關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)的無線通信資源分配問題的探討

范樂昊

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

5G作為一種新型的無線通信技術(shù)，具有更高的速率和更高的頻率，彌補了4G技術(shù)的不足和缺陷，正深刻地改變著人們的生活和工作方式。5G的快速普及對無線通信中的資源分類提出了更高的要求，為了更好地推廣5G技術(shù)并滿足人們的不同使用需求，需要對5G網(wǎng)絡(luò)無線通信的資源分配問題進行深入探索，找到優(yōu)化資源分配的有效方式。

1 5G網(wǎng)絡(luò)的無線通信分析

1.1 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)不僅擁有更快的速度，同時帶寬也相應(yīng)擴展，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的信息傳輸，但這也對5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求，需要其具備更強的承載能力。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，社會中的信息量與日俱增，要想在未來的發(fā)展中進一步發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，就必須加強5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，構(gòu)建超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[1,2]。根據(jù)相關(guān)研究，和4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)不僅需要更多的基站來支持運行，而且不同節(jié)點之間的距離應(yīng)該控制在10 m以內(nèi)，這樣才能確保用戶享受到優(yōu)質(zhì)的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[3,4]。雖然5G技術(shù)幫助人們進一步提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率，促進了頻率資源的合理分配，但是存在節(jié)點施工問題需要進一步優(yōu)化[5]。超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方式如圖1所示。

1.2 自組織網(wǎng)絡(luò)

通過人為分配的方式來對網(wǎng)絡(luò)資源進行有效調(diào)整，不僅增加了人力的工作量，帶來大量的物理消耗，而且資源分配的效率和質(zhì)量也無法提升，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)速率不能滿足人們的基本需求[6]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的承載量和數(shù)據(jù)流量成倍增加，如果單純依靠人力來進行網(wǎng)絡(luò)資源分配，不僅不能將5G技術(shù)的真正優(yōu)勢發(fā)揮出來，還會進一步限制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度。因此，應(yīng)該進一步推動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的智能化分配，讓基站能夠根據(jù)自身的承載力和周邊的實際網(wǎng)絡(luò)需求進行有效的自我調(diào)整，更加高效合理地分配網(wǎng)絡(luò)資源，提升網(wǎng)絡(luò)的自愈能力[7,8]。

1.3 資源分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍進一步擴大，應(yīng)用功能也獲得了升級和拓展，能夠幫助人們在更短的時間內(nèi)完成視頻和音頻等各種數(shù)據(jù)的傳遞，滿足人們不同的使用需求。但與此同時，龐大的數(shù)據(jù)傳輸也會給網(wǎng)絡(luò)流量和帶寬帶來一定的壓力，增加其耗損。如果只是單純地增加基站節(jié)點無法真正滿足大流量背景下不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求，需要通過資源分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進行優(yōu)化和調(diào)整。在設(shè)計5G網(wǎng)絡(luò)的同時，在技術(shù)層面上通過增設(shè)其他新層面來實現(xiàn)有效的資源分發(fā)。這種方式和互聯(lián)網(wǎng)分布服務(wù)器類似，能夠有效分析節(jié)點情況，將相關(guān)資源和內(nèi)容存放在用戶附近的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，有效緩解網(wǎng)絡(luò)使用過程中出現(xiàn)的擁堵問題[9]。

1.4 信息中心網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)

隨著視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)等的不斷增加，傳統(tǒng)的分發(fā)協(xié)議已經(jīng)無法滿足用戶最大流量的需求。在此背景下，信息中心網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)進一步提高了信息傳遞和分發(fā)效率，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，提高了5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延展性，讓5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供更加高效的數(shù)據(jù)傳輸。除此之外，云計算服務(wù)作為信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在漫長的發(fā)展過程中已經(jīng)較為成熟，在許多領(lǐng)域都已經(jīng)得到了有效應(yīng)用。

2 5G網(wǎng)絡(luò)的無線通信資源分配

2.1 保障服務(wù)質(zhì)量

利用5G網(wǎng)絡(luò)同時進行無線通信數(shù)據(jù)的分析和采集，能夠進一步縮短優(yōu)化分析和采集消耗的時間，并且根據(jù)用戶的具體權(quán)限進行有效的自動調(diào)節(jié)，避免用戶在使用數(shù)據(jù)的過程中出現(xiàn)干擾。在利用5G技術(shù)實現(xiàn)資源分配時，最基礎(chǔ)的原則是要確保為用戶提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)內(nèi)容。和傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，5G網(wǎng)絡(luò)無線通信系統(tǒng)中擁有更多的多媒體數(shù)據(jù)且業(yè)務(wù)涉及到各個領(lǐng)域的各項專業(yè)內(nèi)容，進一步提升了5G網(wǎng)絡(luò)模型的復(fù)雜程度，對于提高服務(wù)質(zhì)量帶來了阻礙。除此之外，服務(wù)質(zhì)量和無線資源的管理質(zhì)量存在一定聯(lián)系。同時，通過自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的智能化分配，讓附近的基站能夠在不超出自身承載力的基礎(chǔ)上滿足差異性的需求，實現(xiàn)有效的自我調(diào)節(jié)和分配，進一步提高5G網(wǎng)絡(luò)無線通信資源分配的質(zhì)量和效率。

2.2 堅持公平性

在分配5G網(wǎng)絡(luò)的無線通信資源時，需要注重公平性的基本原則。有限的無線通信資源并不能真正滿足所有用戶的需求，在進行資源分配時需要進行科學(xué)合理的規(guī)劃，確保無線通信資源分配的公平性。需要注意的是，在保障公平性的過程中，由于不同用戶在使用網(wǎng)絡(luò)時會出現(xiàn)不同時間和不同空間頻率的信道狀態(tài)，因此不可避免地會降低網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。如果用戶在信道狀態(tài)良好的情況下進行數(shù)據(jù)傳輸時沒有獲得較好的無線通信資源分配，就會對信道狀態(tài)不好的用戶造成影響，從而導(dǎo)致用戶的資源利用效率進一步降低，同時也會帶來無線通信資源的浪費。

3 5G網(wǎng)絡(luò)的無線通信資源分配優(yōu)化思考

3.1 低頻譜資源的分配

5G網(wǎng)絡(luò)無線通信技術(shù)的頻譜利用率相對較高，并且穿透力也較強，傳輸速度實現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，能夠在數(shù)據(jù)傳輸時打破時間和空間的限制，進一步提高網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)的處理能力，在更大的應(yīng)用場景中能夠發(fā)揮獨特的優(yōu)勢和性能。和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對底層頻譜的需求出現(xiàn)了明顯的變化，需要根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境和具體的業(yè)務(wù)需求挑選出最合適的頻段提供服務(wù)。同時，隨著長期演進技術(shù)（Long Term Evolution，LTE）的不斷發(fā)展，高階射頻和三載波聚合技術(shù)也逐漸成熟，進一步提升了LTE的傳輸能力[10]。LTE載波聚合如圖2所示。

圖2 LTE載波聚合

通過這種新型技術(shù)能夠進一步提高低頻頻段的利用率，而且無需修改原有的資源配置方案。在這種新型技術(shù)的幫助下，進一步推進5G資源的部署工作，為未來5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全方位覆蓋奠定良好的基礎(chǔ)。但值得注意的是，要想讓網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線資源得到有效的融合，既要確保科學(xué)合理的分配方式，又要實現(xiàn)雙方的有效兼容，以此來完成未來的戰(zhàn)略部署。從基站的角度對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行分析，為了進一步提高5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的服務(wù)質(zhì)量，需要加強5G網(wǎng)絡(luò)基站的建設(shè)。

3.2 高頻譜資源的分配

利用5G網(wǎng)絡(luò)進行無線通信傳輸時，需要根據(jù)傳輸系統(tǒng)所選擇的信道來完成傳輸任務(wù)。如果信道的速度較快，可以進一步提高數(shù)據(jù)信息的傳輸速度，避免在傳輸過程中出現(xiàn)擁堵的問題。高頻譜資源的指向性更強且具有更高的流量密度，能夠完成短距離的快速通信傳輸。要想進一步提升寬帶資源的獲取效率，需要對移動寬帶接入服務(wù)中的頻譜進行有效調(diào)整，并且要求移動網(wǎng)絡(luò)運營商對物理寬帶進行科學(xué)合理設(shè)置，從而有效使用不同的物理頻段并完成物理頻段的共享。如果在數(shù)據(jù)傳輸過程中頻率數(shù)值不斷增加，就會帶來更強的電波散射和穿透，在一定程度上會造成較大的損耗，而通過天線增益可以將這部分損耗有效地彌補回來。

4 結(jié) 論

綜上所述，在5G網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的過程中，無線通信資源的分配已成為人們關(guān)注的重點問題。通過進一步優(yōu)化無線通信資源分配手段，能夠有效提升用戶的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗，提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。將低頻譜資源和高頻譜資源有效結(jié)合，在公平性原則下實現(xiàn)有效的無線通信資源分配，從而為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。