關(guān)于5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的路由算法

王永濤

【摘要】? ? D2D通信作為5G Wi-Fi中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)一直備受關(guān)注，在D2D通信技術(shù)（終端直通）出現(xiàn)以前，已有藍(lán)牙（短距離分雙工）等類似通信技術(shù)出現(xiàn)，其與物聯(lián)網(wǎng)中Machine to Machine概念類似，在一定距離范圍內(nèi)用戶通信設(shè)備可直接進(jìn)行信息交互。相較于其他不依賴基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的直接通信技術(shù)而言，D2D通信在5G Wi-Fi中具有更快的傳輸速度、更遠(yuǎn)的傳輸距離。因此，對(duì)5G Wi-Fi中D2D通信的路由算法進(jìn)行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)? ? D2D? ? 通信? ? 路由? ? 算法

一、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信概述

D2D通信又可稱之為Device-to-Device Communication，其主要指在5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成的分布式網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)對(duì)等用戶節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行信息交互的方式。在D2D通信方式中每一用戶節(jié)點(diǎn)均可發(fā)送、接收信號(hào)，同時(shí)其可以經(jīng)自動(dòng)路由，進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)。

二、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的路由算法

5G Wi-Fi中D2D通信的路由算法主要由資源分配算法（二分圖）、路由輔助算法（NAR）組成，其具體應(yīng)用如下：

2.1 5G Wi-Fi中D2D通信的資源分配算法

5G Wi-Fi中D2D通信的資源分配算法主要采用以迭代法為核心的二分圖算法。其依據(jù)相關(guān)原蜂窩用戶具體需求，將正交資源模塊逐一劃分，分配給原蜂窩用戶。此時(shí)，若資源模塊已存在對(duì)應(yīng)所屬原蜂窩用戶，其每一用戶設(shè)備均收到對(duì)路由有反應(yīng)的RFEQ（請(qǐng)求分組）。利用FREQ信道信息收集功能，可以促使其對(duì)多路徑路由進(jìn)行篩選并確定資源分配路徑，執(zhí)行資源分配任務(wù)。同時(shí)為保證整體資源分配服務(wù)質(zhì)量，需要執(zhí)行二分圖算法自身干擾效應(yīng)約束功能。即首先構(gòu)建一個(gè)兩者關(guān)系映射模型，促使終端直通用戶在任意一資源模塊均可接收到信道受干擾信息。隨后以用戶干燥比后終端直通干擾程度下降至最低為目標(biāo)，向基準(zhǔn)站點(diǎn)發(fā)送信號(hào)。最后選定一個(gè)終端直通用戶設(shè)備，要求其進(jìn)行資源充分利用，實(shí)現(xiàn)資源復(fù)用后速率最佳。其余用戶則可不斷重復(fù)信號(hào)發(fā)送→用戶選定→資源充分利用過(guò)程，促使每一用戶均可獲得最佳網(wǎng)絡(luò)資源。

2.2 5G Wi-Fi中D2D通信的路由輔助算法

（1）5G Wi-Fi中D2D通信路由輔助算法NAR主要針對(duì)部分基站因不可控因素導(dǎo)致的技術(shù)故障區(qū)域。利用一個(gè)活動(dòng)基站，以貪婪的啟發(fā)式方式。通過(guò)參數(shù)化閾值內(nèi)最短路徑、CQI（信道質(zhì)量指標(biāo)）為依據(jù)，對(duì)移動(dòng)設(shè)備、基站間多跳路由進(jìn)行定義。由于NAR算法中允許基站在小區(qū)內(nèi)不同移動(dòng)設(shè)備間進(jìn)行路由管理，可以在保證資源利用率的同時(shí)，降低功率損耗。

（2）依據(jù)5G Wi-Fi特點(diǎn)，終端直通路由首先需要在小區(qū)內(nèi)每一UE即終端用戶設(shè)備接收到分組轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求時(shí)，向基站請(qǐng)求一路由以便為終端直通提供多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)分組。具體算法為：

①//provided that Gis a graph;

②DATE：G=（V，E），CQImin=13→//where N are the routes and P are the devices;

③RESULT：Gr=（N，P）。

（3）在RB（基站分配資源塊）定義完畢后，對(duì)每一UE參與路由資源塊進(jìn)行重新定義，以保證全部設(shè)備資源塊一致。即：

①//provided that Gis a graph;

②INPUT：v→v=RROUTE→while ① do

③if v=RROUTE then→//s=eNB，d=UE。

（4）在資源分配完畢后向請(qǐng)求的用戶設(shè)備發(fā)送信息，并利用定義資源塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，促使資源模塊與轉(zhuǎn)發(fā)分組設(shè)備一一對(duì)應(yīng)。即：//SREQ is sent from s through e→Sreq（d，（child（），CQI（））→//d broadcast “Hello” with TTL=1。

（5）在每一個(gè)終端用戶設(shè)備間直接進(jìn)行信息交互。并發(fā)起終端用戶設(shè)備關(guān)閉傳輸同時(shí)進(jìn)行資源塊釋放。即：for nk do nk∈ch（s）nk+①→RreqRx（s）=off→endfor→allocateResources（）→end if→end while。

（6）在具體操作過(guò)程中，依據(jù)5G Wi-Fi中終端直通特殊性，在移動(dòng)終端設(shè)備SREP（發(fā)送響應(yīng)）前期，設(shè)備需要向全部相鄰設(shè)備TTL（廣播生命期）發(fā)送Hello-ms-g。在Hello消息發(fā)送完畢之后，接收至Hello消息后的每一UE（設(shè)備）均會(huì)返回其信道質(zhì)量。同時(shí)基站即eNB從終端用戶設(shè)備接收到用戶執(zhí)行終端直通請(qǐng)求階段開(kāi)始，運(yùn)用Dijkstra算法，尋找基站、移動(dòng)設(shè)備（eNB→eUE）間最短路徑。隨后請(qǐng)求分組SREQ，將通信發(fā)送至移動(dòng)終端設(shè)備。以發(fā)送響應(yīng)的方式，由子路、CQI將相關(guān)信息發(fā)送至基站。

三、總結(jié)

綜上所述，在近幾年發(fā)展進(jìn)程中，海量智能終端設(shè)備與日俱增，與用戶個(gè)性化需求相一致的新興通信業(yè)務(wù)也呈現(xiàn)井噴趨勢(shì)。這種情況下，為進(jìn)一步增加網(wǎng)絡(luò)容量，滿足不同通信模式下終端用戶要求，相關(guān)技術(shù)人員就需要從5G Wi-Fi模塊入手。合理利用終端直通即D2D通信技術(shù)，保證無(wú)線頻譜利用率得到有效提升。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]李鑫.5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的輔助路由算法[J].通信技術(shù)，2018，51（09）：2107-2110.

[2]梁艷慧.面向5G的D2D通信干擾抑制算法研究[D].蘭州理工大學(xué)，2018.