Las redes 5G se están moviendo en la dirección de la diversificación de la red, la banda ancha, la integración y la inteligencia. Con la popularización de varios terminales inteligentes, el tráfico de datos móviles mostrará un crecimiento explosivo hacia 2020 y más allá. En la futura red 5G, reducir el radio de la celda y aumentar el número de nodos de baja potencia es una de las tecnologías principales para garantizar que la futura red 5G admita un crecimiento del tráfico 1000 veces mayor. Por lo tanto, las redes heterogéneas ultradensas se han convertido en una tecnología clave para mejorar el tráfico de datos en las futuras redes 5G.
En el futuro, las redes inalámbricas se implementarán con una variedad de nodos inalámbricos que son más de 10 veces más grandes que los sitios existentes. Dentro del área de cobertura de la macro estación, la distancia entre los sitios se mantendrá dentro de los 10 m, y será compatible con 25,000 usuarios por 1 km2. Al mismo tiempo, la relación entre el número de usuarios activos y el número de sitios puede llegar a 1: 1, es decir, correspondencia uno a uno entre usuarios y nodos de servicio. La red densamente desplegada ha acortado la distancia entre terminales y nodos, lo que ha mejorado en gran medida la potencia y la eficiencia del espectro de la red. Al mismo tiempo, también ha ampliado la cobertura de la red, la capacidad del sistema y los servicios mejorados en diferentes accesos. tecnologías y diversas coberturas. Flexibilidad entre niveles. Aunque la arquitectura de red heterogénea ultradensa tiene grandes perspectivas de desarrollo en 5G, la disminución de la distancia entre nodos y el despliegue de red cada vez más denso hará que la topología de la red sea más complicada, lo que es propenso a problemas de incompatibilidad con los sistemas de comunicación móvil existentes. En las redes de comunicación móvil 5G, la interferencia es un problema que debe resolverse. La interferencia en la red incluye principalmente: interferencia cocanal, interferencia de recursos de espectro compartido e interferencia entre diferentes niveles de cobertura. Los algoritmos de coordinación de interferencia de los sistemas de comunicación existentes solo pueden resolver el problema de una sola fuente de interferencia. En las redes 5G, la pérdida de transmisión de los nodos adyacentes generalmente no es muy diferente, lo que hará que la fuerza de múltiples fuentes de interferencia sea similar, lo que degradará aún más el rendimiento de la red, lo que hace que la corriente sea difícil de manejar con algoritmos de coordinación.
La detección precisa y efectiva de los nodos vecinos es un requisito previo para la colaboración de nodos a gran escala. En una red ultradensa, el despliegue denso provoca un fuerte aumento en el número de límites celulares, junto con formas irregulares, lo que lleva a transferencias frecuentes y complejas. Para satisfacer las necesidades de movilidad, es probable que surjan nuevos algoritmos de transferencia; Además, las tecnologías de despliegue de redes dinámicas también son el foco de la investigación. Debido a la apertura y cierre repentino y aleatorio de una gran cantidad de nodos desplegados por los usuarios, la topología de la red y la interferencia tienen una amplia gama de cambios dinámicos; y el pequeño número de usuarios de servicios en cada pequeña estación también conduce fácilmente a la distribución espacial y temporal de los negocios. Se producen cambios dinámicos dramáticos.
Red ad hoc
En las redes de comunicaciones móviles tradicionales, la implementación manual se utiliza principalmente para completar la implementación, operación y mantenimiento de la red, que consume muchos recursos humanos y aumenta los costos operativos, y la optimización de la red no es ideal. En las redes 5G futuras, se enfrentarán desafíos de implementación, operación y mantenimiento de la red. Esto se debe principalmente a la existencia de varias tecnologías de acceso inalámbrico en la red y las diferentes capacidades de cobertura de nodos de red. La relación entre ellos es compleja. Por lo tanto, la inteligencia de la red autoorganizada (SON) se convertirá en una tecnología clave esencial para las redes 5G.
Los problemas clave resueltos por la tecnología de red autoorganizada incluyen principalmente los siguientes dos puntos: (1) auto planificación y autoconfiguración en la etapa de implementación de la red; (2) fase de mantenimiento de la red de auto optimización y autocuración. -configuración, es decir, la configuración de nuevos nodos de red puede ser plug and play, con bajo costo, fácil de instalar y otras ventajas. El propósito de la auto-optimización es reducir la carga de trabajo del negocio, para lograr el efecto de mejorar la calidad y rendimiento de la red, el método consiste en medir a través de UE y eNB, en la auto-optimización local de los parámetros de gestión de red o eNB. La autocuración significa que el sistema puede detectar, localizar y solucionar problemas automáticamente, reduciendo en gran medida los costos de mantenimiento y evitando el impacto en cuanto a la calidad de la red y la experiencia del usuario. El propósito de la auto-programación es planificar y ejecutar dinámicamente la red mientras se satisfacen las necesidades de expansión de la capacidad del sistema, monitoreo u optimización resultados de ización
Red de distribución de contenido
En 5G, los servicios de audio, video e imagen para usuarios a gran escala han crecido drásticamente, y el crecimiento explosivo del tráfico de red afectará en gran medida la calidad de los servicios para los usuarios que acceden a Internet. Cómo distribuir eficazmente el contenido comercial de alto tráfico y reducir la demora para que los usuarios obtengan información se ha convertido en un problema importante para los operadores de red y proveedores de contenido. Confiar solo en aumentar el ancho de banda no resuelve el problema. También se ve afectado por factores como la congestión de enrutamiento y el retraso en la transmisión, la capacidad de procesamiento del servidor del sitio web y similares. La aparición de estos problemas está estrechamente relacionada con la distancia entre los servidores de los usuarios. La red de distribución de contenido (CDN) desempeñará un papel importante en el soporte de la capacidad de la red 5G y el acceso de los usuarios
La red de distribución de contenido es una nueva capa agregada a la red tradicional, es decir, la red virtual inteligente. El sistema CDN considera exhaustivamente el estado de la conexión, el estado de la carga y la distancia del usuario de cada nodo. Al distribuir contenido relacionado al servidor proxy CDN cerca del usuario, los usuarios pueden obtener la información que necesitan cerca, lo que puede aliviar la congestión de la red y reducir el tiempo de respuesta para mejorar la velocidad de respuesta. La arquitectura de red CDN construye múltiples servidores proxy CDN entre el lado del usuario y el servidor de origen, lo que puede reducir la latencia y mejorar la calidad del servicio (QoS). Cuando el usuario envía una solicitud para el contenido requerido, si el servidor de origen ha recibido previamente una solicitud para el mismo contenido, el DNS redirige la solicitud al servidor proxy CDN más cercano al usuario, y el servidor proxy envía el contenido correspondiente a el usuario. Por lo tanto, el servidor de origen solo necesita enviar el contenido a cada servidor proxy, lo cual es conveniente para que los usuarios obtengan contenido de un servidor proxy cercano con suficiente ancho de banda, reduciendo el retraso de la red y mejorando la experiencia del usuario. Con el avance de las tecnologías de computación en la nube, Internet móvil y contenido dinámico de red, las tecnologías de distribución de contenido se están volviendo gradualmente más especializadas y personalizadas, y se enfrentan a nuevos desafíos en términos de enrutamiento de contenido, administración, inserción y seguridad.
Comunicación D2D
En las redes 5G, la capacidad de la red y la eficiencia del espectro deben mejorarse aún más. Los modos de comunicación más ricos y la mejor experiencia del usuario final también son las direcciones de evolución de 5G. La comunicación de dispositivo a dispositivo (D2D) tiene la posibilidad potencial de mejorar el rendimiento del sistema, mejorar la experiencia del usuario, reducir la presión de la estación base y mejorar la utilización del espectro. D2D es una de las tecnologías clave en la futura red 5G.
La comunicación D2D es una tecnología de transmisión de datos directa basada en el sistema celular. Los datos de la sesión D2D se transmiten directamente entre terminales sin reenviar a través de la estación base, y la señalización de control relevante, como el establecimiento de la sesión, el mantenimiento, la asignación de recursos inalámbricos, la facturación, la autenticación , la identificación y la gestión de la movilidad siguen siendo responsabilidad de la red celular. La introducción de la comunicación D2D en la red celular puede reducir la carga de la estación base, reducir el retraso de transmisión de extremo a extremo, mejorar la eficiencia del espectro y reducir el terminal potencia de transmisión. Cuando la infraestructura de comunicación inalámbrica está dañada, o en el área oculta de la cobertura de la red inalámbrica, el terminal puede realizar una comunicación de extremo a extremo e incluso acceder a la red celular con D2D. En las redes 5G, las comunicaciones D2D se pueden implementar en Bandas autorizadas y no autorizadas.
Comunicación M2M
M2M (machinetomachine, M2M), como la forma de aplicación más común de Internet de las cosas, ha logrado aplicaciones comerciales en los campos de redes inteligentes, monitoreo de seguridad, informatización urbana y monitoreo ambiental. 3GPP ha formulado algunos estándares para redes M2M y se ha propuesto comenzar a investigar tecnologías clave de M2M. M2M se define principalmente en dos sentidos amplios y estrechos. En un sentido amplio, M2M se refiere principalmente a la comunicación de máquina a máquina, de persona a máquina y de red móvil y de máquina a máquina. Cubre todas las tecnologías que permiten la comunicación entre personas, máquinas y sistemas. En un sentido estricto, M2M se refiere solo a máquinas y comunicación entre máquinas. Inteligente e interactivo es una característica típica de M2M que es diferente de otras aplicaciones. Las máquinas bajo esta característica también reciben más "sabiduría".
Red de centros de información
Con la creciente proliferación de servicios tales como audio en tiempo real y video de alta definición, la red TCP / IP tradicional basada en la comunicación de ubicación no puede cumplir con los requisitos para la distribución del tráfico de datos. La red muestra una tendencia de desarrollo centrada en la información. La idea de una red centrada en la información (CIE) fue propuesta por primera vez por Nelson en 1979 y luego reforzada por Baccala. Como una nueva arquitectura de red, ICN tiene como objetivo reemplazar la IP existente.
La información a la que hace referencia ICN incluye transmisión de medios en tiempo real, servicios web, comunicaciones multimedia, etc., y la red del centro de información es la recopilación total de estos datos. Por lo tanto, el concepto principal de ICN es la distribución, búsqueda y transmisión de información, y ya no es mantener la conectividad del host de destino. A diferencia de la arquitectura de red TCP / IP tradicional centrada en la dirección del host, ICN utiliza un modelo de comunicación de red centrado en la información, ignorando el papel de la dirección IP, o incluso usándolo como un identificador de transmisión. La nueva pila de protocolos de red puede implementar funciones tales como resolución de nombres de información, datos de información de caché de ruta e información de entrega de multidifusión en la capa de red, que pueden resolver mejor los problemas de escalabilidad, tiempo real y dinámica en las redes de computadoras. El proceso de transferencia de información del CIE es un proceso de transferencia de información basado en un método de publicación-suscripción. Primero, el proveedor de contenido publica su propio contenido en la red, y los nodos en la red entienden cómo responder a una solicitud de contenido relacionado. Luego, cuando la primera suscripción envía una solicitud de contenido a la red, el nodo reenvía la solicitud al editor de contenido, el editor de contenido envía el contenido correspondiente al suscriptor y el nodo con un caché almacenará en caché el contenido que ha pasado. Cuando otros suscriptores envían solicitudes para el mismo contenido, los nodos vecinos en caché responden directamente al contenido correspondiente. Por lo tanto, el proceso de comunicación de la red del centro de información es el proceso de correspondencia del contenido solicitado. En la red IP tradicional, se adopta el modo de transmisión "push", es decir, el servidor domina todo el proceso de transmisión, ignorando el estado del usuario, lo que hace que el usuario reciba demasiado spam. La red ICN es todo lo contrario. Utiliza el modo "pull". Todo el proceso de transmisión se desencadena por la solicitud de información en tiempo real del usuario, y la red utiliza el caché de información para lograr una respuesta rápida a los usuarios. Además, la seguridad de la información solo está relacionada con la información en sí, no con el contenedor de almacenamiento. En respuesta a esta característica de la información, las redes ICN utilizan mecanismos de seguridad basados en información que son diferentes de los mecanismos de seguridad de red tradicionales. En comparación con las redes IP tradicionales, ICN tiene las ventajas de alta eficiencia, alta seguridad y soporte para la movilidad del cliente.
