5G無線接入網絡的異構切換技術研究

何春

【摘 ?要】隨著通信技術的不斷發展，我們已經進入了5G時代，在該背景下，多種通信技術能夠巧妙地融合，能夠更好地滿足用戶的個性化服務需求，提高用戶的使用體驗感。而異構切換技術，是5G無線接入網絡的發展產物，其在網絡性能優化上、定制服務需求上都起到了非常大的作用。本文首先對異構無線網絡進行介紹，然后分析異構切換技術的相關方案，同時，針對該技術進行深入地探究，從而更好地為技術研究者、5G網絡的實踐者提供參考借鑒，以便進一步推廣異構切換技術。

【關鍵詞】5G時代;無線網絡;異構切換技術

隨著用戶對通信需求增多，用戶提出了定制化業務體驗的差異化需求，異構切換技術也應運而生。基于此，本文對5G無線接入網絡的異構切換技術進行相關的探究，以期深化無線接入的網絡改革。

一、異構無線網絡介紹

無線通信技術已經成為了人們日常生活中的重要一部分，無線通信的發展最終目標也是為了能更好地滿足用戶的需求。5G時代的到來，多種無線技術呈現出融合的發展趨勢，其中，異構無線網絡能夠更好地滿足新時代移動終端業務發展的需求。本文主要從融合方式、垂直切換、算法選擇三方面進行探究。

（一）融合方式

異構無線網絡應用中，WLAN可以和移動蜂窩網進行有效地融合，不單止能夠提高數據的傳輸效率，還能使得頻譜資源配置合理化。二者進行融合時，應制定可行、合理的融合計劃，從而能有效地提高吞吐量。

（二）垂直切換

在多融合網絡的視域下，要考慮用戶的實際需求，優選適合的接入網絡，從而提高用戶的體驗，提升網絡的性能。網絡切換細分為兩種方式：一是垂直切換，又細分為發現、決策、執行階段;二是水平切換，但是該切換方式的限制條件比較多，所以本文著重對垂直切換方式進行探究。

（三）算法選擇

在異構無線網絡接入的過程中，多屬性算法、效用函數算法、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，從長遠角度考慮，后者具有異構網絡性能優化、網絡信息動態切換的優勢。

二、異構切換技術方案設計分析

（一）分層異構無線網絡

主要由三部分組成：第一是應用層：用戶主要借助應用程序來進行網絡資源調度，從而繼而發揮應用優勢;第二是控制層，用戶通過借助本地控制器，以及中心控制器來對設備進行集中管控;第三是基礎設施層，它連接本地控制器，主要進行調度決策的接收、業務數據的轉發等。在分層異構無線網絡控制、分離數據的過程中，充分體現了集中控制、靈活定制等優勢。集中控制能夠更好地效調度全網資源，提高資源利用率，提升網絡拓展性能;而靈活定制，能夠更好地實現網絡資源公開管理目的。

（二）設計及流程

RAN方案設計期間，圍繞中心控制器、RAN切片這兩部分來完成設計任務。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，還可以為移動用戶管理奠定良好的基礎。RAN切片設計期間，分別掌握LTERAN和WLANRAN切片設計技巧，能夠更好地完成無線接入網引入任務，進一步提高數據的傳輸效率，滿足用戶監控、虛擬資源靈活調度等多需要，也能降低成本。

（三）方案測試

為有效驗證上述RAN切片的效果，可以搭建平臺、方案測試等來驗證。在平臺搭建的過程中，逐步完成中心控制器、LTERAN切片、WLANRAN切片的可行性校驗。首先，構建分層異構無線網絡原型平臺，接下來測試已有設計方案的可行性。注意在整個過程中要合理地配置參數，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，再進行分析。

三、5G無線接入網絡的異構切換技術探究

（一）模型構建

基于分層異構無線網絡構建系統模型，能夠幫助用戶在多網絡覆蓋環境下，去選擇迎合用戶需求的網絡。模型構建不單止能夠提升系統性能，還能使得信息資源配置合理化。而且，構建的系統模型還支持多網絡介入，實現用戶在網絡環境中自由移動、順利切換。

（二）網絡優選

網絡選擇的過程中，要嚴格進行篩選、屬性權重計算、構建候選網絡集合、確定用戶網絡這一程序。同時，還要參照相關需求來對參數進行調整，從而進一步提高異構無線網絡的使用效率。但由于用戶的需求具有一定的差異性，因此要進行二次篩選，一一對應網絡與屬性間的關系。另外，還要借助層次分析法構建層次結構，并構建判決矩陣，驗證其合理性。

（三）帶寬分配

用戶在選擇網絡的過程中，應該首先考慮性能較優的網絡，如果多用戶同時選擇同一網絡，那么可能會出現網絡負載加重、業務阻塞等問題，影響到整個網絡的運行效果。因此，必須要合理化地配置帶寬，從而有效地保證各類型業務帶寬的使用需要都能夠被滿足。在實踐帶寬分配活動的過程中，技術人員還可以構建異構網絡場景，通過用戶數閾值NUM接入、條件約束等方式進而來控制用戶的接入行為，從而能夠大大提高異構網絡的切換效率，其切換效率公式為：系統吞吐量/切換次數，可知，切換效率與系統吞吐量是成正比關系的。

（四）算法設計

對上述的混合約束優化問題進行處理時，為能夠在短時間內得到最優解，可以通過細化子優化問題來降低求解難度。在算法設計的過程中，首先要確定約束的相關條件，設定網絡篩選過程、確定網絡接入關系等，然后通過優選網絡篩選方案來有效縮短算法時間。另外，在迭代算法設計期間，還要具有合理化的設計思路，才能為算法設計提供可靠的指導。

算法設計主要在于兩方面：一是帶寬分配;要根據網絡接入方案，以及用網的需求來完成帶寬配置任務，從而實現規劃問題的順利轉換，在短時間內求得最優解。但由于帶寬是動態變化的，因此在整個求解的過程中，需要借助拉格朗日乘子法，從而得出最優帶寬分配方案。另一方面是用戶網接入選擇;在帶寬分配過程中，要適當調整接入網，可以通過分支定界法，進一步簡化流程，降低難度。同時，優選適合的分支策略，其中偽貢獻分支具有高效率、最優解，最為實用。

（五）仿真分析

首先要模擬異構無線網絡仿真場景。通常來說，網絡類型細分兩種：LTE和WLAN，兩者網絡間互不干擾，網絡集合構建的過程中，基于網絡初次篩選完成多屬性判決。仿真參數主要為：LTE、WLAN1、WLAN2的覆蓋半徑，分別為1 500 m、150 m、150 m;而發射功率為20 W、0.1 W、0.1 W;可用寬帶為20MHz、15MHz、15MHz;最大可接入用戶數分別為200、25、30;誤碼率分別為0.08、0.06、0.07;價格分別為0.5、0.25、0.3。仿真分析結果顯示：迭代算法在系統性能提升以及網絡切換上，都有具有顯著的優勢，而且還能進一步降低系統的成本，對比之下，迭代算法更具有實用性。

四、總結

綜上，5G技術在發展的過程中，主要基于融合方式、垂直切換、算法選擇來掌握異構無線網絡，同時深入分析異構切換技術方案設計及流程，并對其進行有效性驗證。異構切換技術的探究，結合了5G無線接入網絡的使用需要，通過模型構建、網絡優選、帶寬分配、算法設計、仿真分析等來掌握該技術的特點，從而能夠更好地為5G無線接入網絡應用提供技術支持，提高用戶的體驗感。

參考文獻：

[1] 孟宓.5G通信技術在異構車載網絡中的應用研究[J].數字通信世界，2019（4）：169.

（作者單位：中國移動通信集團廣西有限公司南寧分公司）