5G新型网络架构的无线接入与资源优化

杨钊

摘要：进入二十一纪后，我国的网络系统发展迅速，人们对移动流量的需求日益增长，以导致对移动移动通信网络的急需。很多人认为，移动通讯网络所面临的最为重要的挑战之一是移动运营支付的巨大的能源费用。虽然到现在为止大部分研究把重点放在了单个的物理层功率的优化方面，但是怎样能做到保证用户使用质量的同时，又能保证第五代移动通信系统绿色指标呢？至今为止，第五代移动通信系统的无线接入的网络基本框架已确定下来了，异构云接入网络成为物理实现框架之一。

关键词：异构云接入网络 能量效率 用户体验 资源分配管理

过去的三十年中，蜂窝网络发生了翻天覆地的改变，灵活性不断增强，数据流量的质量不断提高，移动通讯网络被广泛应用。多年前的第一代模拟通信系统以提供语音服务为主要功能。上世纪九十年代出现的第二代系统为使用者提供了广泛且全面的覆盖的完整的链接。但它的数据吐量还处于一个相对交低的水平，这个时候主要以短信服务为主。到了二十一世纪的第一个十年期间，由于用户对于系统容量要求不断增长，第三代和第四代通信系统得研究工作迅速发展，水平也显著提高。

1 5G网络构建能源效率

到目前，为了提升移动通信系统的能量效率，现在的研究工作主要从以下两个方面人手：能效网络资源管理方法和网络能耗节约的技术改造。本文做了以下研究：（1）在异构云接入网络框架下的时候引入新用户的业务速率，争取设高效分配的方法。（2）在异构云接入网络框架下引入新用户的业务卸载，设计能量消耗的合理略算法。

2 5G无线网络异构云接入

首先要阐明第五代移动通信系统无线接入网络架构以及异构云接人框架这一最近研究热点。然后，说明异构云当下接入网络框架考虑到用户到达业务速率的能源高效性的问题。模拟在该网络下整个网络的功耗，再考虑用户业务达到该速率时，平均能效最大的问题。最后将问题转化成分数规划，范数近似等问题。利用拉格朗日对偶分解迭代对其求解，以达到提高系统平均能效的目的。另外还说明了用户在异构云接入网络时任务卸载耗能减少的问题，基于这个问题本文提到了很多解决方法不同于解决异构云接入网络能耗问题，在说明这个问题时，非常具有创新性的考虑到了在云端可能存在多个服务器的情况，由此设计优化用户服务器关联矩阵，上行波束变成矩阵等解决方案。文章最后时对本文的总结和对工作的总结异构云接入网络的各项工作提出了建议。

从2010年至今，这方面的发展更加的迅速，还是得力于用户对于通讯服务的要求和对数据流量更为严苛的要求。据不完全统计，大约到2020年，仅仅由视频业务所引起的移动数据就很有可能超过500艾字节。所以只有第五代移动通信系统来临才能解决人们的需求问题，这也就是最简单的，供与求的关系。目前看来，只有第五代通信网络才能支撑起未来强大的无线终端业务。第五代移动通信网络只有部署更多的无线接入点，才可以有效的提升系统的性能，以满足人们日益增长的需求，提升体验感。另一个方面，满足人类强大的需求，与之相随的能耗问题也必然会越来越明显，会对经济和环境都造成极大地负面影响。当然如果不及时制止，任由其发展，人均温室气体排放量将有十年前的一百千克变成一百三十千克，由此看来，能耗也是一个急需解决的大麻烦。

3.1

SG新型网络架构的资源优化

目前来看'咨源优化问题对5G新型网络构架的重要性首当其冲，为了优化资源研究人员研发了HCRAN s的基础架框，这个框架的研发帮助了云端能够存在多个系统，来解决系统用户接入与资源的分配问题，特别是在计算机异构的场景下的服务器中。第一网络模式的框架建立了用户延时性模块，基于这个理念，在传输和计算时延的问题上，相关人员建立了精准的数学建模表达公式。第二，基于用户的体验的效果方面，利用了函数的形式进行一些特殊问题的计算，定义了在数量数据的用户效果的体验公式。

对于该非凸的优化问题，通过将用户与服务器关联指示矩阵放缩到连续域.本文争证明了原优化问题进关于用户关联矩阵和特征数裾缺矩阵的凸叫题.坫于此，本牵利用块坐标下降法，将原优化问题转换为交衿的求解两个子优化问题，仿良结果表明，相比于其他算法，本孕所提的算法在各个场景叫户体验和时延的综合性能。

3.2 无线网络资源虚拟化

在无线网络资源的方面虚拟化的过程中，为确定无线的网络接入平台资源的目的，和实现无线网络资源的分层无线的资源下，其重要的方式之一是，运用灵活性较强的共享方案，或者说是具有传输资源的分层无线综合管理，以此来将不同的应用场景，或者说是不同的环境下的，虚拟性较强的无线功能加入到网络，进而实现差异性的企业网络程序的运行，进而大大加强了业务中的部署管理的准确性，提高了利用率，特别是在无线网络资源利用的方面。

4 无线网格与动态自组网络

在现阶段的网络架构中，无线网络与动态的自组网络，是在5G网络中必不可少的重要组成部分。简单来讲，无线网格的定义无外乎是无线的网络网格路由器，在这个无线网络网格的路由器系统中，起着关键作用的网络是网状的路由器，这个网状的路由器还负责与有线的因特网网络相连，并在有线的因特网网格网络与无线的网络网格二者中，起着转化器的原理，实现用户在二者中相互跳转的重要实用性功能[5]。另一方面，动态自组网格实现了原有的网格所未具有的灵活性，弥补了传统的蜂窝网络网格组成，在无线的网状网格中，仅仅需要将二者的载体连接电源，无线的网状网格便会自动化的实现搜寻附近的可连接的电子设备，这大大的便利了用户在实现电子设备间的链接问题。

5 后续工作展望

现阶段的无线网络技术不断提升，但用户的需求也在随着经济的发展，工作的需要，生活中的便利的影响，对无限资源的效率方面，要求的更加严格，所以说无线网络资源管理的相关部门，目前的主要任务仍然是加快无线网络的实用性，促进无线网络的上网速率。因此5G无线网络技术的提出与发展，是当前时代发展潮流的大方向，是符合当今时代发展的重要基础。为了实现更快更好的将5G无线网络接人互联网，相关部门必须在关键性的指标系统和可持续的浈进方面，更好的将人才投入进去，只有这样，SG无线网络的技术才能更加成熟。另一个方面，未来的主要主流构架之一的HCRANs以其‘活的组N方式以及与CU/DU架构的兼界性业务方面必须投入大量的时间和精力，相关部门一定要将战略性目光放在更加高效和高收益的方面。

6 总结

5G新型网络架构的无线接人与资源优化，这两个战略性发展的目标是符合当今时代发展的主潮流，是基于当今时代社会经济迅速发展，无线网络化迅速普及的这一前期的实用性，可持续发展的方法。随着5G网络的逐步投入，在某些仍然未被实时的理论或理念会在5G无线网络的促进下，渐渐变成现实，例如车联网，物联网，无人超市，无人机网络，智能超市等等。不仅如此，在5G无线网络不断的创新，不断的发展，必将会在其他领域，产生或多或少的影响，例如在医疗的领域，工业生产的环节，在网络安全的层次，都能产生促进性的效果。

参考文献

[1]李兴彩.华为副总裁楚庆：中国有望领跑5G时代[N]，上海证券报，20170823（006）.

[2]邓建良，无线Mesh網络容量和可靠性研究[D]，重庆大学，2011.

[3]肖社生.Mesh网络技术在某石油监控系统中的应用[J].有线电视术，2013，20（03）

[4]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].尤肖虎，潘志文，高西奇，曹淑敏，邬贺铨.中国科学：信息科学。2014（05）

[5]谭巍，基于定制化的5G无线网络框架及关键技术[A].中国通信学会信息通信网络技术委员会2015年年会论文集[C]，2015：4