關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信資源分配問(wèn)題的探討

范樂(lè)昊

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

0 引 言

5G作為一種新型的無(wú)線通信技術(shù)，具有更高的速率和更高的頻率，彌補(bǔ)了4G技術(shù)的不足和缺陷，正深刻地改變著人們的生活和工作方式。5G的快速普及對(duì)無(wú)線通信中的資源分類(lèi)提出了更高的要求，為了更好地推廣5G技術(shù)并滿(mǎn)足人們的不同使用需求，需要對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信的資源分配問(wèn)題進(jìn)行深入探索，找到優(yōu)化資源分配的有效方式。

1 5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信分析

1.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)不僅擁有更快的速度，同時(shí)帶寬也相應(yīng)擴(kuò)展，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的信息傳輸，但這也對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求，需要其具備更強(qiáng)的承載能力。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，社會(huì)中的信息量與日俱增，要想在未來(lái)的發(fā)展中進(jìn)一步發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，就必須加強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，構(gòu)建超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[1,2]。根據(jù)相關(guān)研究，和4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)不僅需要更多的基站來(lái)支持運(yùn)行，而且不同節(jié)點(diǎn)之間的距離應(yīng)該控制在10 m以?xún)?nèi)，這樣才能確保用戶(hù)享受到優(yōu)質(zhì)的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[3,4]。雖然5G技術(shù)幫助人們進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率，促進(jìn)了頻率資源的合理分配，但是存在節(jié)點(diǎn)施工問(wèn)題需要進(jìn)一步優(yōu)化[5]。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方式如圖1所示。

1.2 自組織網(wǎng)絡(luò)

通過(guò)人為分配的方式來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效調(diào)整，不僅增加了人力的工作量，帶來(lái)大量的物理消耗，而且資源分配的效率和質(zhì)量也無(wú)法提升，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)速率不能滿(mǎn)足人們的基本需求[6]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的承載量和數(shù)據(jù)流量成倍增加，如果單純依靠人力來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，不僅不能將5G技術(shù)的真正優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，還會(huì)進(jìn)一步限制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度。因此，應(yīng)該進(jìn)一步推動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的智能化分配，讓基站能夠根據(jù)自身的承載力和周邊的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行有效的自我調(diào)整，更加高效合理地分配網(wǎng)絡(luò)資源，提升網(wǎng)絡(luò)的自愈能力[7,8]。

1.3 資源分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)用功能也獲得了升級(jí)和拓展，能夠幫助人們?cè)诟痰臅r(shí)間內(nèi)完成視頻和音頻等各種數(shù)據(jù)的傳遞，滿(mǎn)足人們不同的使用需求。但與此同時(shí)，龐大的數(shù)據(jù)傳輸也會(huì)給網(wǎng)絡(luò)流量和帶寬帶來(lái)一定的壓力，增加其耗損。如果只是單純地增加基站節(jié)點(diǎn)無(wú)法真正滿(mǎn)足大流量背景下不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸需求，需要通過(guò)資源分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。在設(shè)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，在技術(shù)層面上通過(guò)增設(shè)其他新層面來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的資源分發(fā)。這種方式和互聯(lián)網(wǎng)分布服務(wù)器類(lèi)似，能夠有效分析節(jié)點(diǎn)情況，將相關(guān)資源和內(nèi)容存放在用戶(hù)附近的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，有效緩解網(wǎng)絡(luò)使用過(guò)程中出現(xiàn)的擁堵問(wèn)題[9]。

1.4 信息中心網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)

隨著視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)等的不斷增加，傳統(tǒng)的分發(fā)協(xié)議已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)最大流量的需求。在此背景下，信息中心網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)進(jìn)一步提高了信息傳遞和分發(fā)效率，為用戶(hù)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提高了5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延展性，讓5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供更加高效的數(shù)據(jù)傳輸。除此之外，云計(jì)算服務(wù)作為信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)較為成熟，在許多領(lǐng)域都已經(jīng)得到了有效應(yīng)用。

2 5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信資源分配

2.1 保障服務(wù)質(zhì)量

利用5G網(wǎng)絡(luò)同時(shí)進(jìn)行無(wú)線通信數(shù)據(jù)的分析和采集，能夠進(jìn)一步縮短優(yōu)化分析和采集消耗的時(shí)間，并且根據(jù)用戶(hù)的具體權(quán)限進(jìn)行有效的自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免用戶(hù)在使用數(shù)據(jù)的過(guò)程中出現(xiàn)干擾。在利用5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源分配時(shí)，最基礎(chǔ)的原則是要確保為用戶(hù)提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)內(nèi)容。和傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信系統(tǒng)中擁有更多的多媒體數(shù)據(jù)且業(yè)務(wù)涉及到各個(gè)領(lǐng)域的各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，進(jìn)一步提升了5G網(wǎng)絡(luò)模型的復(fù)雜程度，對(duì)于提高服務(wù)質(zhì)量帶來(lái)了阻礙。除此之外，服務(wù)質(zhì)量和無(wú)線資源的管理質(zhì)量存在一定聯(lián)系。同時(shí)，通過(guò)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的智能化分配，讓附近的基站能夠在不超出自身承載力的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足差異性的需求，實(shí)現(xiàn)有效的自我調(diào)節(jié)和分配，進(jìn)一步提高5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信資源分配的質(zhì)量和效率。

2.2 堅(jiān)持公平性

在分配5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信資源時(shí)，需要注重公平性的基本原則。有限的無(wú)線通信資源并不能真正滿(mǎn)足所有用戶(hù)的需求，在進(jìn)行資源分配時(shí)需要進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，確保無(wú)線通信資源分配的公平性。需要注意的是，在保障公平性的過(guò)程中，由于不同用戶(hù)在使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同時(shí)間和不同空間頻率的信道狀態(tài)，因此不可避免地會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。如果用戶(hù)在信道狀態(tài)良好的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)沒(méi)有獲得較好的無(wú)線通信資源分配，就會(huì)對(duì)信道狀態(tài)不好的用戶(hù)造成影響，從而導(dǎo)致用戶(hù)的資源利用效率進(jìn)一步降低，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)無(wú)線通信資源的浪費(fèi)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信資源分配優(yōu)化思考

3.1 低頻譜資源的分配

5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信技術(shù)的頻譜利用率相對(duì)較高，并且穿透力也較強(qiáng)，傳輸速度實(shí)現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，能夠在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)打破時(shí)間和空間的限制，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力，在更大的應(yīng)用場(chǎng)景中能夠發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和性能。和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)底層頻譜的需求出現(xiàn)了明顯的變化，需要根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境和具體的業(yè)務(wù)需求挑選出最合適的頻段提供服務(wù)。同時(shí)，隨著長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（Long Term Evolution，LTE）的不斷發(fā)展，高階射頻和三載波聚合技術(shù)也逐漸成熟，進(jìn)一步提升了LTE的傳輸能力[10]。LTE載波聚合如圖2所示。

圖2 LTE載波聚合

通過(guò)這種新型技術(shù)能夠進(jìn)一步提高低頻頻段的利用率，而且無(wú)需修改原有的資源配置方案。在這種新型技術(shù)的幫助下，進(jìn)一步推進(jìn)5G資源的部署工作，為未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全方位覆蓋奠定良好的基礎(chǔ)。但值得注意的是，要想讓網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線資源得到有效的融合，既要確?？茖W(xué)合理的分配方式，又要實(shí)現(xiàn)雙方的有效兼容，以此來(lái)完成未來(lái)的戰(zhàn)略部署。從基站的角度對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行分析，為了進(jìn)一步提高5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的服務(wù)質(zhì)量，需要加強(qiáng)5G網(wǎng)絡(luò)基站的建設(shè)。

3.2 高頻譜資源的分配

利用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線通信傳輸時(shí)，需要根據(jù)傳輸系統(tǒng)所選擇的信道來(lái)完成傳輸任務(wù)。如果信道的速度較快，可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)信息的傳輸速度，避免在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)擁堵的問(wèn)題。高頻譜資源的指向性更強(qiáng)且具有更高的流量密度，能夠完成短距離的快速通信傳輸。要想進(jìn)一步提升寬帶資源的獲取效率，需要對(duì)移動(dòng)寬帶接入服務(wù)中的頻譜進(jìn)行有效調(diào)整，并且要求移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)物理寬帶進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)置，從而有效使用不同的物理頻段并完成物理頻段的共享。如果在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中頻率數(shù)值不斷增加，就會(huì)帶來(lái)更強(qiáng)的電波散射和穿透，在一定程度上會(huì)造成較大的損耗，而通過(guò)天線增益可以將這部分損耗有效地彌補(bǔ)回來(lái)。

4 結(jié) 論

綜上所述，在5G網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的過(guò)程中，無(wú)線通信資源的分配已成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化無(wú)線通信資源分配手段，能夠有效提升用戶(hù)的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗(yàn)，提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。將低頻譜資源和高頻譜資源有效結(jié)合，在公平性原則下實(shí)現(xiàn)有效的無(wú)線通信資源分配，從而為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。