面向5G环境的移动通信技术研究分析

李百尧

（广东智科电子股份有限公司，广东 佛山 528200）

0 引 言

基于高速环境下移动通信网络发展的研究，借助通信实验分析平台评估移动端技术应用内容，展开结合内容中心网络通信性能的分析工作，提高通信交互控制的质量水平。

1 内容中心网络架构概述

内容中心网络架构指建立在5G移动通信技术基础上的新型网络架构模式，能为用户提供安全便捷的服务内容，为高速泛在和智能掌控等技术内容的落实提供通道，建立面向数据的通信管理平台。

1.1 处理原则

在内容中心网络架构体系中，将沙漏模型作为核心，建立基于网络层的功能模式，确保上下层建立实时性更新系统，解决互联网大数据汇聚产生的压力问题[1]。

内容中心网络架构将网络安全作为基础节点嵌入体系结构，配合互联网架构模式，保证网络安全效能，实现数据安全运行的目标。建立端到端数据管控体系，确保流量自我调节的规范性，为路由和转发分离提供支持，完善创新移动通信网络运行管理模式。

1.2 工作机制

1.2.1 数据包结构

借助数据请求者驱动完成通信过程，建立Internet包和Data包数据交互处理模式，完成数据管控，数据结构如图1所示。

图1 数据结构

数据请求者将需要获取内容的相关数据信息直接封装在Internet包内，将其转发给数据提供者。数据提供者接收后将其中涉及的内容和数据提供者信息直接封装在Data包内，回传到数据请求者计算机内。在信息传递过程中，节点完成内容信息的汇总，无须再次访问数据提供者。借助内容中心网络负载平衡的特点，节约流量，为信息交互管控时效性的优化提供保障。

1.2.2 网络命名

在数据信息传输管理过程中，基于数据传输可靠性需求，内容中心网络架构会保持传输内容名字的唯一性，配合互联网统一资源定位符（Uniform Resource Locator，URL）体系，借助分层命名机制提高信息管理的规范性。例如，内容中心网络命名采取分层命名机制，更加直观地描述申请内容的关系。例如，名字为“/ucla/videos/demo.mpg/1/3”表示视频第一个版本的Part3[2]。

1.2.3 网络缓存机制

内容中心网络架构运行体系中，路由器部署的CS能完成数据的存储管理，满足后续申请，配合存储数据包的应用模式，优化网络运行管理效果。基于内容中心网络路由器能存储命名数据的特点，解决IP网络隐私安全问题。

2 面向5G移动通信技术内容中心网络的基础性能

2.1 通信网络建设

多普勒效应和快速越区切换作用会造成通信服务质量的下降。高速运行环境的影响因素较多，大大增加了移动通信覆盖的难度。基于此，借助铁路专用全球移动通信系统（Global System Mobile Communications-Railway，GSM-R）完成高速运行环境下数字移动通信系统管理，将移动蜂窝通信系统作为基础，保留原有业务体系特征，增设特色项目，实现通信管理。具体分为4个层级结构：第一，全球移动通信系统（Global System Mobile，GSM）功能与业务层；第二，GSM-R特有业务和功能层，主要完成集群调度等工作；第三，基于GSM-R系统的特殊业务层；第四，基于GSM-R系统并结合我国高速运行环境特点的特色应用服务层。

在GSM-R系统运行过程中，基于传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）开展工作，必然会因为移动性差异出现越区切换问题。为提升系统的可靠性和有效性，在原有硬切换技术基础上进行升级工作，严格设定切换时间、切换成功率以及传输干扰时间，按照测量、触发、选择以及执行的流程开展工作，控制信号从一个小区切换到另一个小区的时间间隔[3]。越区切换过程指令发送过程，如图2所示。

图2 越区切换过程指令发送过程

2.2 性能分析

结合链路和节点序列关系可知，内容中心网络的缓存机制具有重要的应用价值，能提升数据传输管理的实效性，提高网络资源利用率，配合通信管控工作维持可靠的通信管理流程。内容中心网络的应用能保障数据传输管理，提高通信移动性能水平。若出现链路中断问题，面向内容中心网络的通信平台能迅速恢复通信，并降低链路中断造成的通信损失，有效维持信息管理的规范性。相较于传统的TCP/IP网络应用模式，内容中心网络通信处理的质量更优化，保障高速移动环境下5G传输管理，维持良好的技术交互关系。

3 基于内容中心网络的5G移动通信技术架构

基于5G移动通信技术的发展需求，建立基于内容中心网络的控制模式，提升核心功能的应用水平，提高通信质量，支持多云通信监管，满足低时延的应用需求，实现5G移动通信技术支持下的技术多元化发展。

3.1 5G网络需求

5G移动通信网络技术体系下，利用无线传输技术实现互联网资源利用率的优化和通信系统吞吐率的优化，匹配更科学的应用模式，配合TCP/IP技术建立更多元的技术体系，整合移动通信技术和互联网技术无缝对接的运行模式[4]。

充分认识到5G移动通信的核心功能指标，针对5G移动技术物理层和数据链路层的流量密度要求、连接数要求以及频谱效率要求等，从数据管理和部署模式等方面入手，配合技术要点落实相应的网络架构，发挥5G环境移动通信优势，支持5G移动通信架构移动性。

结合5G环境下网络流量情况、节点连接、负载状态以及用户响应时间等内容，建立更加科学的通信处理模式，便于用户获取相关内容，提高用户访问网站响应速度，缓解Internet网络拥挤对通信造成的影响，为数据包级别用户信息共享管理创设良好的技术环境[5]。

3.2 体系架构

在移动通信技术应用管理控制模式中，为满足5G应用需求和技术场景需求，要结合基础网络平台和网络架构完成技术优化。目前，通信基础网络平台是建立硬件实现控制。引入5G后，利用互联网和网络功能虚拟化技术就能实现信息管理，在通用硬件网络平台搭建的基础上解决平台成本较高且兼容性较差的问题，保证资源配置效果最优化。

5G移动通信技术支持低时延业务需求，配合内容中心网络架构满足性能质量要求，建构更加合理的体系模式，维持网络架构的兼容性，联合应用层、网络层、数据链路层以及物理层维持数据交互控制的合理性。例如，在层级结构和IP网络分组数据之间建立通信协议，在封装数据包的同时提升数据存储管理的合理性[6]。体系结构如图3所示。

图3 体系结构

在内容中心网络支持下，5G移动通信架构分组管理模式中，结合数据应用层和数据链路层的控制标准，建立更加可控的数据传输模式。首先，将Internet请求内容直接封装在Internet包内转发到内容中心网络体系，结合数据信息管理标准完成数据汇总。其次，网络路由器在接收数据包后建立基于内容中心的网络协议体系，并配合转发策略和工作流程完成数据包请求的处理，维持通信应用的平衡。再次，若是Internet请求出现异常，则对应的Internet包借助以太网或其他连接方式控制数据源[7]。最后，数据源内容封装在Data内，配合路径实现数据的实时性管理，以便提升数据管理效能。

3.3 具体设计

5G移动通信技术相较于4G移动通信，大幅提高了数据传输效率，满足了用户的个性化需求。结合5G网络层应用要求可知，为更好地完成内容中心网络5G架构移动性应用，结合通信系统GSM-R指标落实具体的设计方案，提高移动通信技术的应用水平[8]。

3.3.1 硬件平台设计

基于DNDSIM2.0环境，传输速率设计为10 Gb/s，拓扑结构为25个基础节点，对仿真环境中计算能力的要求较高。部署高性能计算机的同时，结合核心计算部件，利用相应的中央处理器完成数据处理，内存为DDR3 4 GB，配合C++和Python程序完成相关工作[9]。

3.3.2 参数设计

在内容中心网络通信仿真平台设计中，结合5G移动通信参数标准落实具体工作，完成5G移动架构性能控制工作。关键参数满足《5G愿景与需求白皮书》的相关要求。节点在信息交互处理环节中。内容中心网络最佳路由策略实现数据包的转发和应用控制。

为更好地提高节点分析评估的准确性，结合内容中心网络架构的网络缓存功能，将基础节点视为通信系统路由节点，完成相关联节点的连接处理工作，并进行用户体验速率和端到端传输延时等测试。

3.3.3 结果

应用基于内容中心网络的5G架构模式，移动通信技术匹配实际运行方案，有效提升用户体验率。信道上行方向和下行方向均能维持数据传输管理的规范效果。例如，上行方向数据传输速率为3 460 kb/s，对应的用户体验速率（下行方向）数据传输速率为124 000 kb/s，用户体验速率符合5G环境移动通信技术网络要求的0.1～1.0 Gb/s[10]。端到端的传输延时较低，符合5G移动通信技术低时延的需求，具有较大的网络性能提升空间。

4 结 论

面向5G移动通信技术的应用运行要基于通信需求，配合技术方案和控制模式建构更加合理可控的技术体系，结合传输应用要求发挥内容中心网络架构的优势作用，维持技术应用控制模式提高传输效率，实现端对端数据管理，为移动通信技术可持续发展奠定坚实基础。