基于5G网络的无线通信资源分配技术

2021-03-07常瑞莉

电子技术与软件工程 2021年22期

常瑞莉

（青海建筑职业技术学院青海省西宁市 810012）

5G网络的应用不仅弥补了传统4G网络网速较慢的缺点，还进一步提升了视频的清晰度、文件传输的速率，切实满足了当前人们对无线通信系统的需要。现阶段，为进一步推动移动网络的优化升级，在明确当前社会发展需求的基础上，对无线通信资源分配技术进行研究，成为了一项极为必要的工作。

1 5G网络无线通信的特征分析

5G网络是一种首先将所有终端通过基站与接入网连接到一起；其次将信号传输到承载网、核心网；再次令信号进入另一端的承载网与接入网；最后实现信号与另一端终端相连接的通信方式。5G技术是建立在4G技术上的一种新型通信传输技术，由于5G无线通信技术在实际应用过程中数据收集与分析工作结合到了一起，在使用时可以有效节约数据分析时间，并且在数据传输过程中，5G无线通信技术可以自主选择信号传输通道，从而达到提升网络传输效率的目的。同时，这一技术具有良好的延展性，能够为用户带来更为优质的服务，经调查了解到，在5G环境下，其信号覆盖范围是4G环境下的10倍左右，并且在电梯、楼梯间这类环境中，5G技术能够为移动设备提供更为优质的信号服务。从结构层面上，相较于4G网络，5G网络中包含CU、DU与AAU三层构架，在实际应用过程中，能够按照超密集组网的要求，将基站的RRI完全拉远，从而令BBU集中在机房实现云化。现阶段，为进一步扩大5G网络的覆盖范围，中国铁塔宣布，截止到2020年3月，我国铁塔建成的5G基站超过了20万座，全年计划部署50万座。3月6日，中国移动正式启动了2020年5G二期无线网主设备集中采购工作，3月13日，中国电信与中国联通联合宣布将在当年的第三季度完成25万座5G基站建设工作。上述情况的出现，为我国5G网络全覆盖工作的落实提供了有效的支持，切实为人们生活提供了便利[1]。

2 5G网络无线通信资源分配模式

在我国信息技术的不断发展过程中，第五代移动通信技术得到了广泛的应用，现阶段，5G网络无线通信资源分配模式主要可以分成D2D与中继模式两种。

2.1 D2D模式

D2D模式是一种点到点直接传输的无线资源调度方式。在实际应用过程中，UE之间可以不经过基站，直接利用蜂窝网络信道满足通信需要，具备较为明显的容量、速率等方面的优势。需要注意的是，DED模式最初的出现目的在于缓解基站信息传输的压力，现阶段为进一步提升这种模式的应用质量，在D2D模式应用时，可以先通过CCCH上广播D2D的分配资源信息，令UE探测周围是否存在相对应的UE，然后将探测结果上传至BS，降低D2D与蜂窝通信对信号的干扰。需要注意的是，由于基站在实际应用过程中是一种规模较大的信息集中控制中心，若利用D2D模式对其进行调节，尽管会在一定程度上缓解基站压力，但会在一定程度上增大基站的信令开销。现阶段，为切实解决上述问题，对D2D模式下的资源分配情况进行进一步的探究成为了一项极为必要的工作[2]。

2.2 中继模式

中继模式的覆盖范围与容量相对较大，在当前的5G超密集组网当中，这种模式的应用范围也比较大。中继模式的工作方式为，在信号传输过程中，中继节点可以对接收到的信号进行放大、转发，这种工作模式被称作AF模式；或者由中继节点对接收到的信号进行解码、转码，这种工作模式被称为DF模式，对两种模式进行比较后可以发现，AF模式因需要对信号进行放大后再进行转发，因此信号可能存在一定的噪声干扰。

3 5G网络无线通信资源分配遵循的原则

近年来，我国用户在生活、学习、工作等场景中应用无线通讯系统的频率不断提升，5G用户数量不断增加，数据应用流量也在逐年增长，举例来说，截止到2020年6月，选择中国移动5G套餐的用户超过了7019.9万，用户月增1459万；选择中国电信5G套餐的用户超过了3784万，月增779万。这种情况的出现说明了用户对5G网络无线通信资源的需求越发迫切，在这种情况下，为保证资源分配工作的质量能够切实满足用户的使用要求，相关工作人员需要将保障用户使用体验与保证资源分配公平性当成分配工作的基础性原则。

3.1 保障消费者的使用体验

现阶段，在5G网络无线通信资源分配的过程中，相关工作人员需要明确工作开展最重要的原则在于提升用户使用网络系统的舒适性与便利性。具体来说，相较于4G技术，5G技术有效扩展了各种形式下的媒介渠道，这种情况的出现使得当前的与数据相关的各类媒介内容变得更为丰富的同时，提升了技术模型的复杂度。同时，在当前的网络系统应用过程中，消费者的使用体验与系统无线资源管理模式之间存在着直接的联系，以比特级和数据包级功率设置方法为例，其功率分配模式与消费者使用过程中各类要求满足的有效性之间存在着密切的关联。在当前的5G环境下，为保证系统能够切实满足用户对数据吞吐量、延迟、丢包等内容的要求，相关工作人员可以在明确用户数据传输时间顺序的基础上，通过制定科学的无线资源分配策略的方式，切实提升系统的工作质量。

3.2 保证资源分配的公平性

在当前5G网络无线通信资源分配的过程中，公平性同样是相关工作人员需要注意的内容。具体来说，由于5G网络资源是存在资源总量上限的，无法真正实现所有用户的功能要求，在这种背景下，保证资源分配的公平性，将网络资源公平的分配给每名用户成为了一项极为重要的工作。需要注意的是，对用户网络信息使用情况进行调查分析可以发现，不同的用户在信息通道时间频率或者空间层面均存在着极大的差别，若相关工作人员单纯遵循公平性原则对资源的平均分配，可能在一定程度上降低无线网络资源有效应用量，进而出现浪费的情况，面对上述情况，在进行5G资源分配的过程中，相关工作人员需要强化对无线资源分配的公平性与效率之间的关注度，切实实现资源分配过程中最大公平与较小平衡、事件类型、实际比例等多个方面的平衡。

4 优化5G网络无线通信资源分配的方法

在5G技术不断发展的背景下，为进一步提升资源的利用质量，保证5G网络能够更好地满足人们的需要，相关工作人员需要提升对通信资源划分后系统数据吞吐量、数据传输速度、服务质量等方面的关注度。

4.1 优化高频谱无线通信资源分配技术

从技术上讲，频率超过6GHz的高频谱资源具有良好的指向性，与较高的数据流量密度，在实际应用过程中能够切实满足用户对于短距离数据传输的要求。现阶段，为获取更多的物理宽带资源，相关工作人员可以将移动宽带接入服务的频谱扩大到6GHz以上。在当前移动宽带使用过程中，为保证每一物理频段都能实现接入使用与共享，相关工作人员需要为每个一个移动通讯运营商设置频率在数百赫兹的物理宽带，需要注意的是，这些物理宽带频段波长较小，往往会降低移动宽带接入网络的范围。一般情况下，发射天线、接收天线间的传播损耗与频路局数平方呈正比例关系，同时，若频率数值提升，那么上述损耗将会从天线接收端与发生断增大的增益中得到补偿，因此，在当前高频谱无线通信资源分配过程中，相关工作人员应当加大对频率在6-30GHz频段的关注度。尽管在当前的实际应用过程中，低频段的网络覆盖能力比高频段更为稳定，并且在非视距传输环境中，高频段移动宽带接入系统需要有电波反射效应的支持，使用价值较低，但随着当前科学技术的不断进步，ITE—R制定的成本解决方法，对高频段使用过程中出现的问题进行了有效地处理，切实提升了这一频段的使用效果。

由于高频谱无线通信资源有着潜在可使用的物理频段，因此，超过30GHz的物理频段在实际使用过程中，对数据流量的要求也相对较高，举例来说，用户在使用高频谱物理通信资源传输4K、8K视频通讯数据或者在进行人与人远距离虚拟交互信息的过程中，为保证信息传输的质量能够满足用户的需要，需要切实提神各数据流量传输的稳定性。对当前的移动运营商来讲，为切实保障6GHz以上频段的高频谱无线通信资源，能够为不同场景中，5G网络无线通信技术的应用提供有效支持，相关工作人员需要按照高频谱无线通信资源在不同频段的物理特点，对其支持的场景进行划分，以便保证后续数据流量传输的可靠性[3]。

4.2 优化低频谱无线通信资源分配技术

相较于4G技术，5G技术的性能得到了大幅度的优化提升，能够更好地满足不同用户对于更大范围场景的需要，但需要注意的是，由于低频谱无线通信资源分配过程中对于性能与底层频谱的要求存在着一定的不同，因此，为切实保证资源分配工作的可靠性，相关工作人员需要按照信号资源的具体用途与业务类型选择合适的物理工作频段，以便保证信号资源能够更好地适应不同应用场景对信号传输距离、传输速度等方面内容的需要。举例来说，当前在低频段使用频率在60Hz以下的低频刀具不仅能够使信号有着良好的传播效果，还能实现部分场景对于信号长距离传输的需要。

在当前的实际应用过程中，移动运营商往往会将长期演进和后续演进系统融入5G网络当中，因此，加强对60Hz频段可用物理频段资源的重视度成为了一项极为必要的工作。具体来说，在LTE发展应用的过程中，相关工作人员可以应用高阶射频调制、三载波聚合等方法，拓展LTE传输宽带能力，经过这种处理后的LTE可以在不修改现有无线频谱资源配置方式的基础上，在频段不超过6GHz的物理频段中实现自身的特征。由此可知，现阶段，相关工作人员可以在低频段开展分布4G网络演进系统的研究，并且以此为基础，逐渐开展5G网络无线通信资源的研究。需要注意的是，尽管当前无线资源分配方式主要为专门定制和分配，其频段属于授权性频段，能够充分显示自身的使用优势，但为保证各类通信技术能够与配置频段有效兼容，相关工作人员需要为其配置足量的无线资源，从而保证网络无线通信资源能够切实满足当前通信网络中数据流量、视频流量迅速增长的需要[4]。

4.3 完善资源分配结构体系

在当前优化5G网络通信资源分配工作开展的过程中，为保证优化工作的顺利开展，相关工作人员需要对资源分配结构体系加以完善。具体来说，近年来，随着5G网络体系的不断构建与完善，无线通信资源分配工作的复杂程度不断提升，同时，受不同城市网络建设速度不同的影响，导致无线资源分配工作的难度大幅度提升。现阶段，为切实提升资源分配工作的效率，相关工作人员需要在明确当前用户对网络资源需求情况以及当前城市网络体系构建情况的基础上，合理应用计算机、大数据等技术收集、整理与资源分配相关的工作内容，通过选择高素质工作人员并对资源分配制度进行完善的方式，进一步提升当前资源分配工作的质量。需要注意的是，近年来，随着城市化进程的不断推进，城市扩张建设带来的信号覆盖率问题、老城区线路老化等问题，都在很大程度上影响了当前无线资源分配工作的质量，现阶段，为切实降低上述问题对用户无线信号使用的影响，相关工作人员可以借助网络系统建立科学的信息数据传递结构图，明确城市不同区域、不同时段对于信号数据的需求，然后通过明确信号覆盖需求与移动通信技术要求的方式，制定合理的分配工作目标，切实保证无线通信资源分配结果的科学性与合理性，为城市通讯系统的构建提供支持[5]。

4.4 优化创新资源分配技术

现阶段，为切实实现资源分配的技术优化创新，保证无线通信系统能够切实满足当前人们的需要，相关部门需要加强员工技能培训工作的质量，切实提升工作人员的工作能力与创新意识，保证工作人员在开展无线资源分配工作过程中能够结合现实情况对无线通信资源分配技术优势特点进行有效的分析，找出分配过程中可能出现的问题，并制定具有针对性的问题解决方案，切实提升资源分配工作的质量。同时，尽管当前我国5G网络基站数量与用户数量均位于全球第一，但国外仍存在一定可以借鉴的资源分配技术，现阶段，为切实推动我国网络体系的健康可持续发展，了解、吸收、借鉴外国先进的资源分配技术，成为提升我国网络通信服务质量的有效方式之一。

4.5 蜂窝通信系统的应用

在当前的无线通信网络发挥在那过程中，为更好地满足用户对网络资源的需求，相关工作人员可以通过合理应用蜂窝通信系统的方式满足不同设备间的通信需要，为移动通信网络的建设提供支持。具体来说，目前在5G高容量典型场景中，相关工作人员可以通过利用宏微异构超密集组网架构的方式，满足5G网络对于速率的要求，在这种密集蜂窝状的网络体系当中，基站与用户之间的距离将会得到缩短，进而降低无线能量在传输过程中产生的路损。如图1所示，现阶段，蜂窝通信系统在应用过程中需要先将D2D技术融入蜂窝网络建设当中，实现基站附近小区用户通信模式的混合，切实提升网络通信资源的使用效率以及有效频谱资源的利用质量。对于上行链路来说，自适应天线阵接收技术的应用可以有效降低多址干扰，增大系统的容量；对于下链路来说，这一技术的应用可以有效地将信号的有效区域控制在移动台附近，半径在100-200波长的范围内，减小通道干扰[6]。