基于5G 網絡的無線通信資源分配技術的應用

廣東省電信規劃設計院有限公司 高德金

頻率是無線通信系統中最有價值和最關鍵的資源，涉及的資源分配技術也備受關注。在此基礎上，針對移動通信技術的發展進行簡要的介紹，深入探究5G 無線通信的特征以及技術的發展方向，在此基礎上，對5G 網絡中的無線資源配置原則和方法進行了探討。

5G 技術是4G 技術發展的延伸，它具有高頻次、高速率的特點，目前5G 是移動通信的又一個新的發展階段，其中最寶貴的就是5G 的資源，而5G 的資源配置是5G 網絡發展的核心技術，在進行資源配置時有許多問題和影響因素需要研究。

1 移動通信相關技術的發展

在此期間，通信技術主要有5 個發展階段，其中以3G 網絡技術最為突出，而在此期間，主要是以多媒體技術為主導。接下來就是現在被普遍采用的4G 技術，這是一種與之前的通信技術完全不同的技術，其數據傳輸速度遠超之前，但是，隨著移動互聯網越來越普遍，人們對網絡的需求也越來越大。為了適應用戶對網速的需求，5G 無線通信技術應運而生。當前，與4G 技術相比，5G無線通信技術在整個網絡架構和多種通信標準方面都有了很大的提高。比如5G 網絡的無線通信技術，其傳輸速度要快得多，其峰值可以達到數十Gbps。移動通信的歷史發展階段圖如圖1 所示。

圖1 移動通信的歷史發展階段圖Fig.1 Historical development stages of mobile communication

2 5G 網絡無線通信的特點

2.1 自身特點

5G 網絡最大的優點就是速度快、穩定性好，這是5G 網絡一個很好的優點，利用5G 網絡，可以增加信號覆蓋范圍，這樣不僅可以打破空間的限制，還可以提升數據的處理能力。5G 無線通信技術要求采用系統所選的通道進行數據傳送，采用最快的信道提高了網絡的傳輸速率，從而避免了網絡的擁擠。

而且，5G 網絡的無線通信技術具有很高的頻譜利用率，雖然在4G 網絡中，其使用效率得到了提高，但并沒有達到預期的效果，在5G 網絡中，其頻譜利用率有了很大的提高，降低了對覆蓋范圍的限制，從而提高了頻譜利用率。

2.2 技術特點

2.2.1 超密集異構網絡

5G 網絡最大的特點就是高速和寬頻，這就要求網絡的承載能力更強。隨著5G 時代的到來，將會帶來大量的數據流，所以在5G 網絡中部署更多的5G 基站，這就是5G 中的超級高密度異構網。據有關推論，5G 網絡所需的基站數量要遠遠多于4G，每一個結點之間的距離應為10m，必須符合某一特定地區的使用者所提供的支援標準。5G 技術雖然可以有效地提高網絡的利用率，同時也可以增加頻率資源，但同時也會產生一些諸如干擾、多個結點所造成的建設問題。

2.2.2 自組織網絡

傳統的網絡資源配置方式主要是人工資源的分配，這種方式不僅效率低下，而且對人力、物力的消耗也非常大，此外，5G 網絡的容量也在不斷地增加，所以，如果再用人工方式來進行資源分配，將會非常困難。因此，自組織網絡技術是一種智能化的網絡技術，其可以根據不同的負載容量和需求，對相鄰的基站進行資源配置，使資源更加合理、高效，從而增強了網絡的自愈性。比如，當一個基站發生故障時，自動控制網技術能夠探測到故障基站的具體位置，并將其記錄下來，從而極大減少了維護費用。

2.2.3 資源分發網絡

5G 技術不僅可以應用到物聯網、車聯網等領域，還可以提供大量的視頻、音頻等數據，但同時這種信息會極大地影響到網絡的傳輸和帶寬。采用資源分發網絡技術，在流量不斷增長時為5G 網絡的應用添加了新的資源分配層次。該方法類似于因特網上的分布式服務器，其是利用系統對節點的工作狀態進行分析，將數據存儲到用戶身邊的服務器上，以減輕網絡擁塞的問題。

2.2.4 信息中心網絡處理技術

為了解決實時的音頻和視頻業務，采用傳統的傳輸協議方式難以滿足業務的需要，因此，5G 網絡就產生了一個信息中心的網絡處理技術。這個理念主要是透過資訊的發布與傳送，使用者能更好地完成使用者的服務，而且本技術具有較強的擴展性，能夠很好地處理所遇到的問題，使用者能夠更快地使用網絡。另外，云計算服務在因特網技術上已有相當的發展，其應用范圍也相當廣泛。5G 技術是移動通信技術，也是互聯網的延伸，在一定程度上已經取代了互聯網，因此，云計算技術也可以應用到5G 技術中，提升計算能力[1]。

3 5G 網絡無線通信資源分配模式

3.1 D2D 模式

D2D 是一種以點對點的方式進行無線資源的分配。在實際使用中，用戶無需通過基站，就可以直接使用蜂窩網的信道來滿足用戶的需求，在容量、速率等方面具有明顯的優越性。此外，D2D 模式的初衷是為了減輕基站的數據傳送壓力，目前為了提高D2D 模式的使用效果，D2D 的分配資源信息可以先在CCCH 上進行廣播，使UE 檢測附近有無相應UE，并將檢測結果上載到基站，減少D2D 和蜂窩通信的干擾。要知道，在實際使用時，基站是一個大型的集散控制中心，采用D2D 方式來調整，雖然可以在一定程度上減輕基站的負荷，但也會增加基站的信令開銷。目前，為了有效地解決以上問題，深入探討D2D 模式下的資源配置是非常有必要的[2]。

3.2 中繼模式

中繼方式的覆蓋面積和容量都很大，在目前5G 網絡的高度集中的情況下，其適用范圍更廣。中繼模式是指在信號發送時，將接收到的信號進行放大、轉發，這種工作方式稱為AF 模式；通過對接收的信號進行解碼、轉換，將其轉換成DF 方式，通過對比，可以看出AF方式由于信號要經過放大才能進行傳輸，所以信號會受到噪聲的影響。

4 5G 網絡無線通信資源分配遵循的原則

4.1 保障消費者的使用體驗

當前，5G 網絡中的無線資源配置工作，應明確工作開展的首要原則是提高用戶的舒適度和便捷性。特別是，5G 技術比4G 更能有效地拓展媒體的傳播方式，其存在讓現有的媒體內容更加豐富，但技術模型也更加復雜。同時，在目前的網絡系統中，使用者的使用經驗與系統的無線資源管理方式有著直接的關系，例如比特級及資料包級的電源設定方式，其電源分布方式與使用者在不同的使用環境下所需的各種需求的效率有著緊密的關系。在目前5G 網絡中，為了確保系統能真正滿足數據吞吐量、延遲和數據丟失等方面的需求，有關部門應根據用戶數據的發送時間先后次序，制訂出合理的資源配置方案，提高系統工作質量[3]。

4.2 保證資源分配的公平性

在目前5G 網絡中，無線通信資源配置的公平性問題，也是有關部門工作人員應關注的問題。特別是，因為5G 網絡的資源有限，不可能真正滿足所有用戶的需求，在這樣的大環境下，如何保障資源的公平分布，使每個用戶都能得到公平的使用，就成了一個非常關鍵的任務。通過對用戶的網絡信息利用狀況的調查和分析，可以看出，由于各用戶在信息信道的時間頻率和空間層次上都有很大的差異，如果工作人員只按照公平的原則來平均分配資源，就會導致資源的利用率下降，從而造成資源的浪費。在此背景下，有關部門在5G 資源配置時，必須加強對資源配置的公平性和有效性的重視，真正做到在資源配置中最大公平和最小平衡、事件類型和實際比例等多種平衡[4]。

5 優化5G 網絡無線通信資源分配的方法

5.1 優化高頻譜無線通信資源分配技術

技術上，6GHz 以上的頻譜資源具有很好的方向性和高的數據流密度，可以很好地滿足用戶的短距離數據傳送需求。目前，為了獲得更多的物理寬頻資源，有關部門可以將寬帶業務擴展到6GHz 或更高的頻率。因為高頻頻譜無線通信資源具有可利用的物理頻帶，所以，30GHz 以上的物理頻帶在實際應用中對數據傳輸的需求也比較大，例如，在利用高頻頻譜物理通信資源傳輸4K、8K 視頻通信數據在進行遠程虛擬交互時，用戶必須提高傳輸的穩定性，以確保傳輸的質量達到用戶的要求。對于目前的移動運營商來說，為了保證6GHz 以上的頻譜無線通信資源，可以在不同的情況下，有效地支持5G網絡的無線通信技術，為了確保后續的數據傳輸的可靠性，相關工作人員必須根據不同頻段的頻譜資源的物理特性來劃分所支持的場景[5]。

5.2 優化低頻譜無線通信資源分配技術

與4G 相比，5G 技術在性能上有了很大的提高，可以更好地適應不同應用場合的需求，但是，由于低頻段無線通信資源的分配，對性能和下級頻段的需求有很大的差異，為了確保資源配置的可靠性，有關工作人員必須根據信號資源的具體用途和服務類別，選擇適當的物理工作頻率，使信號資源更好地滿足各種應用場合對信號傳輸距離、速度等要求。例如，目前在低頻帶上使用低于60 赫茲的低頻切割機，不但可以保證信號的傳播效果，而且可以滿足某些場合對信號進行遠距離傳輸的需求[6]。

5.3 完善資源分配結構體系

在目前5G 網絡中進行通信資源配置的優化工作中，為了確保優化工作的進行，有關部門必須改進現有的資源配置結構。特別是近幾年，由于5G 網絡系統的建立和完善，使得資源配置工作變得更加復雜，而由于各城市的網絡建設速度的差異，使得資源的調配變得更加困難。在現階段，為了有效地提高資源配置的效率，有關部門必須在了解目前的用戶對網絡資源的需求和目前的城市網絡系統建設狀況的基礎上，合理運用計算機技術和大數據技術對資源配置工作進行收集整理，合理選用高素質的員工，優化資源配置體系，提高現有資源配置工作的質量[7]。

為了有效地減少這些問題對使用者的無線通信造成的影響，有關部門可以利用該網絡系統，構建一個科學的數據傳輸節點，明確城市不同區域、不同時段的需要，在此基礎上，確定信號覆蓋的需求和技術要求，確定合理的分配任務，確保了資源分配的科學性和合理性，為建設城市通信網絡提供有力的支撐。

5.4 優化創新資源分配技術

在現階段，為了有效地實現技術上的優化和創新，確保無線通信系統能真正地適應當今社會的需求，各有關部門必須提高職工的技術素質，提高其工作能力和創造力，確保工作人員在進行無線資源配置工作時，能根據實際情況，對其技術優勢的特征進行有效的分析，從而提高資源配置的質量[8]。

5.5 蜂窩通信系統的應用

當前5G 大容量的典型應用，可以采用宏微、異構、高度密集的組網結構，實現5G 網絡的高速率需求，在這樣密集的蜂窩式網絡系統中，可以縮短基站和使用者的距離，從而減少發送時的無線能量損耗。

目前，在移動通信系統的應用中，首先要把D2D 技術引入到移動電話網絡的建設中，這樣才能真正地提高移動通信資源的利用率和有效的帶寬資源利用率。在上行鏈路中，采用自適應陣列接收技術，能有效地減少多址干擾，提高系統容量：該技術用于下鏈路時，能有效地將信號有效區控制在100～200 波長的距離上，使信道干擾降低，使臺周圍的信號有效面積達到100～200。

6 結語

綜上所述，在5G 網絡中，無線資源的分配是其中的一個重要技術，在資源分配時，要充分考慮到這種技術的實際應用情況，同時要把頻譜資源與低頻資源合理地結合起來，合理分配。在此基礎上，結合5G 技術的特性，可以使5G 資源更加合理的配置，從而使用戶得到更好的網絡服務。

引用

[1] 朱曉敏.5G網絡的無線通信資源分配問題思考[J].黑龍江科學,2021,12(22):130-131.

[2] 李文平.5G網絡無線通信資源分配的相關探討[J].中國新通信,2020,22(21):4-5.

[3] 楊剩金,張喜海.5G網絡無線通信資源分配的相關探討[J].中國新通信,2020,22(21):1-2.

[4] 張镠亮.5G網絡的無線通信資源分配技術運用研究[J].信息與電腦(理論版),2020,32(19):180-181.

[5] 王曉菲,王廣宇.5G網絡無線通信資源分配的探討[J].中國新通信,2020,22(13):18.

[6] 謝振.基于5G網絡的無線通信資源分配技術分析與探究[J].中國新通信,2020,22(11):1-2.

[7] 張馨丹,劉明.5G網絡的無線通信資源分配研究[J].通訊世界,2019,26(10):177-178.

[8] 鞠鑫哲.5G網絡無線通信資源分配[J].電子技術與軟件工程,2019(19):19-20.