5G无线接入网络的异构切换技术研究

何春

【摘  要】随着通信技术的不断发展，我们已经进入了5G时代，在该背景下，多种通信技术能够巧妙地融合，能够更好地满足用户的个性化服务需求，提高用户的使用体验感。而异构切换技术，是5G无线接入网络的发展产物，其在网络性能优化上、定制服务需求上都起到了非常大的作用。本文首先对异构无线网络进行介绍，然后分析异构切换技术的相关方案，同时，针对该技术进行深入地探究，从而更好地为技术研究者、5G网络的实践者提供参考借鉴，以便进一步推广异构切换技术。

【关键词】5G时代;无线网络;异构切换技术

随着用户对通信需求增多，用户提出了定制化业务体验的差异化需求，异构切换技术也应运而生。基于此，本文对5G无线接入网络的异构切换技术进行相关的探究，以期深化无线接入的网络改革。

一、异构无线网络介绍

无线通信技术已经成为了人们日常生活中的重要一部分，无线通信的发展最终目标也是为了能更好地满足用户的需求。5G时代的到来，多种无线技术呈现出融合的发展趋势，其中，异构无线网络能够更好地满足新时代移动终端业务发展的需求。本文主要从融合方式、垂直切换、算法选择三方面进行探究。

（一）融合方式

异构无线网络应用中，WLAN可以和移动蜂窝网进行有效地融合，不单止能够提高数据的传输效率，还能使得频谱资源配置合理化。二者进行融合时，应制定可行、合理的融合计划，从而能有效地提高吞吐量。

（二）垂直切换

在多融合网络的视域下，要考虑用户的实际需求，优选适合的接入网络，从而提高用户的体验，提升网络的性能。网络切换细分为两种方式：一是垂直切换，又细分为发现、决策、执行阶段;二是水平切换，但是该切换方式的限制条件比较多，所以本文着重对垂直切换方式进行探究。

（三）算法选择

在异构无线网络接入的过程中，多属性算法、效用函数算法、博弈论算法、人工智能算法、马尔科夫链算法这些都是比较常用的，从长远角度考虑，后者具有异构网络性能优化、网络信息动态切换的优势。

二、异构切换技术方案设计分析

（一）分层异构无线网络

主要由三部分组成：第一是应用层：用户主要借助应用程序来进行网络资源调度，从而继而发挥应用优势;第二是控制层，用户通过借助本地控制器，以及中心控制器来对设备进行集中管控;第三是基础设施层，它连接本地控制器，主要进行调度决策的接收、业务数据的转发等。在分层异构无线网络控制、分离数据的过程中，充分体现了集中控制、灵活定制等优势。集中控制能够更好地效调度全网资源，提高资源利用率，提升网络拓展性能;而灵活定制，能够更好地实现网络资源公开管理目的。

（二）设计及流程

RAN方案设计期间，围绕中心控制器、RAN切片这两部分来完成设计任务。其中，中心控制器，不单止能够有效地辅助切换策略制定，满足信息交互需要，还可以为移动用户管理奠定良好的基础。RAN切片设计期间，分别掌握LTERAN和WLANRAN切片设计技巧，能够更好地完成无线接入网引入任务，进一步提高数据的传输效率，满足用户监控、虚拟资源灵活调度等多需要，也能降低成本。

（三）方案测试

为有效验证上述RAN切片的效果，可以搭建平台、方案測试等来验证。在平台搭建的过程中，逐步完成中心控制器、LTERAN切片、WLANRAN切片的可行性校验。首先，构建分层异构无线网络原型平台，接下来测试已有设计方案的可行性。注意在整个过程中要合理地配置参数，做好视频卡顿频次、视频清晰度、RAN切片切换灵活度等的记录，再进行分析。

三、5G无线接入网络的异构切换技术探究

（一）模型构建

基于分层异构无线网络构建系统模型，能够帮助用户在多网络覆盖环境下，去选择迎合用户需求的网络。模型构建不单止能够提升系统性能，还能使得信息资源配置合理化。而且，构建的系统模型还支持多网络介入，实现用户在网络环境中自由移动、顺利切换。

（二）网络优选

网络选择的过程中，要严格进行筛选、属性权重计算、构建候选网络集合、确定用户网络这一程序。同时，还要参照相关需求来对参数进行调整，从而进一步提高异构无线网络的使用效率。但由于用户的需求具有一定的差异性，因此要进行二次筛选，一一对应网络与属性间的关系。另外，还要借助层次分析法构建层次结构，并构建判决矩阵，验证其合理性。

（三）带宽分配

用户在选择网络的过程中，应该首先考虑性能较优的网络，如果多用户同时选择同一网络，那么可能会出现网络负载加重、业务阻塞等问题，影响到整个网络的运行效果。因此，必须要合理化地配置带宽，从而有效地保证各类型业务带宽的使用需要都能够被满足。在实践带宽分配活动的过程中，技术人员还可以构建异构网络场景，通过用户数阈值NUM接入、条件约束等方式进而来控制用户的接入行为，从而能够大大提高异构网络的切换效率，其切换效率公式为：系统吞吐量/切换次数，可知，切换效率与系统吞吐量是成正比关系的。

（四）算法设计

对上述的混合约束优化问题进行处理时，为能够在短时间内得到最优解，可以通过细化子优化问题来降低求解难度。在算法设计的过程中，首先要确定约束的相关条件，设定网络筛选过程、确定网络接入关系等，然后通过优选网络筛选方案来有效缩短算法时间。另外，在迭代算法设计期间，还要具有合理化的设计思路，才能为算法设计提供可靠的指导。

算法设计主要在于两方面：一是带宽分配;要根据网络接入方案，以及用网的需求来完成带宽配置任务，从而实现规划问题的顺利转换，在短时间内求得最优解。但由于带宽是动态变化的，因此在整个求解的过程中，需要借助拉格朗日乘子法，从而得出最优带宽分配方案。另一方面是用户网接入选择;在带宽分配过程中，要适当调整接入网，可以通过分支定界法，进一步简化流程，降低难度。同时，优选适合的分支策略，其中伪贡献分支具有高效率、最优解，最为实用。

（五）仿真分析

首先要模拟异构无线网络仿真场景。通常来说，网络类型细分两种：LTE和WLAN，两者网络间互不干扰，网络集合构建的过程中，基于网络初次筛选完成多属性判决。仿真参数主要为：LTE、WLAN1、WLAN2的覆盖半径，分别为1 500 m、150 m、150 m;而发射功率为20 W、0.1 W、0.1 W;可用宽带为20MHz、15MHz、15MHz;最大可接入用户数分别为200、25、30;误码率分别为0.08、0.06、0.07;价格分别为0.5、0.25、0.3。仿真分析结果显示：迭代算法在系统性能提升以及网络切换上，都有具有显著的优势，而且还能进一步降低系统的成本，对比之下，迭代算法更具有实用性。

四、总结

综上，5G技术在发展的过程中，主要基于融合方式、垂直切换、算法选择来掌握异构无线网络，同时深入分析异构切换技术方案设计及流程，并对其进行有效性验证。异构切换技术的探究，结合了5G无线接入网络的使用需要，通过模型构建、网络优选、带宽分配、算法设计、仿真分析等来掌握该技术的特点，从而能够更好地为5G无线接入网络应用提供技术支持，提高用户的体验感。

参考文献：

[1] 孟宓.5G通信技术在异构车载网络中的应用研究[J].数字通信世界，2019（4）：169.

（作者单位：中国移动通信集团广西有限公司南宁分公司）