董春利 王莉

摘要：5G網(wǎng)絡(luò)具有3個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)：無(wú)處不在的連通性，非常低的延遲和非常高速的數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)有的5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的管理技術(shù)，主要有干擾管理、切換管理、QoS管理、負(fù)載均衡、信道接入控制管理、安全和隱私管理。文章詳細(xì)闡述干擾管理，QoS管理和信道接入控制管理。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)：干擾管理；QoS管理；信道接入控制管理

多種2層體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)為SG網(wǎng)絡(luò)提出，其中，MBS位于頂層，SBS位于底層，在MBS監(jiān)管下工作。宏蜂窩覆蓋了所有不同類型的小蜂窩，例如毫微微蜂窩、微微蜂窩、微蜂窩。2層共享相同的頻帶。小蜂窩增強(qiáng)了宏蜂窩的覆蓋和服務(wù)[1]?，F(xiàn)有的SG網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的管理技術(shù)，主要有干擾管理、切換管理、QoS管理、負(fù)載均衡、信道接入控制管理、安全和隱私管理。

本文詳細(xì)闡述干擾管理、QoS管理和信道接入控制管理。

1 5G網(wǎng)絡(luò)中的干擾管理

本節(jié)將討論一些SG網(wǎng)絡(luò)中干擾管理的技術(shù)和方法。Nam等[2]通過(guò)使用被稱為高級(jí)接收機(jī)的新型接收機(jī)設(shè)備來(lái)處理用戶端干擾，該接收機(jī)設(shè)備檢測(cè)，解碼并且去除對(duì)接收信號(hào)的干擾。另外，由聯(lián)合調(diào)度來(lái)管理網(wǎng)絡(luò)端的干擾，根據(jù)所需要的資源（如時(shí)間、頻率、傳輸速率、多個(gè)小區(qū)的方案）為每個(gè)用戶選擇相應(yīng)的基站（Base Station，BS）。因此，用集中式或分布式方式實(shí)現(xiàn)的聯(lián)合調(diào)度需要相鄰小區(qū)的定位機(jī)制。

Hoss ain等[3]提出分布式小區(qū)接入和功率控制（CellAccess and Power Control，CAPC）方案來(lái)處理多層架構(gòu)中的干擾。CAPC包括：（1）優(yōu)先功率控制（Priority PowerControl，PPC），其假設(shè)在SBS下工作的用戶具有比在MBS下工作的用戶低的優(yōu)先級(jí)，并且因此低優(yōu)先級(jí)用戶設(shè)置其功率，使所產(chǎn)生的干擾不能超過(guò)預(yù)定的閾值。（2）小區(qū)關(guān)聯(lián)（Cell Association，CA），其注重資源的動(dòng)態(tài)值，業(yè)務(wù)量，到MBS的距離，以及MBS上的可用信道，用于選擇具有最優(yōu)參數(shù)值的MBS。（3）資源感知CA和PPC（ RCA-PPC），其是前兩種方法的組合，基于PPC和CA的準(zhǔn)則，允許用戶同時(shí)與多個(gè)BS連接，用于上行鏈路（Uplink，UL）和下行鏈路（ Downlink，DL）。

Hong等[4]在小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中提出了白干擾消除（Self-Interference Cancel，SIC）。由于我們已經(jīng)知道SBS需要將回程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到MBS的方法，所以SIC的使用可以消除對(duì)這種方法的需要，并導(dǎo)致自回程小蜂窩（Since the Small Cell，SSC）。 SSC使用SIC來(lái)提供服務(wù)和回程數(shù)據(jù)傳輸，更重要的是，它們可以獲得和通過(guò)小型光纖連接到小蜂窩同樣的性能。它的工作原理是：在DL信道中，SBS可以從MBS接收并同時(shí)傳送給用戶。在UL信道中，SBS可以從用戶接收并同時(shí)發(fā)送到MBS。因此，小蜂窩可以完全去除分離回程數(shù)據(jù)傳輸方法的需要，從而降低成本。

2 5G網(wǎng)絡(luò)中的QoS管理

本節(jié)將討論一些SG網(wǎng)絡(luò)中QoS管理的技術(shù)和方法。Zhang等[5]為各種類型的服務(wù)、應(yīng)用和具有不同需求的用戶提供了不同的延遲有界QoS的機(jī)制，稱為異構(gòu)統(tǒng)計(jì)延遲有界QoS供應(yīng)（Heterogeneous Statistics Provi Sioning，HSP）.HSP最大化了不同類型SG體系結(jié)構(gòu)的總體有效容量。HSP算法比其他方法提供了更好的性能，但是在時(shí)延有界QoS要求的覆蓋下，它為不同鏈路的不同資源分配提出了新的挑戰(zhàn)。

Zhou等[6]提出了在監(jiān)測(cè)客戶端和層間（C-RAN中的控制層和數(shù)據(jù)層）QoS的情況下，部署質(zhì)量管理服務(wù)（QualityManagement Service，QME）。 RRU向QME發(fā)送無(wú)線信息（例如，CSI，參考信號(hào)接收質(zhì)量和資源塊利用率）。因此，QME執(zhí)行服務(wù)控制算法，然后發(fā)送調(diào)度策略給RRU，以達(dá)到所需的QoS水平。

Kim等[7]門(mén)為多跳D2D通信提供了一種路由算法，為每條鏈路計(jì)算不同的QoS，以達(dá)到比最大一最小路由算法更好的性能。該算法增加流量，直到它提供所需的QoS或達(dá)到鏈路的最大容量。由于該算法考慮單獨(dú)的鏈路，按照所希望的QoS，某些信道將與多個(gè)鏈路相關(guān)聯(lián)。

Zhou等[8]為DL信道提供了一種QoS感知和能量有效的資源分配算法，其中用戶在第一情況下被分配相同的功率，在第二情況下被分配非相同的功率。該算法在減少發(fā)射功率的同時(shí)，最大化能量有效性。

3 5G網(wǎng)絡(luò)中的信道接入控制管理

信道接入?yún)f(xié)議允許各個(gè)用戶，在利用最大信道容量的情況下，沒(méi)有任何碰撞地共享傳輸信道。

SG網(wǎng)絡(luò)中的信道接入控制管理，面臨著與當(dāng)前蜂窩網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的，固有的挑戰(zhàn)，例如同步，公平性，自適應(yīng)速率控制，資源保留，實(shí)時(shí)性支持，可擴(kuò)展性，吞吐量和延遲。另外，提供當(dāng)前可用的5G網(wǎng)絡(luò)中的最佳信道是為了用戶更高的移動(dòng)性，更高的頻率》3 GHz），不同的接入，密集的網(wǎng)絡(luò)，高QoS，高鏈路可靠性以及應(yīng)用和服務(wù)的零延遲。

Son等[9]為基于毫米波小蜂窩，提出了基于幀的介質(zhì)訪問(wèn)控制（Frame-based Medium Access Control， FD-MAC）協(xié)議。FD-MAC由兩個(gè)階段組成：（1）調(diào)度階段，當(dāng)SBS從支持的用戶收集流量需求，并為數(shù)據(jù)傳輸計(jì)算調(diào)度。（2）傳輸階段，當(dāng)用戶跟隨調(diào)度同時(shí)傳輸時(shí)，使用圖形邊緣著色算法計(jì)算的調(diào)度包括一系列拓?fù)?，和用于指示每個(gè)拓?fù)鋺?yīng)該維持多長(zhǎng)時(shí)間的一系列時(shí)間間隔。

Liu等[10]為小蜂窩和宏蜂窩的用戶提供了MAC協(xié)議。針對(duì)SBS的用戶，提出了兩種類型的MAC協(xié)議：基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)信道接入（Contention Random Channel Access.CRCA），其中用戶隨機(jī)接入信道并在信道可用時(shí)發(fā)送消息，以及基于預(yù)留的信道接入（ RCA），使用時(shí)分多址。對(duì)于宏蜂窩的用戶，它們?yōu)榛贑RN的SG網(wǎng)絡(luò)提供了MAC協(xié)議，其中認(rèn)知用戶（Secondary User，SUs）感知授權(quán)信道，直到其空閑或SUS的剩余能量超過(guò)預(yù)定閾值（以節(jié)省其電池）。此外，它們?cè)u(píng)估了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和感知開(kāi)銷之間的折衷。

Elsawy等[11]為認(rèn)知SBSs提出了兩種基于CRN的信道接入技術(shù)。第一種信道接入方案被稱為基于競(jìng)爭(zhēng)解決方案的信道接入（Contention Channel Access，CCA），其類似于CRCA，是基于載波監(jiān)聽(tīng)多路接入。另一種信道接入方案被稱為非協(xié)調(diào)侵入式信道接入（UCA），其工作與RCA-樣，侵入式使用小蜂窩中的信道，來(lái)提高機(jī)會(huì)頻譜接入性能。

4 結(jié)語(yǔ)

全雙工無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中的干擾消除對(duì)于多小區(qū)來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。在全雙工無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)中用于BS間DL到UL干擾和用戶間UL到DL干擾消除的算法的設(shè)計(jì)將被探索。

5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠滿足最高的QoS水平。目前提出的架構(gòu)體系不支持有效的觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。將來(lái)對(duì)感官進(jìn)行編碼，交換滿足零延遲的數(shù)據(jù)，并使用戶能夠接收感覺(jué)將是一個(gè)有前景的領(lǐng)域。

5G網(wǎng)絡(luò)中目前的信道接入?yún)f(xié)議不考慮QoS和延遲挑戰(zhàn)，因此，將來(lái)設(shè)計(jì)的算法仍然是用于發(fā)現(xiàn)具有期望的QoS和零延遲的多個(gè)可靠鏈路。

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