Principais tecnologias 5G - Rede heterogênea super densa

As redes 5G estão se movendo na direção da diversificação, banda larga, integração e inteligência de rede. Com a popularização de vários terminais inteligentes, o tráfego de dados móveis mostrará um crescimento explosivo para 2020 e além. Na futura rede 5G, reduzir o raio da célula e aumentar o número de nós de baixa energia é uma das principais tecnologias para garantir que a futura rede 5G suporte 1000 vezes o crescimento do tráfego. Portanto, redes heterogêneas ultra-densas se tornaram uma tecnologia essencial para melhorar o tráfego de dados em futuras redes 5G.

No futuro, as redes sem fio serão implantadas com uma variedade de nós sem fio 10 vezes maiores que os sites existentes. Dentro da área de cobertura da estação macro, a distância entre os sites permanecerá dentro de 10m, com suporte para 25.000 usuários por 1 km2. Ao mesmo tempo, a proporção entre o número de usuários ativos e o número de sites pode chegar a 1: 1, ou seja, uma correspondência individual entre usuários e nós de serviço. A rede densamente implantada reduziu a distância entre terminais e nós, o que melhorou bastante a eficiência de energia e espectro da rede. Ao mesmo tempo, também expandiu a cobertura da rede, expandiu a capacidade do sistema e aprimorou os serviços em diferentes acessos tecnologias e diversas coberturas. Flexibilidade entre níveis. Embora a arquitetura de rede ultra-densa e heterogênea tenha grandes perspectivas de desenvolvimento no 5G, a diminuição da distância entre os nós e a implantação de rede cada vez mais densa tornarão a topologia da rede mais complicada, o que é propenso a problemas de incompatibilidade com os sistemas de comunicação móvel existentes. Nas redes de comunicação móvel 5G, a interferência é um problema que deve ser resolvido. A interferência na rede inclui principalmente: interferência co-canal, interferência de recursos de espectro compartilhados e interferência entre diferentes níveis de cobertura. Os algoritmos de coordenação de interferência dos sistemas de comunicação existentes podem resolver apenas o problema de uma única fonte de interferência. Nas redes 5G, a perda de transmissão de nós adjacentes geralmente não é muito diferente, o que fará com que a força de várias fontes de interferência seja semelhante, o que degradará ainda mais o desempenho da rede, tornando a corrente difícil de lidar com algoritmos de coordenação.

A detecção precisa e eficaz dos nós vizinhos é um pré-requisito para a colaboração de nós em larga escala. Em uma rede ultra-densa, a implantação densa causa um aumento acentuado no número de limites de células, juntamente com formas irregulares, levando a transferências frequentes e complexas. Para atender às necessidades de mobilidade, novos algoritmos de transferência deverão surgir; Além disso, as tecnologias dinâmicas de implantação de rede também são o foco da pesquisa. Devido à abertura e fechamento repentino e aleatório de um grande número de nós implantados pelos usuários, a topologia e a interferência da rede apresentam uma ampla gama de alterações dinâmicas; e o pequeno número de usuários de serviço em cada estação pequena também leva facilmente à distribuição espacial e temporal dos negócios. Mudanças dinâmicas dramáticas ocorrem.

Rede ad hoc

Nas redes de comunicação móvel tradicionais, a implantação manual é usada principalmente para concluir a implantação, operação e manutenção da rede, que consome muitos recursos humanos e aumenta os custos operacionais, e a otimização da rede não é ideal. Nas redes 5G futuras, serão enfrentados desafios de implantação, operação e manutenção de rede. Isso se deve principalmente à existência de várias tecnologias de acesso sem fio na rede e aos diferentes recursos de cobertura de nós da rede. A relação entre eles é complexa. Portanto, a inteligência da rede auto-organizada (SON) se tornará uma tecnologia essencial para as redes 5G.

Os principais problemas resolvidos pela tecnologia de rede auto-organizada incluem principalmente os dois pontos a seguir: (1) auto-planejamento e auto-configuração no estágio de implantação da rede; (2) fase de manutenção da rede de auto-otimização e auto-recuperação. -configuração, ou seja, a configuração de novos nós da rede pode ser plug and play, com baixo custo, fácil de instalar e outras vantagens.O objetivo da auto-otimização é reduzir a carga de trabalho dos negócios, alcançar o efeito de melhorar a qualidade e desempenho da rede, o método é medir através do UE e do eNB, na auto-otimização dos parâmetros de gerenciamento de rede eNB ou local. na qualidade da rede e na experiência do usuário. O objetivo da auto-programação é planejar e executar dinamicamente a rede, atendendo às necessidades de expansão da capacidade do sistema, monitoramento ou otimização dos negócios. resultados de organização

Rede de distribuição de conteúdo

No 5G, serviços como serviços de áudio, vídeo e imagem para usuários em larga escala cresceram dramaticamente, e o crescimento explosivo do tráfego de rede afetará bastante a qualidade dos serviços para usuários que acessam a Internet. Como distribuir efetivamente o conteúdo comercial de alto tráfego e reduzir o atraso dos usuários para obter informações se tornou um grande problema para as operadoras de rede e provedores de conteúdo. Contar apenas com o aumento da largura de banda não resolve o problema. Também é afetado por fatores como congestionamento de roteamento e atraso na transmissão, capacidade de processamento do servidor do site e similares. O surgimento desses problemas está intimamente relacionado à distância entre os servidores dos usuários. A rede de distribuição de conteúdo (CDN) desempenhará um papel importante no suporte à capacidade futura da rede 5G e ao acesso do usuário

A rede de distribuição de conteúdo é uma nova camada adicionada à rede tradicional, a rede virtual inteligente. O sistema CDN considera de maneira abrangente o status da conexão, o status da carga e a distância do usuário de cada nó. Ao distribuir conteúdo relacionado ao servidor proxy da CDN perto do usuário, os usuários podem obter as informações de que precisam nas proximidades, o que pode aliviar o congestionamento da rede e reduzir o tempo de resposta. Para melhorar a velocidade de resposta. A arquitetura de rede CDN constrói vários servidores proxy CDN entre o lado do usuário e o servidor de origem, o que pode reduzir a latência e melhorar a QoS (qualidade de serviço). Quando o usuário envia uma solicitação para o conteúdo necessário, se o servidor de origem tiver recebido anteriormente uma solicitação para o mesmo conteúdo, a solicitação será redirecionada pelo DNS para o servidor proxy CDN mais próximo do usuário e o servidor proxy enviará o conteúdo correspondente para o usuário. Portanto, o servidor de origem só precisa enviar o conteúdo para cada servidor proxy, o que é conveniente para os usuários obterem conteúdo de um servidor proxy próximo com largura de banda suficiente, reduzindo o atraso da rede e melhorando a experiência do usuário. Com o avanço da computação em nuvem, da Internet móvel e das tecnologias de conteúdo de rede dinâmica, as tecnologias de distribuição de conteúdo estão se tornando cada vez mais especializadas e personalizadas, e enfrentam novos desafios em termos de roteamento, gerenciamento, envio e segurança de conteúdo.

Comunicação D2D

Nas redes 5G, a capacidade da rede e a eficiência do espectro precisam ser melhoradas. Os modos de comunicação mais avançados e a melhor experiência do usuário final também são as direções de evolução da 5G. A comunicação entre dispositivos (D2D) tem a perspectiva potencial de melhorar o desempenho do sistema, aprimorar a experiência do usuário, reduzir a pressão da estação base e melhorar a utilização do espectro. D2D é uma das principais tecnologias na futura rede 5G.

A comunicação D2D é uma tecnologia de transmissão direta de dados baseada no sistema celular. Os dados da sessão D2D são transmitidos diretamente entre os terminais sem encaminhamento pela estação base e a sinalização de controle relevante, como estabelecimento da sessão, manutenção, alocação de recursos sem fio, cobrança, autenticação , identificação e gerenciamento de mobilidade, ainda é de responsabilidade da rede celular. A introdução da comunicação D2D na rede celular pode reduzir a carga da estação base, reduzir o atraso de transmissão de ponta a ponta, melhorar a eficiência do espectro e reduzir o terminal Quando a infra-estrutura de comunicação sem fio é danificada ou na área cega da cobertura da rede sem fio, o terminal pode realizar a comunicação de ponta a ponta e até acessar a rede celular com D2D. Nas redes 5G, as comunicações D2D podem ser implantadas em bandas autorizadas e não autorizadas.

Comunicação M2M

O M2M (máquina-máquina, M2M), como a forma de aplicativo mais comum da Internet das Coisas, alcançou aplicativos comerciais nos campos de redes inteligentes, monitoramento de segurança, informatização urbana e monitoramento ambiental. O 3GPP formulou alguns padrões para redes M2M e começou a pesquisar as principais tecnologias M2M. M2M é definido principalmente em dois sentidos amplos e estreitos. Em um sentido amplo, M2M refere-se principalmente à comunicação máquina a máquina, humano a máquina, rede móvel e comunicação máquina a máquina. Abrange todas as tecnologias que permitem a comunicação entre pessoas, máquinas e sistemas. Em sentido restrito, M2M refere-se apenas a máquinas e comunicação entre máquinas. Inteligente e interativo é um recurso típico do M2M que é diferente de outros aplicativos. As máquinas sob esse recurso também recebem mais "sabedoria".

Rede do Centro de Informações

Com a crescente proliferação de serviços como áudio em tempo real e vídeo de alta definição, a rede TCP / IP tradicional baseada na comunicação local não pode atender aos requisitos de distribuição do tráfego de dados. A rede mostra uma tendência de desenvolvimento centrada na informação. A idéia de rede centrada em informações (ICN) foi proposta pela primeira vez por Nelson em 1979 e posteriormente reforçada por Baccala. Como uma nova arquitetura de rede, o ICN visa substituir o IP existente.

As informações referidas pelo ICN incluem streaming de mídia em tempo real, serviços da web, comunicações multimídia etc., e a rede do centro de informações é a coleção total dessas informações. Portanto, o principal conceito de ICN é a distribuição, pesquisa e transmissão de informações e não mantém mais a conectividade do host de destino. Diferente da arquitetura de rede TCP / IP tradicional, centralizada no endereço do host, o ICN usa um modelo de comunicação de rede centrado em informações, ignorando a função do endereço IP ou mesmo usando-o como identificador de transmissão. A nova pilha de protocolos de rede pode implementar funções como resolução de nomes de informações, dados de informações de cache de rota e informações de entrega multicast na camada de rede, o que pode resolver melhor os problemas de escalabilidade, tempo real e dinâmica em redes de computadores. O processo de transferência de informações do ICN é um processo de transferência de informações com base no método de publicação-assinatura. Primeiro, o provedor de conteúdo publica seu próprio conteúdo na rede, e os nós da rede entendem como responder a uma solicitação de conteúdo relacionado. Em seguida, quando a primeira assinatura envia uma solicitação de conteúdo para a rede, o nó encaminha a solicitação ao editor de conteúdo, o editor de conteúdo envia o conteúdo correspondente ao assinante e o nó com um cache armazena em cache o conteúdo que foi transmitido. Quando outros assinantes enviam solicitações para o mesmo conteúdo, os nós em cache vizinhos respondem diretamente ao conteúdo correspondente. Portanto, o processo de comunicação da rede do centro de informações é o processo de correspondência do conteúdo solicitado. Na rede IP tradicional, é adotado o modo de transmissão "push", ou seja, o servidor domina todo o processo de transmissão, ignorando o status do usuário, resultando no recebimento de muito spam. A rede ICN é exatamente o oposto. Ele usa o modo "pull". Todo o processo de transmissão é acionado pela solicitação de informações em tempo real do usuário, e a rede usa o cache de informações para obter uma resposta rápida aos usuários. Além disso, a segurança das informações está relacionada apenas às informações em si, não ao contêiner de armazenamento. Em resposta a essa característica de informação, as redes ICN usam mecanismos de segurança baseados em informações que são diferentes dos mecanismos tradicionais de segurança de rede. Comparado às redes IP tradicionais, o ICN tem as vantagens de alta eficiência, alta segurança e suporte à mobilidade do cliente.