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        關(guān)于5G無線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的路由算法

        2019-03-27 12:28:23王永濤
        中國新通信 2019年22期
        關(guān)鍵詞:直通資源分配無線網(wǎng)絡(luò)

        王永濤

        【摘要】? ? D2D通信作為5G Wi-Fi中一項關(guān)鍵技術(shù)一直備受關(guān)注,在D2D通信技術(shù)(終端直通)出現(xiàn)以前,已有藍牙(短距離分雙工)等類似通信技術(shù)出現(xiàn),其與物聯(lián)網(wǎng)中Machine to Machine概念類似,在一定距離范圍內(nèi)用戶通信設(shè)備可直接進行信息交互。相較于其他不依賴基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的直接通信技術(shù)而言,D2D通信在5G Wi-Fi中具有更快的傳輸速度、更遠的傳輸距離。因此,對5G Wi-Fi中D2D通信的路由算法進行適當(dāng)分析具有非常重要的意義。

        【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 無線網(wǎng)絡(luò)? ? D2D? ? 通信? ? 路由? ? 算法

        一、5G無線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信概述

        D2D通信又可稱之為Device-to-Device Communication,其主要指在5G無線網(wǎng)絡(luò)組成的分布式網(wǎng)絡(luò)中兩個對等用戶節(jié)點間進行信息交互的方式。在D2D通信方式中每一用戶節(jié)點均可發(fā)送、接收信號,同時其可以經(jīng)自動路由,進行消息轉(zhuǎn)發(fā)。

        二、5G無線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的路由算法

        5G Wi-Fi中D2D通信的路由算法主要由資源分配算法(二分圖)、路由輔助算法(NAR)組成,其具體應(yīng)用如下:

        2.1 5G Wi-Fi中D2D通信的資源分配算法

        5G Wi-Fi中D2D通信的資源分配算法主要采用以迭代法為核心的二分圖算法。其依據(jù)相關(guān)原蜂窩用戶具體需求,將正交資源模塊逐一劃分,分配給原蜂窩用戶。此時,若資源模塊已存在對應(yīng)所屬原蜂窩用戶,其每一用戶設(shè)備均收到對路由有反應(yīng)的RFEQ(請求分組)。利用FREQ信道信息收集功能,可以促使其對多路徑路由進行篩選并確定資源分配路徑,執(zhí)行資源分配任務(wù)。同時為保證整體資源分配服務(wù)質(zhì)量,需要執(zhí)行二分圖算法自身干擾效應(yīng)約束功能。即首先構(gòu)建一個兩者關(guān)系映射模型,促使終端直通用戶在任意一資源模塊均可接收到信道受干擾信息。隨后以用戶干燥比后終端直通干擾程度下降至最低為目標(biāo),向基準(zhǔn)站點發(fā)送信號。最后選定一個終端直通用戶設(shè)備,要求其進行資源充分利用,實現(xiàn)資源復(fù)用后速率最佳。其余用戶則可不斷重復(fù)信號發(fā)送→用戶選定→資源充分利用過程,促使每一用戶均可獲得最佳網(wǎng)絡(luò)資源。

        2.2 5G Wi-Fi中D2D通信的路由輔助算法

        (1)5G Wi-Fi中D2D通信路由輔助算法NAR主要針對部分基站因不可控因素導(dǎo)致的技術(shù)故障區(qū)域。利用一個活動基站,以貪婪的啟發(fā)式方式。通過參數(shù)化閾值內(nèi)最短路徑、CQI(信道質(zhì)量指標(biāo))為依據(jù),對移動設(shè)備、基站間多跳路由進行定義。由于NAR算法中允許基站在小區(qū)內(nèi)不同移動設(shè)備間進行路由管理,可以在保證資源利用率的同時,降低功率損耗。

        (2)依據(jù)5G Wi-Fi特點,終端直通路由首先需要在小區(qū)內(nèi)每一UE即終端用戶設(shè)備接收到分組轉(zhuǎn)發(fā)請求時,向基站請求一路由以便為終端直通提供多個轉(zhuǎn)發(fā)分組。具體算法為:

        ①//provided that Gis a graph;

        ②DATE:G=(V,E),CQImin=13→//where N are the routes and P are the devices;

        ③RESULT:Gr=(N,P)。

        (3)在RB(基站分配資源塊)定義完畢后,對每一UE參與路由資源塊進行重新定義,以保證全部設(shè)備資源塊一致。即:

        ①//provided that Gis a graph;

        ②INPUT:v→v=RROUTE→while ① do

        ③if v=RROUTE then→//s=eNB,d=UE。

        (4)在資源分配完畢后向請求的用戶設(shè)備發(fā)送信息,并利用定義資源塊進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),促使資源模塊與轉(zhuǎn)發(fā)分組設(shè)備一一對應(yīng)。即://SREQ is sent from s through e→Sreq(d,(child(),CQI())→//d broadcast “Hello” with TTL=1。

        (5)在每一個終端用戶設(shè)備間直接進行信息交互。并發(fā)起終端用戶設(shè)備關(guān)閉傳輸同時進行資源塊釋放。即:for nk do nk∈ch(s)nk+①→RreqRx(s)=off→endfor→allocateResources()→end if→end while。

        (6)在具體操作過程中,依據(jù)5G Wi-Fi中終端直通特殊性,在移動終端設(shè)備SREP(發(fā)送響應(yīng))前期,設(shè)備需要向全部相鄰設(shè)備TTL(廣播生命期)發(fā)送Hello-ms-g。在Hello消息發(fā)送完畢之后,接收至Hello消息后的每一UE(設(shè)備)均會返回其信道質(zhì)量。同時基站即eNB從終端用戶設(shè)備接收到用戶執(zhí)行終端直通請求階段開始,運用Dijkstra算法,尋找基站、移動設(shè)備(eNB→eUE)間最短路徑。隨后請求分組SREQ,將通信發(fā)送至移動終端設(shè)備。以發(fā)送響應(yīng)的方式,由子路、CQI將相關(guān)信息發(fā)送至基站。

        三、總結(jié)

        綜上所述,在近幾年發(fā)展進程中,海量智能終端設(shè)備與日俱增,與用戶個性化需求相一致的新興通信業(yè)務(wù)也呈現(xiàn)井噴趨勢。這種情況下,為進一步增加網(wǎng)絡(luò)容量,滿足不同通信模式下終端用戶要求,相關(guān)技術(shù)人員就需要從5G Wi-Fi模塊入手。合理利用終端直通即D2D通信技術(shù),保證無線頻譜利用率得到有效提升。

        參? 考? 文? 獻

        [1]李鑫.5G無線網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的輔助路由算法[J].通信技術(shù),2018,51(09):2107-2110.

        [2]梁艷慧.面向5G的D2D通信干擾抑制算法研究[D].蘭州理工大學(xué),2018.

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