Rețelele 5G se deplasează în direcția diversificării rețelei, în bandă largă, a integrării și a informațiilor. Odată cu popularizarea diferitelor terminale inteligente, traficul de date mobile va înregistra o creștere explozivă spre 2020 și nu numai. În viitoarea rețea 5G, reducerea razei celulare și creșterea numărului de noduri cu putere mică este una dintre tehnologiile de bază pentru a se asigura că viitoarea rețea 5G suportă o creștere a traficului de 1000 de ori. Prin urmare, rețelele eterogene ultra-dense au devenit o tehnologie cheie pentru îmbunătățirea traficului de date în viitoarele rețele 5G.
În viitor, rețelele wireless vor fi implementate cu o varietate de noduri wireless care sunt de peste 10 ori mai mari decât site-urile existente. În zona de acoperire a stațiilor macro, distanța dintre site-uri va rămâne în termen de 10 m și suport pentru 25.000 de utilizatori la 1 km2. În același timp, raportul dintre numărul utilizatorilor activi și numărul de site-uri poate ajunge la 1: 1, adică corespondența unu la unu între utilizatori și nodurile de servicii. Rețeaua dens dislocată a scurtat distanța dintre terminale și noduri, ceea ce a îmbunătățit mult puterea și eficiența spectrului din rețea. În același timp, a extins și acoperirea rețelei, a extins capacitatea sistemului și a îmbunătățit serviciile în acces diferit tehnologii și diverse acoperiri. Flexibilitate inter-nivel. Deși arhitectura de rețea heterogenă ultra-densă are mari perspective de dezvoltare în 5G, scăderea distanței dintre noduri și desfășurarea din ce în ce mai densă a rețelei va complica topologia rețelei, ceea ce este predispus la probleme de incompatibilitate cu sistemele de comunicații mobile existente. În rețelele de comunicații mobile 5G, interferența este o problemă care trebuie rezolvată. Interferența în rețea include în principal: interferența co-canal, interferența din resursele de spectru partajat și interferența între diferite niveluri de acoperire. Algoritmii de coordonare a interferențelor sistemelor de comunicații existente pot rezolva doar problema unei surse de interferență unice. În rețelele 5G, pierderea de transmisie a nodurilor adiacente nu este în general prea diferită, ceea ce va determina ca rezistența mai multor surse de interferență să fie similară, ceea ce va degrada și mai mult performanța rețelei, ceea ce face ca actualul să fie dificil să facă față algoritmilor de coordonare.
Detectarea precisă și eficientă a nodurilor învecinate este o condiție necesară pentru colaborarea pe noduri la scară largă. Într-o rețea ultra-densă, desfășurarea densă determină o creștere accentuată a numărului de granițe celulare, cuplată cu forme neregulate, ceea ce duce la transferuri frecvente și complexe. Pentru a răspunde nevoilor de mobilitate, vor apărea noi algoritmi de transfer; în plus, tehnologiile de implementare dinamică a rețelei sunt, de asemenea, centrul de cercetare. Datorită deschiderii și închiderii bruște și aleatorii a unui număr mare de noduri desfășurate de utilizatori, topologia și interferența rețelei au o gamă largă de schimbări dinamice; iar numărul mic de utilizatori de servicii din fiecare stație mică duce, de asemenea, cu ușurință la distribuția spațială și temporală a afacerilor. Apar modificări dinamice dramatice.
Rețea ad hoc
În rețelele tradiționale de comunicații mobile, implementarea manuală este utilizată în principal pentru completarea implementării rețelelor, operarea și întreținerea, care consumă o mulțime de resurse umane și crește costurile de operare, iar optimizarea rețelei nu este ideală. În viitoarele rețele 5G, se vor confrunta provocările de implementare, operare și întreținere a rețelei. Acest lucru se datorează în principal existenței diverselor tehnologii de acces wireless în rețea și diferitelor capacități de acoperire a nodurilor rețelei. Relația dintre ei este complexă. Prin urmare, inteligența rețelei de autoorganizare (SON) va deveni o tehnologie esențială esențială pentru rețelele 5G.
Problemele cheie rezolvate de tehnologia auto-organizării rețelei includ în principal următoarele două puncte: (1) planificarea și autoconfigurarea în etapa de desfășurare a rețelei; (2) faza de întreținere a rețelei de auto-optimizare și auto-vindecare. -configurare, adică configurarea noilor noduri de rețea poate fi plug and play, cu costuri reduse, ușor de instalat și alte avantaje. Scopul auto-optimizării este de a reduce volumul de muncă al afacerii, de a obține efectul de a îmbunătăți calitatea și performanța rețelei, metoda constă în măsurarea prin UE și eNB, în parametrii locali de eNB sau de gestionare a rețelei de auto-optimizare. Vindecarea în sine înseamnă că sistemul poate detecta, localiza și rezolva automat problemele, reducând considerabil costurile de întreținere și evitând impactul pentru calitatea rețelei și experiența utilizatorului. Scopul auto-programării este planificarea și execuția dinamică a rețelei, respectând în același timp nevoile de extindere a capacității sistemului, de monitorizare a afacerilor sau de optimizare rezultatele izolației
Rețea de distribuție de conținut
În 5G, serviciile precum serviciile audio, video și imagine pentru utilizatorii la scară largă au crescut dramatic, iar creșterea explozivă a traficului de rețea va afecta foarte mult calitatea serviciilor pentru utilizatorii care accesează Internetul. Modul de distribuire eficientă a conținutului de afaceri cu trafic ridicat și reducerea întârzierilor pentru obținerea informațiilor a devenit o problemă majoră pentru operatorii de rețele și furnizorii de conținut. Bazându-se doar pe creșterea lățimii de bandă nu rezolvă problema. De asemenea, acesta este afectat de factori precum congestia de rutare și întârzierea transmiterii, capacitatea de procesare a serverului site-ului și altele asemenea. Apariția acestor probleme este strâns legată de distanța dintre serverele utilizator. Rețeaua de distribuție de conținut (CDN) va juca un rol important în sprijinirea viitoarelor capacități de rețea 5G și accesul utilizatorului
Rețeaua de distribuție de conținut este un nou strat adăugat la rețeaua tradițională, și anume rețeaua virtuală inteligentă. Sistemul CDN ia în considerare în mod cuprinzător starea conexiunii, starea de încărcare și distanța de utilizator a fiecărui nod. Prin distribuirea conținutului aferent pe serverul proxy CDN în apropierea utilizatorului, utilizatorii pot obține informațiile de care au nevoie în apropiere, ceea ce poate atenua congestionarea rețelei și reduce timpul de răspuns Pentru a îmbunătăți viteza de răspuns. Arhitectura de rețea CDN construiește mai multe servere proxy CDN între partea utilizatorului și serverul sursă, ceea ce poate reduce latența și îmbunătăți QoS (calitatea serviciului). Când utilizatorul trimite o solicitare pentru conținutul necesar, dacă serverul sursă a primit anterior o solicitare pentru același conținut, solicitarea este redirecționată de DNS către serverul proxy CDN cel mai apropiat de acesta, iar serverul proxy trimite conținutul corespunzător către utilizatorul. Prin urmare, serverul sursă trebuie să trimită conținutul fiecărui server proxy, ceea ce este convenabil pentru utilizatori să obțină conținut de la un server proxy din apropiere cu lățime de bandă suficientă, reducând întârzierea rețelei și îmbunătățind experiența utilizatorului. Odată cu avansarea tehnologiilor de cloud computing, Internet mobil și conținut de rețea dinamică, tehnologiile de distribuție a conținutului devin treptat mai specializate și personalizate și se confruntă cu noi provocări în ceea ce privește rutarea conținutului, managementul, push-ul și securitatea.
Comunicare D2D
În rețelele 5G, capacitatea rețelei și eficiența spectrului trebuie îmbunătățite în continuare. Modurile de comunicare mai bogate și o mai bună experiență a utilizatorului final sunt, de asemenea, direcțiile de evoluție ale comunicării 5G.Device-to-device (D2D) are potențialul potențial de a îmbunătăți performanța sistemului, de a îmbunătăți experiența utilizatorului, de a reduce presiunea stației de bază și de a îmbunătăți utilizarea spectrului. Prin urmare, D2D este una dintre tehnologiile cheie din viitoarea rețea 5G.
Comunicarea D2D este o tehnologie de transmisie directă a datelor bazată pe sistemul celular. Datele sesiunii D2D sunt transmise direct între terminale fără a fi transmise prin stația de bază și semnalizarea de control relevantă, cum ar fi stabilirea sesiunii, întreținerea, alocarea resurselor wireless, facturare, autentificare , identificarea și managementul mobilității, este în continuare responsabilitatea rețelei celulare. Introducerea comunicării D2D în rețeaua celulară poate reduce povara stației de bază, reduce întârzierea de transmisie de la capăt la capăt, poate îmbunătăți eficiența spectrului și reduce terminalul putere de transmisie. Când infrastructura de comunicații fără fir este deteriorată sau în zona oarbă a acoperirii rețelei fără fir, terminalul poate realiza o comunicare finală și chiar accesa rețeaua celulară cu rețele D2D. În rețelele 5G, comunicațiile D2D pot fi implementate în atât benzile autorizate, cât și cele neautorizate.
Comunicare M2M
M2M (machinetomachine, M2M), ca cea mai obișnuită formă de aplicare a Internet of Things, a realizat aplicații comerciale în domeniile rețelelor inteligente, monitorizării securității, informatizării urbane și monitorizării mediului. 3GPP a formulat câteva standarde pentru rețelele M2M și și-a propus să înceapă cercetarea tehnologiilor cheie M2M. M2M este definit în principal în două sensuri largi și înguste. Într-un sens larg, M2M se referă în principal la comunicarea de la mașină la mașină, de la om la mașină și de rețeaua mobilă și de la mașină la mașină. Acopera toate tehnologiile care permit comunicarea între oameni, mașini și sisteme. În sens restrâns, M2M se referă numai la mașini și comunicare între mașini. Inteligent și interactiv este o caracteristică tipică a M2M care este diferită de alte aplicații. Mașinilor sub această caracteristică li se oferă și mai multă „înțelepciune”.
Rețeaua centrelor de informații
Odată cu proliferarea din ce în ce mai mare de servicii, cum ar fi audio în timp real și video de înaltă definiție, rețeaua tradițională TCP / IP bazată pe comunicarea locației nu poate îndeplini cerințele pentru distribuția traficului de date. Rețeaua prezintă o tendință de dezvoltare centrată pe informații. Ideea rețelei centrate în informații (ICN) a fost propusă pentru prima dată de Nelson în 1979 și mai târziu consolidată de Baccala. Ca o arhitectură de rețea nouă, ICN își propune să înlocuiască IP-ul existent.
Informațiile la care face referire ICN includ fluxuri media în timp real, servicii web, comunicații multimedia etc., iar rețeaua de centre de informații reprezintă colecția totală a acestor informații. Prin urmare, conceptul principal al ICN este distribuția, căutarea și transmiterea informațiilor și nu mai menține conectivitatea gazdei-țintă. Diferență de arhitectura tradițională de rețea TCP / IP centrată pe adresa gazdă, ICN utilizează un model de comunicare de rețea centrat pe informație, ignorând rolul adresei IP sau chiar folosind-o ca identificator de transmisie. Noul stack de protocoale de rețea poate implementa funcții precum rezoluția numelui de informații, datele informațiilor despre cache-ul rutelor și informațiile de livrare multicast la nivelul stratului de rețea, care pot rezolva mai bine problemele de scalabilitate, în timp real și dinamică în rețelele de calculatoare. Procesul de transfer de informații ICN este un proces de transfer de informații bazat pe o metodă de publicare-abonare. În primul rând, furnizorul de conținut își publică propriul conținut în rețea, iar nodurile din rețea înțeleg cum să răspundă la o solicitare de conținut asociat. Apoi, când primul abonament trimite o solicitare de conținut către rețea, nodul transmite solicitarea către editorul de conținut, editorul de conținut trimite conținutul corespunzător abonatului, iar nodul cu cache va memora în cache conținutul care a trecut. Când alți abonați trimit cereri pentru același conținut, nodurile în cache vecine răspund direct la conținutul corespunzător. Prin urmare, procesul de comunicare al rețelei centrelor de informații este procesul de potrivire a conținutului solicitat. În rețeaua IP tradițională, modul de transmitere „push” este adoptat, adică serverul domină întregul proces de transmisie, ignorând starea utilizatorului, rezultând ca utilizatorul să primească prea mult spam. Rețeaua ICN este exact invers. Folosește modul „pull”. Întregul proces de transmitere este declanșat de solicitarea de informații în timp real a utilizatorului, iar rețeaua utilizează memoria cache pentru a obține răspuns rapid la utilizatori. În plus, securitatea informațiilor este legată numai de informațiile în sine, nu de containerul de stocare. Ca răspuns la această caracteristică a informațiilor, rețelele ICN folosesc mecanisme de securitate bazate pe informații care sunt diferite de mecanismele tradiționale de securitate a rețelei. În comparație cu rețelele IP tradiționale, ICN are avantajele unei eficiențe ridicate, securitate ridicată și suport pentru mobilitatea clienților.
