Le reti 5G si stanno muovendo nella direzione della diversificazione delle reti, della banda larga, dell'integrazione e dell'intelligence. Con la diffusione di vari terminali intelligenti, il traffico dati mobile mostrerà una crescita esplosiva verso il 2020 e oltre. Nella futura rete 5G, ridurre il raggio della cella e aumentare il numero di nodi a bassa potenza è una delle tecnologie chiave per garantire che la futura rete 5G supporti una crescita del traffico 1000 volte. Pertanto, reti eterogenee ultra-dense sono diventate una tecnologia chiave per migliorare il traffico di dati nelle future reti 5G.
In futuro, le reti wireless saranno implementate con una varietà di nodi wireless che sono oltre 10 volte più grandi dei siti esistenti. All'interno dell'area di copertura della stazione macro, la distanza tra i siti rimarrà entro 10 m e il supporto per 25.000 utenti per 1 km2. Allo stesso tempo, il rapporto tra il numero di utenti attivi e il numero di siti può raggiungere 1: 1, ovvero una corrispondenza uno a uno tra utenti e nodi di servizio. La rete densamente dispiegata ha accorciato la distanza tra terminali e nodi, migliorando notevolmente la potenza e l'efficienza dello spettro della rete e allo stesso tempo ha ampliato la copertura della rete, ampliato la capacità del sistema e migliorato i servizi in diversi accessi tecnologie e varie coperture. Flessibilità inter-livello. Sebbene l'architettura di rete eterogenea ultra densa abbia grandi prospettive di sviluppo nel 5G, la diminuzione della distanza tra i nodi e l'implementazione della rete sempre più densa renderà la topologia di rete più complicata, il che è soggetto a problemi di incompatibilità con i sistemi di comunicazione mobile esistenti. Nelle reti di comunicazione mobile 5G, l'interferenza è un problema che deve essere risolto. Le interferenze nella rete includono principalmente: interferenze co-channel, interferenze da risorse di spettro condivise e interferenze tra diversi livelli di copertura. Gli algoritmi di coordinamento delle interferenze dei sistemi di comunicazione esistenti possono risolvere solo il problema di una singola fonte di interferenza. Nelle reti 5G, la perdita di trasmissione dei nodi adiacenti non è generalmente molto diversa, il che farà sì che la forza di più fonti di interferenza sia simile, il che peggiorerà ulteriormente le prestazioni della rete, rendendo attuale È difficile far fronte agli algoritmi di coordinamento.
Il rilevamento preciso ed efficace dei nodi vicini è un prerequisito per la collaborazione di nodi su larga scala. In una rete ultra densa, la distribuzione densa provoca un forte aumento del numero di confini cellulari, associato a forme irregolari, portando a passaggi frequenti e complessi. Al fine di soddisfare le esigenze di mobilità, emergeranno nuovi algoritmi di consegna; inoltre, anche le tecnologie di distribuzione dinamica della rete sono al centro della ricerca. A causa dell'improvvisa e casuale apertura e chiusura di un gran numero di nodi distribuiti dagli utenti, la topologia di rete e le interferenze presentano una vasta gamma di cambiamenti dinamici; e il piccolo numero di utenti del servizio in ogni piccola stazione porta anche facilmente alla distribuzione spaziale e temporale delle attività. Si verificano drammatici cambiamenti dinamici.
Rete ad hoc
Nelle reti di comunicazione mobile tradizionali, la distribuzione manuale viene utilizzata principalmente per completare la distribuzione, il funzionamento e la manutenzione della rete, che consumano molte risorse umane e aumentano i costi operativi e l'ottimizzazione della rete non è l'ideale. Nelle future reti 5G verranno affrontate le sfide relative alla distribuzione, al funzionamento e alla manutenzione della rete. Ciò è dovuto principalmente all'esistenza di varie tecnologie di accesso wireless nella rete e alle diverse capacità di copertura dei nodi di rete. La relazione tra loro è complessa. Pertanto, l'intelligenza della rete auto-organizzante (SON) diventerà una tecnologia chiave essenziale per le reti 5G.
I problemi chiave risolti dalla tecnologia di rete auto-organizzante includono principalmente i seguenti due punti: (1) auto-pianificazione e autoconfigurazione nella fase di implementazione della rete; (2) fase di manutenzione della rete di auto-ottimizzazione e auto-guarigione. -configurazione, ovvero la configurazione di nuovi nodi di rete può essere plug-and-play, a basso costo, facile da installare e altri vantaggi. Lo scopo dell'auto-ottimizzazione è ridurre il carico di lavoro aziendale, per ottenere l'effetto di migliorare la qualità e prestazioni della rete, il metodo è misurare attraverso UE ed eB, nell'auto-ottimizzazione locale dei parametri di gestione della rete locale o della rete. L'auto-guarigione significa che il sistema può rilevare, localizzare e risolvere i problemi automaticamente, riducendo notevolmente i costi di manutenzione ed evitando l'impatto sulla qualità della rete e l'esperienza dell'utente. L'autoprogrammazione è pianificare ed eseguire dinamicamente la rete soddisfacendo al contempo le esigenze di espansione della capacità del sistema, monitoraggio aziendale o ottimizzazione risultati di izzazione
Rete di distribuzione del contenuto
Nel 5G, servizi come audio, video e servizi di immagine per utenti su larga scala sono cresciuti notevolmente e la crescita esplosiva del traffico di rete influirà notevolmente sulla qualità dei servizi per gli utenti che accedono a Internet. Come distribuire efficacemente i contenuti aziendali ad alto traffico e ridurre il ritardo per gli utenti nell'ottenere informazioni è diventato un grave problema per gli operatori di rete e i fornitori di contenuti. Affidarsi solo all'aumento della larghezza di banda non risolve il problema. È inoltre influenzato da fattori come il congestione del routing e il ritardo nella trasmissione, la capacità di elaborazione del server del sito Web e simili. L'emergere di questi problemi è strettamente correlato alla distanza tra i server degli utenti. La rete di distribuzione dei contenuti (CDN) svolgerà un ruolo importante nel supportare la capacità della rete 5G futura e l'accesso degli utenti
La rete di distribuzione dei contenuti è un nuovo livello aggiunto alla rete tradizionale, ovvero la rete virtuale intelligente. Il sistema CDN considera in modo completo lo stato della connessione, lo stato del carico e la distanza dell'utente di ciascun nodo. Distribuendo il contenuto correlato al server proxy CDN vicino all'utente, gli utenti possono ottenere le informazioni di cui hanno bisogno nelle vicinanze, il che può alleviare la congestione della rete e ridurre i tempi di risposta Per migliorare la velocità di risposta. L'architettura di rete CDN costruisce più server proxy CDN tra il lato utente e il server di origine, il che può ridurre la latenza e migliorare la qualità del servizio. Quando l'utente invia una richiesta per il contenuto richiesto, se il server di origine ha già ricevuto una richiesta per lo stesso contenuto, la richiesta viene reindirizzata dal DNS al server proxy CDN più vicino all'utente e il server proxy invia il contenuto corrispondente a l'utente. Pertanto, il server di origine deve solo inviare il contenuto a ciascun server proxy, il che è conveniente per gli utenti per ottenere il contenuto da un server proxy nelle vicinanze con una larghezza di banda sufficiente, riducendo i ritardi di rete e migliorando l'esperienza dell'utente. Con l'avanzamento del cloud computing, Internet mobile e tecnologie di contenuti di rete dinamici, le tecnologie di distribuzione dei contenuti stanno gradualmente diventando più specializzate e personalizzate e si trovano ad affrontare nuove sfide in termini di routing, gestione, push e sicurezza dei contenuti.
Comunicazione D2D
Nelle reti 5G, la capacità della rete e l'efficienza dello spettro devono essere ulteriormente migliorate. Le modalità di comunicazione più ricche e la migliore esperienza dell'utente finale sono anche le direzioni di evoluzione del 5G. La comunicazione dispositivo-dispositivo (D2D) ha la prospettiva potenziale di migliorare le prestazioni del sistema, migliorare l'esperienza dell'utente, ridurre la pressione della stazione base e migliorare l'utilizzo dello spettro. D2D è una delle tecnologie chiave nella futura rete 5G.
La comunicazione D2D è una tecnologia di trasmissione diretta dei dati basata sul sistema cellulare. I dati della sessione D2D vengono trasmessi direttamente tra i terminali senza inoltrare attraverso la stazione base e la relativa segnalazione di controllo, come la creazione della sessione, la manutenzione, l'allocazione delle risorse wireless, la fatturazione, l'autenticazione , identificazione e gestione della mobilità, è ancora responsabilità della rete cellulare. L'introduzione della comunicazione D2D nella rete cellulare può ridurre il carico della stazione base, ridurre il ritardo di trasmissione end-to-end, migliorare l'efficienza dello spettro e ridurre il terminale potenza di trasmissione Quando l'infrastruttura di comunicazione wireless è danneggiata o nell'area cieca della copertura della rete wireless, il terminale può realizzare comunicazioni end-to-end e persino accedere alla rete cellulare con D2D. Nelle reti 5G, le comunicazioni D2D possono essere implementate in bande autorizzate e non autorizzate.
Comunicazione M2M
M2M (machinetomachine, M2M), come il modulo di domanda più comune di Internet of Things, ha realizzato applicazioni commerciali nei settori delle reti intelligenti, monitoraggio della sicurezza, informatizzazione urbana e monitoraggio ambientale. 3GPP ha formulato alcuni standard per le reti M2M e ha iniziato a ricercare le tecnologie chiave M2M. M2M è definito principalmente in due sensi ampi e stretti. In senso lato, M2M si riferisce principalmente alla comunicazione da macchina a macchina, da uomo a macchina e mobile e alla comunicazione da macchina a macchina. Copre tutte le tecnologie che consentono la comunicazione tra persone, macchine e sistemi. In senso stretto, M2M si riferisce solo alle macchine e alla comunicazione tra macchine. Intelligente e interattivo è una caratteristica tipica di M2M che è diversa dalle altre applicazioni. Le macchine sotto questa funzione hanno anche più "saggezza".
Rete del centro informazioni
Con la crescente proliferazione di servizi quali audio in tempo reale e video ad alta definizione, la tradizionale rete TCP / IP basata sulla comunicazione della posizione non può soddisfare i requisiti per la distribuzione del traffico dati. La rete mostra un trend di sviluppo centrato sull'informazione. L'idea di una rete incentrata sull'informazione (ICN) fu inizialmente proposta da Nelson nel 1979 e successivamente rafforzata da Baccala. Come nuova architettura di rete, ICN mira a sostituire l'IP esistente.
Le informazioni a cui fa riferimento ICN includono streaming multimediale in tempo reale, servizi Web, comunicazioni multimediali, ecc. E la rete del centro informazioni è la raccolta totale di queste informazioni. Pertanto, il concetto principale di ICN è la distribuzione, la ricerca e la trasmissione di informazioni e non mantiene più la connettività dell'host di destinazione. Diversamente dalla tradizionale architettura di rete TCP / IP centrata sull'indirizzo host, ICN utilizza un modello di comunicazione di rete incentrato sulle informazioni, ignorando il ruolo dell'indirizzo IP o addirittura utilizzandolo come identificatore di trasmissione. Il nuovo stack del protocollo di rete è in grado di implementare funzioni come la risoluzione dei nomi delle informazioni, i dati delle informazioni sulla cache di instradamento e le informazioni di consegna multicast a livello di rete, in grado di risolvere meglio i problemi di scalabilità, tempo reale e dinamica delle reti di computer. Il processo di trasferimento delle informazioni ICN è un processo di trasferimento delle informazioni basato su un metodo di pubblicazione / sottoscrizione. Innanzitutto, il fornitore di contenuti pubblica i propri contenuti sulla rete e i nodi della rete comprendono come rispondere a una richiesta di contenuti correlati. Quindi, quando la prima sottoscrizione invia una richiesta di contenuto alla rete, il nodo inoltra la richiesta all'editore di contenuti, l'editore di contenuti invia il contenuto corrispondente all'abbonato e il nodo con una cache memorizzerà nella cache il contenuto passato. Quando altri abbonati inviano richieste per lo stesso contenuto, i nodi memorizzati nella cache vicini rispondono direttamente al contenuto corrispondente. Pertanto, il processo di comunicazione della rete del centro informazioni è il processo di corrispondenza del contenuto richiesto. Nella rete IP tradizionale, viene adottata la modalità di trasmissione "push", ovvero il server domina l'intero processo di trasmissione, ignorando lo stato dell'utente e facendo sì che l'utente riceva troppo spam. La rete ICN è esattamente l'opposto. Utilizza la modalità "pull". L'intero processo di trasmissione viene attivato dalla richiesta di informazioni in tempo reale dell'utente e la rete utilizza la cache di informazioni per ottenere una risposta rapida agli utenti. Inoltre, la sicurezza delle informazioni è correlata solo alle informazioni stesse, non al contenitore di archiviazione. In risposta a questa caratteristica delle informazioni, le reti ICN utilizzano meccanismi di sicurezza basati sulle informazioni che sono diversi dai tradizionali meccanismi di sicurezza della rete. Rispetto alle reti IP tradizionali, ICN presenta i vantaggi di alta efficienza, alta sicurezza e supporto per la mobilità dei client.
