5G-nettverk beveger seg i retning av nettverksdiversifisering, bredbånd, integrasjon og intelligens. Med populariseringen av ulike intelligente terminaler vil mobilt datatrafikk vise eksplosiv vekst mot 2020 og utover. I fremtidens 5G-nettverk er reduksjon av celleradius og økt antall laveffektknuter en av kjerneteknologiene for å sikre at fremtidens 5G-nettverk støtter 1000 ganger trafikkvekst. Derfor har tett heterogene nettverk blitt en nøkkelteknologi for å forbedre datatrafikken i fremtidige 5G-nettverk.
I fremtiden vil trådløse nettverk bli distribuert med en rekke trådløse noder som er mer enn 10 ganger større enn eksisterende nettsteder. Innenfor dekningsområdet for makrostasjoner vil avstanden mellom stedene forbli innen 10 meter, og støtte for 25 000 brukere per 1 km2. Samtidig kan forholdet mellom antall aktive brukere og antall nettsteder nå 1: 1, det vil si en-til-en-korrespondanse mellom brukere og servicenoder. Det tett utplasserte nettverket har forkortet avstanden mellom terminaler og noder, noe som har forbedret kraft- og spektrumeffektiviteten til nettverket kraftig. Samtidig har det også utvidet nettverksdekningen, utvidet systemkapasiteten og forbedret tjenestene med ulik tilgang teknologier og forskjellige omslag. Fleksibilitet på mellomnivå. Selv om den ultra-tette heterogene nettverksarkitekturen har store utviklingsmuligheter i 5G, vil reduksjonen i avstanden mellom noder og den stadig tette nettverksdeposisjonen gjøre nettverkstopologien mer komplisert, noe som er utsatt for inkompatibilitetsproblemer med eksisterende mobile kommunikasjonssystemer. I 5G mobilkommunikasjonsnettverk er interferens et problem som må løses. Interferens i nettverket inkluderer hovedsakelig: co-channel interferens, interferens fra delte spektrumressurser og interferens mellom forskjellige dekningsnivåer. Interferensskoordinasjonsalgoritmene til eksisterende kommunikasjonssystemer kan bare løse problemet med en enkelt interferensskilde. I 5G-nettverk er overføringstapet til tilstøtende noder generelt ikke mye forskjellig, noe som vil føre til at styrken til flere interferenskilder er lik, noe som vil ytterligere forringe nettverksytelsen, noe som gjør strømmen. Det er vanskelig å takle koordineringsalgoritmer.
Presis og effektiv sensing av nabolandene er en forutsetning for nodesamarbeid i stor skala. I et ultratett nettverk forårsaker tett distribusjon en kraftig økning i antall cellegrenser, kombinert med uregelmessige former, noe som fører til hyppige og komplekse overleveringer. For å imøtekomme behovene til mobilitet, er det nødvendigvis at nye overleveringsalgoritmer dukker opp; I tillegg er dynamiske nettverksdistribusjonsteknologier også forskningsfokus. På grunn av den plutselige og tilfeldige åpningen og lukkingen av et stort antall noder distribuert av brukere, har nettverkstopologien og interferensen et bredt spekter av dynamiske endringer; og det lille antall tjenestebrukere i hver liten stasjon fører også lett til den romlige og tidsmessige distribusjonen av virksomheten. Dramatiske dynamiske endringer forekommer.
Ad hoc-nettverk
I tradisjonelle mobilkommunikasjonsnettverk brukes hovedsakelig manuell distribusjon for å fullføre distribusjon av nettverk og drift og vedlikehold, som bruker mye menneskelige ressurser og øker driftskostnadene, og nettverksoptimalisering er ikke ideell. I fremtidens 5G-nettverk vil utfordringer for distribusjon av nettverk, drift og vedlikehold bli møtt. Dette skyldes hovedsakelig eksistensen av ulike trådløse tilgangsteknologier i nettverket og de forskjellige dekningsfunksjonene for nettverksnode. Forholdet mellom dem er sammensatt. Derfor vil det selvorganiserende nettverket (SON) sin intelligens bli en viktig nøkkelteknologi for 5G-nettverk.
De viktigste problemene som løses av den selvorganiserende nettverksteknologien inkluderer hovedsakelig følgende to punkter: (1) selvplanlegging og selvkonfigurasjon i nettverksdistribusjonsstadiet; (2) nettverksvedlikeholdsfase med selvoptimalisering og selvheling. Selv -konfigurasjon, det vil si at konfigurasjonen av nye nettverksnoder kan være plug and play, med lave kostnader, enkle å installere og andre fordeler. Hensikten med selvoptimalisering er å redusere arbeidsbelastningen, for å oppnå effekten av å forbedre kvaliteten og ytelsen til nettverket, er metoden å måle gjennom UE og eNB, i de lokale eNB- eller nettverksadministrasjonsparametrene selvoptimalisering. Selvheling betyr at systemet automatisk kan oppdage, lokalisere og feilsøke problemer, redusere vedlikeholdskostnader kraftig og unngå innvirkning om nettverkskvalitet og brukeropplevelse. Hensikten med selvprogrammering er å dynamisk planlegge og utføre nettverket mens de oppfyller behovene for utvidelse av systemkapasitet, virksomhetsovervåking eller optimering izasjonsresultater
Innhold distribusjonsnettverk
I 5G har tjenester som lyd-, video- og bildetjenester for store brukere vokst dramatisk, og den eksplosive veksten i nettverkstrafikken vil ha stor innvirkning på kvaliteten på tjenestene for brukere som får tilgang til Internett. Hvordan man effektivt distribuerer virksomhetens innhold med mye trafikk og reduserer forsinkelsen for brukere å innhente informasjon, har blitt et stort problem for nettverksoperatører og innholdsleverandører. Å bare stole på å øke båndbredden løser ikke problemet. Det påvirkes også av faktorer som rutingstopp og forsinkelse i overføring, prosesseringskapasiteten til nettstedsserveren og lignende. Fremveksten av disse problemene er nært knyttet til avstanden mellom brukerservere. Content Distribution Network (CDN) vil spille en viktig rolle i å støtte fremtidig 5G-nettverkskapasitet og brukertilgang
Innholdet distribusjonsnettverk er et nytt lag lagt til det tradisjonelle nettverket, nemlig det intelligente virtuelle nettverket. CDN-systemet vurderer omfattende tilkoblingsstatus, belastningsstatus og brukeravstand til hver node. Ved å distribuere relatert innhold til CDN-proxy-serveren i nærheten av brukeren, kan brukerne skaffe seg informasjonen de trenger i nærheten, noe som kan lindre nettverkstetthet og redusere responstid for å forbedre responshastigheten. CDN-nettverksarkitekturen konstruerer flere CDN-proxy-servere mellom brukersiden og kildeserveren, noe som kan redusere latenstid og forbedre QoS (tjenestekvalitet). Når brukeren sender en forespørsel om nødvendig innhold, hvis kildetjeneren tidligere har mottatt en forespørsel om det samme innholdet, blir forespørselen omdirigert av DNS til CDN-proxy-serveren som er nærmest brukeren, og proxy-serveren sender tilsvarende innhold til brukeren. Derfor trenger kildetjeneren bare å sende innholdet til hver proxy-server, noe som er praktisk for brukere å skaffe innhold fra en nærliggende proxy-server med tilstrekkelig båndbredde, redusere nettverksforsinkelse og forbedre brukeropplevelsen. Med fremskrittet av cloud computing, mobilt Internett og dynamisk nettverk innholdsteknologier, blir innholdsdistribusjonsteknologier gradvis mer spesialiserte og tilpassede, og de står overfor nye utfordringer når det gjelder innholdsruting, styring, push og sikkerhet.
D2D-kommunikasjon
I 5G-nettverk må nettverkskapasitet og spektrumeffektivitet forbedres ytterligere. Rikere kommunikasjonsmåter og bedre sluttbrukeropplevelse er også utviklingsretningene for 5G.Device-to-device-kommunikasjon (D2D) har potensielle utsikter til å forbedre systemytelsen, forbedre brukeropplevelsen, redusere basestasjonens trykk og forbedre spektrumutnyttelsen. Derfor D2D er en av de viktigste teknologiene i fremtidens 5G-nettverk.
D2D-kommunikasjon er en direkte dataoverføringsteknologi basert på cellulært system. Dataene fra D2D-sesjonen blir overført direkte mellom terminaler uten videresending gjennom basestasjonen, og relevant kontrollsignalering, for eksempel sesjonsetablering, vedlikehold, trådløs ressursallokering, fakturering, autentisering , identifikasjon og mobilitetsstyring, er fortsatt ansvaret for mobilnettet. Innføringen av D2D-kommunikasjon i mobilnettet kan redusere belastningen til basestasjonen, redusere forsinkelsen fra ende til ende, forbedre spektrumeffektiviteten og redusere terminalen overføringskraft. Når den trådløse kommunikasjonsinfrastrukturen er skadet, eller i det blinde området for dekning av trådløst nettverk, kan terminalen realisere ende-til-ende-kommunikasjon og til og med få tilgang til mobilnettet med D2D.I 5G-nettverk kan D2D-kommunikasjon distribueres i både autoriserte og uautoriserte band.
M2M-kommunikasjon
M2M (machinetomachine, M2M), som den vanligste bruksformen for Internet of Things, har oppnådd kommersielle bruksområder innen smarte nett, sikkerhetsovervåking, urban informatisering og miljøovervåking. 3GPP har formulert noen standarder for M2M-nettverk, og har forsøkt å begynne å forske på viktige M2M-teknologier. M2M er hovedsakelig definert i to brede og smale sanser. I bred forstand refererer M2M hovedsakelig til maskin-til-maskin, menneske-til-maskin, og mobilnett og maskin-til-maskin-kommunikasjon. Den dekker alle teknologier som muliggjør kommunikasjon mellom mennesker, maskiner og systemer. I en smal forstand refererer M2M bare til maskiner og kommunikasjon mellom maskiner. Intelligent og interaktiv er en typisk funksjon i M2M som er forskjellig fra andre applikasjoner. Maskinene under denne funksjonen blir også gitt mer "visdom".
Informasjonssenter nettverk
Med den økende spredningen av tjenester som sanntidslyd og HD-video, kan ikke det tradisjonelle TCP / IP-nettet basert på lokasjonskommunikasjon oppfylle kravene til distribusjon av datatrafikk. Nettverket viser en utviklingstrend sentrert om informasjon. Ideen om informasjonssentrisk nettverk (ICN) ble først foreslått av Nelson i 1979 og senere styrket av Baccala. Som en ny nettverksarkitektur har ICN som mål å erstatte eksisterende IP.
Informasjonen referert til av ICN inkluderer sanntids mediestrømming, webtjenester, multimediekommunikasjon, etc., og informasjonssentralenettverket er den totale samlingen av disse informasjonsdelene. Derfor er hovedbegrepet til ICN distribusjon, søk og overføring av informasjon, og det er ikke lenger å opprettholde tilkoblingen til målverten. Forskjellig fra den tradisjonelle TCP / IP-nettverksarkitekturen sentrert på vertsadressen, bruker ICN en informasjonssentrisk nettverkskommunikasjonsmodell, ignorerer IP-adressens rolle, eller bruker den som en overføringsidentifikator. Den nye nettverksprotokollbunken kan implementere funksjoner som informasjon om oppløsningsnavn, rute cache-informasjonsdata og multicast-leveringsinformasjon i nettverkslaget, som bedre kan løse problemene med skalerbarhet, sanntid og dynamikk i datanettverk. ICN-informasjonsoverføringsprosessen er en informasjonsoverføringsprosess basert på en publiseringsabonnementmetode. Først publiserer innholdsleverandøren sitt eget innhold til nettverket, og nodene i nettverket forstår hvordan de skal svare på en forespørsel om relatert innhold. Når det første abonnementet sender en innholdsforespørsel til nettverket, videresender noden forespørselen til innholdsutgiveren, innholdsutgiveren sender tilsvarende innhold til abonnenten, og noden med en cache vil cache innholdet som har passert. Når andre abonnenter sender forespørsler om det samme innholdet, svarer de bufrede hurtigbufrede noder direkte til det tilsvarende innholdet. Derfor er kommunikasjonsprosessen til informasjonssentralenettverket samsvarende prosess for det forespurte innholdet. I det tradisjonelle IP-nettverket blir "push" -overføringsmodus tatt i bruk, det vil si at serveren dominerer hele overføringsprosessen, og ignorerer brukerens status, noe som resulterer i at brukeren får for mye spam. ICN-nettverket er motsatt. Den bruker "pull" -modus. Hele overføringsprosessen utløses av brukerens sanntidsinformasjonsforespørsel, og nettverket bruker informasjonsbufferen for å oppnå rask respons til brukerne. I tillegg er informasjonssikkerhet bare relatert til selve informasjonen, ikke lagringsbeholderen. Som svar på denne egenskapen til informasjon, bruker ICN-nettverk informasjonsbaserte sikkerhetsmekanismer som er forskjellige fra tradisjonelle nettverkssikkerhetsmekanismer. Sammenlignet med tradisjonelle IP-nettverk, har ICN fordelene med høy effektivitet, høy sikkerhet og støtte for klientmobilitet.
