何春

【摘 ?要】隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入了5G時(shí)代，在該背景下，多種通信技術(shù)能夠巧妙地融合，能夠更好地滿足用戶的個(gè)性化服務(wù)需求，提高用戶的使用體驗(yàn)感。而異構(gòu)切換技術(shù)，是5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展產(chǎn)物，其在網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化上、定制服務(wù)需求上都起到了非常大的作用。本文首先對(duì)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行介紹，然后分析異構(gòu)切換技術(shù)的相關(guān)方案，同時(shí)，針對(duì)該技術(shù)進(jìn)行深入地探究，從而更好地為技術(shù)研究者、5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐者提供參考借鑒，以便進(jìn)一步推廣異構(gòu)切換技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】5G時(shí)代;無(wú)線網(wǎng)絡(luò);異構(gòu)切換技術(shù)

隨著用戶對(duì)通信需求增多，用戶提出了定制化業(yè)務(wù)體驗(yàn)的差異化需求，異構(gòu)切換技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。基于此，本文對(duì)5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)切換技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的探究，以期深化無(wú)線接入的網(wǎng)絡(luò)改革。

一、異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)介紹

無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾徊糠?，無(wú)線通信的發(fā)展最終目標(biāo)也是為了能更好地滿足用戶的需求。5G時(shí)代的到來(lái)，多種無(wú)線技術(shù)呈現(xiàn)出融合的發(fā)展趨勢(shì)，其中，異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠更好地滿足新時(shí)代移動(dòng)終端業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。本文主要從融合方式、垂直切換、算法選擇三方面進(jìn)行探究。

（一）融合方式

異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，WLAN可以和移動(dòng)蜂窩網(wǎng)進(jìn)行有效地融合，不單止能夠提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，還能使得頻譜資源配置合理化。二者進(jìn)行融合時(shí)，應(yīng)制定可行、合理的融合計(jì)劃，從而能有效地提高吞吐量。

（二）垂直切換

在多融合網(wǎng)絡(luò)的視域下，要考慮用戶的實(shí)際需求，優(yōu)選適合的接入網(wǎng)絡(luò)，從而提高用戶的體驗(yàn)，提升網(wǎng)絡(luò)的性能。網(wǎng)絡(luò)切換細(xì)分為兩種方式：一是垂直切換，又細(xì)分為發(fā)現(xiàn)、決策、執(zhí)行階段;二是水平切換，但是該切換方式的限制條件比較多，所以本文著重對(duì)垂直切換方式進(jìn)行探究。

（三）算法選擇

在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的過(guò)程中，多屬性算法、效用函數(shù)算法、博弈論算法、人工智能算法、馬爾科夫鏈算法這些都是比較常用的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，后者具有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)信息動(dòng)態(tài)切換的優(yōu)勢(shì)。

二、異構(gòu)切換技術(shù)方案設(shè)計(jì)分析

（一）分層異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

主要由三部分組成：第一是應(yīng)用層：用戶主要借助應(yīng)用程序來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度，從而繼而發(fā)揮應(yīng)用優(yōu)勢(shì);第二是控制層，用戶通過(guò)借助本地控制器，以及中心控制器來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中管控;第三是基礎(chǔ)設(shè)施層，它連接本地控制器，主要進(jìn)行調(diào)度決策的接收、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)等。在分層異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制、分離數(shù)據(jù)的過(guò)程中，充分體現(xiàn)了集中控制、靈活定制等優(yōu)勢(shì)。集中控制能夠更好地效調(diào)度全網(wǎng)資源，提高資源利用率，提升網(wǎng)絡(luò)拓展性能;而靈活定制，能夠更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源公開(kāi)管理目的。

（二）設(shè)計(jì)及流程

RAN方案設(shè)計(jì)期間，圍繞中心控制器、RAN切片這兩部分來(lái)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。其中，中心控制器，不單止能夠有效地輔助切換策略制定，滿足信息交互需要，還可以為移動(dòng)用戶管理奠定良好的基礎(chǔ)。RAN切片設(shè)計(jì)期間，分別掌握LTERAN和WLANRAN切片設(shè)計(jì)技巧，能夠更好地完成無(wú)線接入網(wǎng)引入任務(wù)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，滿足用戶監(jiān)控、虛擬資源靈活調(diào)度等多需要，也能降低成本。

（三）方案測(cè)試

為有效驗(yàn)證上述RAN切片的效果，可以搭建平臺(tái)、方案測(cè)試等來(lái)驗(yàn)證。在平臺(tái)搭建的過(guò)程中，逐步完成中心控制器、LTERAN切片、WLANRAN切片的可行性校驗(yàn)。首先，構(gòu)建分層異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原型平臺(tái)，接下來(lái)測(cè)試已有設(shè)計(jì)方案的可行性。注意在整個(gè)過(guò)程中要合理地配置參數(shù)，做好視頻卡頓頻次、視頻清晰度、RAN切片切換靈活度等的記錄，再進(jìn)行分析。

三、5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)切換技術(shù)探究

（一）模型構(gòu)建

基于分層異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)模型，能夠幫助用戶在多網(wǎng)絡(luò)覆蓋環(huán)境下，去選擇迎合用戶需求的網(wǎng)絡(luò)。模型構(gòu)建不單止能夠提升系統(tǒng)性能，還能使得信息資源配置合理化。而且，構(gòu)建的系統(tǒng)模型還支持多網(wǎng)絡(luò)介入，實(shí)現(xiàn)用戶在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中自由移動(dòng)、順利切換。

（二）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選

網(wǎng)絡(luò)選擇的過(guò)程中，要嚴(yán)格進(jìn)行篩選、屬性權(quán)重計(jì)算、構(gòu)建候選網(wǎng)絡(luò)集合、確定用戶網(wǎng)絡(luò)這一程序。同時(shí)，還要參照相關(guān)需求來(lái)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而進(jìn)一步提高異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用效率。但由于用戶的需求具有一定的差異性，因此要進(jìn)行二次篩選，一一對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)與屬性間的關(guān)系。另外，還要借助層次分析法構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建判決矩陣，驗(yàn)證其合理性。

（三）帶寬分配

用戶在選擇網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，應(yīng)該首先考慮性能較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)，如果多用戶同時(shí)選擇同一網(wǎng)絡(luò)，那么可能會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載加重、業(yè)務(wù)阻塞等問(wèn)題，影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效果。因此，必須要合理化地配置帶寬，從而有效地保證各類(lèi)型業(yè)務(wù)帶寬的使用需要都能夠被滿足。在實(shí)踐帶寬分配活動(dòng)的過(guò)程中，技術(shù)人員還可以構(gòu)建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，通過(guò)用戶數(shù)閾值NUM接入、條件約束等方式進(jìn)而來(lái)控制用戶的接入行為，從而能夠大大提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的切換效率，其切換效率公式為：系統(tǒng)吞吐量/切換次數(shù)，可知，切換效率與系統(tǒng)吞吐量是成正比關(guān)系的。

（四）算法設(shè)計(jì)

對(duì)上述的混合約束優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，為能夠在短時(shí)間內(nèi)得到最優(yōu)解，可以通過(guò)細(xì)化子優(yōu)化問(wèn)題來(lái)降低求解難度。在算法設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要確定約束的相關(guān)條件，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)篩選過(guò)程、確定網(wǎng)絡(luò)接入關(guān)系等，然后通過(guò)優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)篩選方案來(lái)有效縮短算法時(shí)間。另外，在迭代算法設(shè)計(jì)期間，還要具有合理化的設(shè)計(jì)思路，才能為算法設(shè)計(jì)提供可靠的指導(dǎo)。

算法設(shè)計(jì)主要在于兩方面：一是帶寬分配;要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入方案，以及用網(wǎng)的需求來(lái)完成帶寬配置任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)劃問(wèn)題的順利轉(zhuǎn)換，在短時(shí)間內(nèi)求得最優(yōu)解。但由于帶寬是動(dòng)態(tài)變化的，因此在整個(gè)求解的過(guò)程中，需要借助拉格朗日乘子法，從而得出最優(yōu)帶寬分配方案。另一方面是用戶網(wǎng)接入選擇;在帶寬分配過(guò)程中，要適當(dāng)調(diào)整接入網(wǎng)，可以通過(guò)分支定界法，進(jìn)一步簡(jiǎn)化流程，降低難度。同時(shí)，優(yōu)選適合的分支策略，其中偽貢獻(xiàn)分支具有高效率、最優(yōu)解，最為實(shí)用。

（五）仿真分析

首先要模擬異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)仿真場(chǎng)景。通常來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型細(xì)分兩種：LTE和WLAN，兩者網(wǎng)絡(luò)間互不干擾，網(wǎng)絡(luò)集合構(gòu)建的過(guò)程中，基于網(wǎng)絡(luò)初次篩選完成多屬性判決。仿真參數(shù)主要為：LTE、WLAN1、WLAN2的覆蓋半徑，分別為1 500 m、150 m、150 m;而發(fā)射功率為20 W、0.1 W、0.1 W;可用寬帶為20MHz、15MHz、15MHz;最大可接入用戶數(shù)分別為200、25、30;誤碼率分別為0.08、0.06、0.07;價(jià)格分別為0.5、0.25、0.3。仿真分析結(jié)果顯示：迭代算法在系統(tǒng)性能提升以及網(wǎng)絡(luò)切換上，都有具有顯著的優(yōu)勢(shì)，而且還能進(jìn)一步降低系統(tǒng)的成本，對(duì)比之下，迭代算法更具有實(shí)用性。

四、總結(jié)

綜上，5G技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中，主要基于融合方式、垂直切換、算法選擇來(lái)掌握異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)深入分析異構(gòu)切換技術(shù)方案設(shè)計(jì)及流程，并對(duì)其進(jìn)行有效性驗(yàn)證。異構(gòu)切換技術(shù)的探究，結(jié)合了5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的使用需要，通過(guò)模型構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選、帶寬分配、算法設(shè)計(jì)、仿真分析等來(lái)掌握該技術(shù)的特點(diǎn)，從而能夠更好地為5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供技術(shù)支持，提高用戶的體驗(yàn)感。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟宓.5G通信技術(shù)在異構(gòu)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字通信世界，2019（4）：169.

（作者單位：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司南寧分公司）