技術(shù)。

3.3通信5G無(wú)線接入網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)方案

5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)基于持續(xù)優(yōu)化，使用的頻段將更高，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)調(diào)整低頻即插即用基站的部署，并使用新的接入技術(shù)來(lái)提供5G無(wú)線電接入。接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靈活性提高了5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)效率，使其能夠更好地處理和協(xié)調(diào)5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)。它們?cè)诓煌臅r(shí)間和相同的位置，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)級(jí)別之間的差異強(qiáng)調(diào)了5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3.4 5G無(wú)線接入網(wǎng)連接形式架構(gòu)方案

5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更兼容，包括RRU基站級(jí)聯(lián)，中繼通信和其他鏈連接，基站設(shè)備和其他網(wǎng)狀連接，單個(gè)BBU和多個(gè)RRU之間的傘形連接。物聯(lián)網(wǎng)之間，基站與D2D之間通過(guò)終端和其他連接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接形成了具有豐富功能的架構(gòu)解決方案，這些解決方案可以滿足5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的社交和個(gè)性化設(shè)計(jì)要求。

四、分析通信5G移動(dòng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)接入關(guān)鍵技術(shù)

移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域的資源調(diào)度根據(jù)目前的研究成果優(yōu)化算法主要包括：比例過(guò)程調(diào)度算法，輪循調(diào)度算法，最大加權(quán)延遲優(yōu)先級(jí)算法，最大最小調(diào)度算法，最大載干比調(diào)度計(jì)算。

為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)性能，執(zhí)行了優(yōu)化分析。第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)的不斷創(chuàng)新和探索，在無(wú)線傳輸和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域取得了重大突破，通信領(lǐng)域的一線工程師在該技術(shù)上投入了大量精力，這是一個(gè)面向高級(jí)信息條件的渠道。估計(jì)和建模的問(wèn)題，確定此技術(shù)是否可以實(shí)際用于用戶體驗(yàn)。隨著相關(guān)專家學(xué)者在全雙工及相關(guān)技術(shù)方面取得了豐碩的研究成果，一直在努力尋求解決方案。

4.1多載波技術(shù)應(yīng)用

濾波器組的核心技術(shù)為多載波技術(shù)，解決了目前4G移動(dòng)信息傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)，為解決頻譜效率和多徑衰落問(wèn)題提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，促進(jìn)提高通信質(zhì)量非常重要。我們正在與國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家和學(xué)者合作，提出有效的通信解決方案，并且由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)而造成的回程功耗是5G無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)綠色通信的障礙。由不同的基站節(jié)點(diǎn)以協(xié)作的方式構(gòu)建，該技術(shù)的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于，在融合網(wǎng)絡(luò)模式下，節(jié)點(diǎn)參數(shù)（數(shù)據(jù)語(yǔ)音，視頻服務(wù)等）可以直接傳遞到網(wǎng)絡(luò)中。

在此數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，為了滿足不同服務(wù)的數(shù)據(jù)處理要求，有必要確保基站節(jié)點(diǎn)具有理想的數(shù)據(jù)處理能力，并進(jìn)行調(diào)整以包括第三方服務(wù)處理要求。

4.2隊(duì)列優(yōu)化算法

當(dāng)面對(duì)需要實(shí)時(shí)傳輸?shù)娜伺c物之間的通信和傳輸服務(wù)時(shí)，使用優(yōu)先級(jí)算法MLWDF隊(duì)列優(yōu)化算法。當(dāng)設(shè)備不需要實(shí)時(shí)傳輸時(shí)，通過(guò)PF算法的應(yīng)用，通過(guò)變量?jī)?yōu)化算法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信領(lǐng)域的最佳資源分配。本文將通信資源由物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的自由傳輸技術(shù)所采用。通信基站的后臺(tái)分配資源按行業(yè)類型進(jìn)行了初步分類，根據(jù)通信傳輸時(shí)間要求的程度分為實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)類型，并在面對(duì)通信資源調(diào)度時(shí)按順序分為實(shí)時(shí)類型。

人對(duì)人和物對(duì)物通信服務(wù)，人對(duì)人非實(shí)時(shí)通信服務(wù)當(dāng)每個(gè)類別都需要通信上行鏈路傳輸時(shí)，首先要對(duì)其進(jìn)行分類和確定。優(yōu)先安排通信資源的有效調(diào)度，以滿足通信需求的方方面面。初步分類后，對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行處理，形成不同的通信陣列，在不同的通信陣列中，根據(jù)用戶的不同需求，根據(jù)優(yōu)先級(jí)排列不同的通信陣列，等待移動(dòng)通信資源的調(diào)度。根據(jù)移動(dòng)通信隊(duì)列的分類，執(zhí)行不同級(jí)別的分層調(diào)度。它主要涉及兩個(gè)層次的調(diào)度。

在第一階段的通信調(diào)度中，調(diào)度主要在不同隊(duì)列之間進(jìn)行，以減少意外損失并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。在兩階段通信資源調(diào)度中，通過(guò)對(duì)通信隊(duì)列進(jìn)行內(nèi)部調(diào)度，可以在現(xiàn)有條件下以最低的成本實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)行。

4.3感知網(wǎng)絡(luò)

感知網(wǎng)絡(luò)是由幾個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織模式構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。在5G移動(dòng)通信環(huán)境中，感知網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源。通過(guò)整個(gè)數(shù)據(jù)通道的傳輸和標(biāo)識(shí)，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源信息鏈路上分布多個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)。

這樣，在確保網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置固定的同時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸模式和控制命令的傳輸也固定，并且信息可以直接反饋給用戶終端。正是由于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有此特性，5G移動(dòng)通信技術(shù)在未來(lái)的技術(shù)淘汰中可以適應(yīng)更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)需求而保留下來(lái)，包括車身局域網(wǎng)，汽車網(wǎng)絡(luò)等，以滿足未來(lái)居民的生活需求。

五、結(jié)論

目前，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)的大部分初步技術(shù)準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成，而新一代的移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)必然會(huì)在未來(lái)變得越來(lái)越成熟，它將為全球數(shù)億用戶帶來(lái)新的通信技術(shù)體驗(yàn)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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