D2D通信中的資源分配問題

楊金玲

摘? 要：自從20世紀60年代的第五次信息革命以后，計算機技術與通信技術正發(fā)生著密切的結合，人們對通信網絡的要求也越來越高，加之近年來逐漸走入人們視野的5G網絡，更加迫切地反映了當今時代人們對于快捷網絡的需要。D2D通信技術成為了5G網絡發(fā)展的關鍵，它改變了之前蜂窩網絡對頻譜資源利用不足的問題，便捷了通信用戶之間的聯(lián)系，減輕了基站的負擔，促進無線網絡的發(fā)展得到了質的飛躍。

關鍵詞：D2D? 無線網絡? 資源? 分配

中圖分類號：TN929.5 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（c）-0013-03

The Problem of Resource Allocation in D2D Communication

YANG Jinling

（Liaoning Railway Vocational and Technical College， Jinzhou， Liaoning Province， 121000 China）

Abstract： Since the fifth information revolution in the 1960s， computer technology and communication technology have been undergoing close integration， and peoples requirements for communication networks are becoming higher and higher. The 5G network more urgently reflects people's need for fast networks in today's era. D2D communication technology has become the key to the development of 5G networks. It changes the previous problem of underutilization of spectrum resources in cellular networks， facilitates communication between communication users， reduces the burden of base stations， and promotes the development of wireless networks.

Key Words： D2D; Wireless network; Resources; Allocation

當今社會現(xiàn)代通信技術已經滲透到社會的方方面面，并且一步步影響著人們的生活，于是各種網絡服務業(yè)便應運而生，但同時各種網絡通信問題也逐漸浮出水面。該文接下來提到的D2D通信技術，就是技術人員為了解決原有網絡問題而開發(fā)出的一種新型通信技術，不過由于正處于技術發(fā)展初期，所以，在使用中還存在著一系列問題。該文就以D2D通信中的資源分配為切入點，對D2D通信的含義、具體應用和優(yōu)缺點也展開了一些相關論述。

1? 關于D2D通信的介紹

D2D其實是device to device的簡稱，意為兩個對等的用戶節(jié)點之間進行通信的一種方式，它使用戶之間能夠互相發(fā)送、接受信息和轉換信息，同時用戶能自由儲存信息，在用戶進行資源訪問時，不需要借助任何其他手段就能直接獲取到信息。D2D之所以能夠出現(xiàn)，一方面是5G網絡力量的崛起，另一方面則是原有通信技術即蜂窩網絡不能夠滿足人們的需求，同時它也存在太多的問題。蜂窩網絡經歷了一代又一代的發(fā)展，從一開始模擬移動電話系統(tǒng)到最成熟的4G無線寬帶系統(tǒng)，始終無法使用戶之間相互通信，所以5G時代的到來使得蜂窩網絡要改變原有發(fā)展方式，拓寬應用范圍。

D2D通信不但能夠提升傳統(tǒng)無線網絡的各種性能，還能在保證資源可控的情況下，解決日益嚴重的資源緊缺問題;它不同于藍牙連接和無線局域網這類短距離傳輸信息，因為它的傳輸載體是電信運營商，信息傳輸穩(wěn)定性有了保障，這樣一種不依賴網絡傳輸基站的直通技術，憑借其靈活性和處于基站控制下的信息交換，成為了5G網絡和通信巨頭的寵兒。

2? D2D通信的具體應用

由于D2D通信技術是側重于通信，所以它的主要應用不外乎是投入本地市場和增強物聯(lián)網與通信終端的結合。首先，它可以用來拉近用戶之間的距離，在社交應用中就可以很好地發(fā)揮出其本身的作用，使得兩個用戶能夠方便資源分享和信息交流，還能通過這類無須中間點的技術為用戶匹配更多興趣相同的人。其次，可以根據(jù)領近特性直接進行數(shù)據(jù)傳輸，在分析鄰近居民的消費喜好以后，為居民提供相關產品，運用于商業(yè)市場之后，商戶通過D2D通信進行有關產品的宣傳和推廣，以此達到推廣商品增加盈利的目的。接著便是運用于解決未來劇增的互聯(lián)網用戶對網絡的龐大需求量，不出意外，幾年以后會有越來越多的蜂窩網絡用戶接入具有物聯(lián)網特征的機器通信終端，這些用戶呈現(xiàn)出依賴物聯(lián)網通信終端的特征，所以如果可以將D2D通信技術與物聯(lián)網相結合，就能產生物聯(lián)網增強D2D通信的應用，實現(xiàn)真正意義上的互聯(lián)互通無線通信網絡。最后，根據(jù)它依靠兩個相鄰終端進行信息傳輸和無須基站傳輸這一特點，能夠應用到應急通信當中。接下來主要分析一下D2D通信技術到底有哪些優(yōu)點，讓它能在通信、商業(yè)、應急等方面都能有所應用。

3? D2D通信應用的優(yōu)、缺點

在D2D通信技術的運用過程中，每一位目的用戶的地位都是同等的，也就是說D2D技術的作用可以大幅度減少基站的負載。同時，在使用本地、對點通信的過程中，也不需要核心網絡的接入，對于減輕核心網絡負載起到很大的作用，便于提高網絡通信的質量和速率。同時電池能耗降低，可以延長電池的可使用壽命。相對于其他的一些資源技術，D2D通信在基站的操控下進行運用，也可以適當?shù)蒯尫藕驮黾右恍┛臻e頻譜。尤其是在進行小范圍、相鄰團體的互聯(lián)網用戶社交和辦公業(yè)務等方面，它可以提升用戶的使用體驗，并且拓寬通信應用的范圍、延長可使用領域鏈、提升網絡空間的吞吐量，人群中信息互配也更加快捷，傳速快，性能強。甚至在沒有網絡覆蓋地區(qū)或者網絡通信基礎設施損壞的前提下，都可利用D2D直接接入蜂巢網絡。相比于其他技術，它最明顯的特點還在于距離短、信號質量強、低耗能損害和持續(xù)工作時間長。這對于我們正在邁進的萬物互聯(lián)5G時代中數(shù)據(jù)傳送與交接、模式開發(fā)和通信技術深拓意義重大。

當然，D2D通信技術也具有一定的缺點和不足，主要的是在復用中的資源干擾、在蜂窩網絡中建立D2D的難度性、傳輸過程中的切換問題等，仍然需要深入研究和反復實踐。

4? D2D通信技術中資源分配現(xiàn)狀及問題

由于優(yōu)勢明顯，D2D新型通信技術的使用更加普遍，但是其使用過程中暴露出來的資源分配問題仍需我們努力解決。在D2D通信的復用模式中，同構網絡和異構網絡下，資源分配的方法是不同的。前者主要基于小區(qū)的位置分布和信道控制、分布進行協(xié)調，后者可分為：小蜂窩模式和復用蜂窩模式來進行研究。通信用戶可以在復用過程中獲取資源，若負載低，即可分配正交頻譜，并且過程中不會受到干擾，速效較好;當負載高時，干擾隨即產生。解決這種干擾需要人為地調節(jié)量度資源和控制發(fā)射的功率。在其復用上行鏈路資源時，基站控制調整其通信發(fā)送功能和效率，將閾值進行縮減。這樣，用戶可以使用最大的發(fā)送功率來配置和分調專用資源。在下行鏈路的復用過程中，要通過基站對用戶互聯(lián)網使用功率的長久察訪，減少產生的干擾，雖然這種干擾對一定功率下直接傳輸信息資源的情況來說，并不算強烈，但如果是企業(yè)管理活動和一些小區(qū)所用網絡，就有必要加強功率協(xié)調，以保證通信質量，更加合理地調度通信資源。

在研究資源分配的問題時，關鍵在使它負載均衡的處理，現(xiàn)階段有關負載、調度的研究算法主要有輪詢算法、最大載干比算法和比例公平算法等。而這些算法各有優(yōu)缺點，在這些算法、研究的基礎之上，進行優(yōu)化整合過的資源分配策略才能夠更好地于吞吐量性能、公平性中選取到合適的平衡值，進行協(xié)調控制。資源分配優(yōu)化過程中，基站的工作較為復雜細致，需要及時準確地監(jiān)控用戶端數(shù)據(jù)的使用情況，再通過頻譜寬帶上下調度合理分配閾值。

在進行調度時，其中功率的控制和資源的分銷，只能是在多條線路復用的過程中且用戶一定的條件下，根據(jù)信道的相關反映數(shù)據(jù)調整基站控制方向。在D2D通信接受系統(tǒng)基站的策略化分配過程中，根據(jù)現(xiàn)有小區(qū)通道運行狀態(tài)、通信設施環(huán)境情況、用戶所在地理位置，來判定通信過程中利用的是復用用戶資源還是正交資源進行通信。進一步來講，即進行上行鏈路復用還是下行鏈路復用，復用資源時的區(qū)域和對象是否一定，干擾是否會產生。較多的信息干擾是由于復用距離太廣而產生的，在考慮D2D通信技術中資源優(yōu)化設計時，打破復用距離過大產生的干擾限制，也是一個重要研究方向。

5? 結語

D2D新型通信技術的運用是未來網絡世界新發(fā)展的“敲門磚”。我們享受它所帶來的更加快捷、簡易的無線網絡服務時，如何協(xié)調蜂窩基站網絡產生的干擾、進行資源分配，以保證通信質量，也是未來通信技術研究需要再度深入的課題。

參考文獻

[1] 張河昌.LTE網絡下D2D通信資源分配與調度方案的研究[D].南京郵電大學，2017.

[2] 劉在爽，王堅，孫瑞，王昭誠.無線通信物理層安全技術綜述[J].通信技術，2014，47（2）：128-135.

[3] 梁敏豪.基于復用模式選擇的D2D干擾協(xié)調算法研究[D].深圳大學，2016.

[4] 喬錚，李鵬舉.LTE中D2D通信資源優(yōu)化與分配的研究[J].數(shù)字技術與應用，2018，36（10）：33-34.

[5] 劉小翠.蜂窩網絡中D2D通信的能效優(yōu)化資源分配算法研究[D].重慶大學，2018.

[6] 吳晨.基于D2D通信資源分配的專利技術綜述[J].中國新通信，2020，22（3）：84.

[7] 尹國慶.D2D通信中設備發(fā)現(xiàn)和資源分配的研究[D].南京郵電大學，2019.

[8] 陶靜.D2D通信系統(tǒng)中的資源分配及緩存節(jié)點選擇算法[D].南京郵電大學，2019.

[9] 張素娟.D2D通信系統(tǒng)中資源優(yōu)化與干擾協(xié)調研究[D].長春理工大學，2019.

[10] 吳倍駿，王文旭.D2D資源分配提案分析[J].中國新通信，2019，21（10）：50-51.

[11] 張海波，向煜，劉開健，等.基于D2D通信的V2X資源分配方案[J].北京郵電大學學報，2017，40（5）：92-97.