تتحرك شبكات 5G في اتجاه تنويع الشبكات ، وتوسيع النطاق العريض ، والتكامل ، والذكاء. مع تعميم مختلف المحطات الذكية ، ستظهر حركة مرور البيانات المتنقلة نموًا هائلاً في 2020 وما بعده. في شبكة 5G المستقبلية ، يعد تقليل نصف قطر الخلية وزيادة عدد العقد منخفضة الطاقة أحد التقنيات الأساسية لضمان أن شبكة 5G المستقبلية تدعم نمو حركة المرور 1000 مرة. لذلك ، أصبحت الشبكات غير المتجانسة فائقة الكثافة تقنية رئيسية لتحسين حركة البيانات في شبكات 5G المستقبلية.
في المستقبل ، سيتم نشر الشبكات اللاسلكية مع مجموعة متنوعة من العقد اللاسلكية التي تزيد عن 10 أضعاف المواقع الحالية. ضمن منطقة تغطية المحطة الكلية ، ستظل المسافة بين المواقع في نطاق 10 أمتار ، وستدعم 25000 مستخدم لكل كيلومتر مربع. في الوقت نفسه ، قد تصل نسبة عدد المستخدمين النشطين إلى عدد المواقع إلى 1: 1 ، أي المراسلات الفردية بين المستخدمين وعقد الخدمة. قامت الشبكة المنتشرة بكثافة بتقصير المسافة بين المطاريف والعقد ، مما أدى إلى تحسن كبير في كفاءة الطاقة والطيف للشبكة ، وفي الوقت نفسه ، وسعت أيضًا تغطية الشبكة ، ووسعت سعة النظام ، وعززت الخدمات في وصول مختلف التقنيات والتغطية المختلفة. مرونة بين المستويات. على الرغم من أن بنية الشبكة غير المتجانسة فائقة الكثافة لها آفاق تطوير كبيرة في 5G ، فإن انخفاض المسافة بين العقد والانتشار المتزايد للشبكة سيجعل هيكل الشبكة أكثر تعقيدًا ، وهو عرضة لمشاكل عدم التوافق مع أنظمة الاتصالات المحمولة الحالية. في شبكات الاتصالات المتنقلة 5G ، يعد التداخل مشكلة يجب حلها. يشمل التداخل في الشبكة بشكل أساسي: التداخل في القناة المشتركة والتداخل من موارد الطيف المشتركة والتداخل بين مستويات التغطية المختلفة. يمكن لخوارزميات تنسيق التداخل لأنظمة الاتصالات الحالية أن تحل مشكلة مصدر تداخل واحد فقط. في شبكات 5G ، لا تختلف خسارة الإرسال للعقد المجاورة بشكل عام ، مما يؤدي إلى تشابه قوة مصادر التداخل المتعددة ، مما سيزيد من تدهور أداء الشبكة ، مما يجعل من الصعب التعامل مع خوارزميات التنسيق.
يعد الاستشعار الدقيق والفعال للعقد المجاورة شرطًا أساسيًا للتعاون على نطاق واسع في العقد. في شبكة فائقة الكثافة ، يؤدي النشر الكثيف إلى زيادة حادة في عدد حدود الخلايا ، إلى جانب الأشكال غير المنتظمة ، مما يؤدي إلى عمليات تسليم متكررة ومعقدة. من أجل تلبية احتياجات التنقل ، لا بد من ظهور خوارزميات تسليم جديدة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقنيات نشر الشبكة الديناميكية هي أيضًا محور البحث. نظرًا للفتح المفاجئ والعشوائي وإغلاق عدد كبير من العقد التي نشرها المستخدمون ، فإن طوبولوجيا الشبكة والتداخل لها مجموعة واسعة من التغييرات الديناميكية ؛ كما أن العدد الصغير لمستخدمي الخدمة في كل محطة صغيرة يؤدي بسهولة إلى التوزيع المكاني والزمني للأعمال. تحدث تغييرات ديناميكية درامية.
شبكة مخصصة
في شبكات الاتصالات المحمولة التقليدية ، يتم استخدام النشر اليدوي بشكل أساسي لإكمال نشر الشبكة وتشغيلها وصيانتها ، مما يستهلك الكثير من الموارد البشرية ويزيد من تكاليف التشغيل ، وتحسين الشبكة ليس مثاليًا. في شبكات 5G المستقبلية ، ستواجه تحديات نشر الشبكة وتشغيلها وصيانتها. ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى وجود تقنيات الوصول اللاسلكي المختلفة في الشبكة وقدرات تغطية عقدة الشبكة المختلفة. العلاقة بينهما معقدة. لذلك ، ستصبح ذكاء شبكة التنظيم الذاتي (SON) تقنية أساسية أساسية لشبكات الجيل الخامس.
تتضمن المشكلات الرئيسية التي تم حلها بواسطة تقنية الشبكة ذاتية التنظيم بشكل أساسي النقطتين التاليتين: (1) التخطيط الذاتي والتكوين الذاتي في مرحلة نشر الشبكة ؛ (2) مرحلة صيانة الشبكة من التحسين الذاتي والشفاء الذاتي. - التكوين ، أي أن تكوين عقد الشبكة الجديدة يمكن توصيلها وتشغيلها ، بتكلفة منخفضة ، وسهلة التركيب ومزايا أخرى. والغرض من التحسين الذاتي هو تقليل عبء العمل ، لتحقيق تأثير تحسين الجودة و أداء الشبكة ، تتمثل الطريقة في القياس من خلال UE و eNB ، في التحسين الذاتي الذاتي لمعلمات إدارة eNB أو الشبكة المحلية. ويعني العلاج الذاتي أن النظام يمكنه اكتشاف المشاكل وتحديد موقعها واستكشاف الأخطاء وإصلاحها تلقائيًا ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة وتجنب التأثير على جودة الشبكة وتجربة المستخدم. والغرض من البرمجة الذاتية هو التخطيط وتنفيذ الشبكة ديناميكيًا مع تلبية احتياجات توسيع سعة النظام أو مراقبة الأعمال أو التحسين نتائج ization
شبكة توزيع المحتوى
في شبكات الجيل الخامس ، نمت خدمات مثل الصوت والفيديو وخدمات الصور للمستخدمين على نطاق واسع بشكل كبير ، وسيؤثر النمو الهائل لحركة مرور الشبكة بشكل كبير على جودة الخدمات للمستخدمين الذين يصلون إلى الإنترنت. أصبحت كيفية التوزيع الفعال لمحتوى الأعمال عالي الحركة وتقليل التأخير بالنسبة للمستخدمين للحصول على المعلومات مشكلة كبيرة لمشغلي الشبكات ومزودي المحتوى. الاعتماد فقط على زيادة عرض النطاق الترددي لا يحل المشكلة. كما يتأثر بعوامل مثل ازدحام التوجيه وتأخير الإرسال ، والقدرة على معالجة خادم موقع الويب ، وما شابه ذلك. يرتبط ظهور هذه المشاكل ارتباطًا وثيقًا بالمسافة بين خوادم المستخدم. ستلعب شبكة توزيع المحتوى (CDN) دورًا مهمًا في دعم سعة شبكة 5G المستقبلية ووصول المستخدم
شبكة توزيع المحتوى هي طبقة جديدة تضاف إلى الشبكة التقليدية ، وهي الشبكة الافتراضية الذكية. ينظر نظام CDN بشكل شامل في حالة الاتصال وحالة التحميل ومسافة المستخدم لكل عقدة. من خلال توزيع المحتوى ذي الصلة على خادم وكيل CDN بالقرب من المستخدم ، يمكن للمستخدمين الحصول على المعلومات التي يحتاجون إليها في الجوار ، والتي يمكن أن تخفف من ازدحام الشبكة وتقليل وقت الاستجابة لتحسين سرعة الاستجابة. تقوم بنية شبكة CDN ببناء عدة خوادم وكيل لـ CDN بين جانب المستخدم والخادم المصدر ، مما يمكن أن يقلل من الكمون وتحسين جودة الخدمة (QoS). عندما يرسل المستخدم طلبًا للمحتوى المطلوب ، إذا تلقى الخادم المصدر مسبقًا طلبًا لنفس المحتوى ، فسيتم إعادة توجيه الطلب بواسطة DNS إلى خادم وكيل CDN الأقرب للمستخدم ، ويرسل الخادم الوكيل المحتوى المقابل إلى المستخدم. لذلك ، يحتاج الخادم المصدر فقط إلى إرسال المحتوى إلى كل خادم وكيل ، وهو مناسب للمستخدمين للحصول على المحتوى من خادم وكيل قريب مع عرض نطاق ترددي كافٍ ، مما يقلل من تأخير الشبكة وتحسين تجربة المستخدم. مع تقدم الحوسبة السحابية والإنترنت المحمول وتقنيات محتوى الشبكة الديناميكية ، أصبحت تقنيات توزيع المحتوى تدريجياً أكثر تخصصًا وتخصيصًا ، وتواجه تحديات جديدة من حيث توجيه المحتوى وإدارته ودفعه وأمنه.
اتصال D2D
في شبكات 5G ، تحتاج قدرة الشبكة وكفاءة الطيف إلى مزيد من التحسين. إن طرق الاتصال الأكثر ثراءً وتجربة المستخدم النهائي الأفضل هي أيضًا اتجاهات التطور لـ 5G ، ومن المحتمل أن يؤدي الاتصال بين الأجهزة والجهاز (D2D) إلى تحسين أداء النظام وتحسين تجربة المستخدم وتقليل ضغط محطة القاعدة وتحسين استخدام الطيف. D2D هي واحدة من التقنيات الرئيسية في شبكة 5G المستقبلية.
اتصال D2D هو تقنية نقل بيانات مباشرة تعتمد على النظام الخلوي ، حيث يتم إرسال بيانات جلسة D2D مباشرة بين المحطات الطرفية دون إعادة التوجيه عبر المحطة الأساسية ، وإشارات التحكم ذات الصلة ، مثل إنشاء الجلسة ، والصيانة ، وتخصيص الموارد اللاسلكية ، والفواتير ، والمصادقة ، تحديد الهوية وإدارة التنقل ، لا تزال مسؤولية الشبكة الخلوية. إدخال اتصالات D2D في الشبكة الخلوية يمكن أن يقلل من عبء المحطة الأساسية ، ويقلل من تأخير الإرسال من طرف إلى طرف ، ويحسن كفاءة الطيف ويقلل من المطراف عندما تتلف البنية التحتية للاتصالات اللاسلكية ، أو في المنطقة العمياء من تغطية الشبكة اللاسلكية ، يمكن للمحطة تحقيق اتصال شامل وحتى الوصول إلى الشبكة الخلوية باستخدام D2D. في شبكات 5G ، يمكن نشر اتصالات D2D في كل من الفرق المصرح بها وغير المصرح بها.
اتصال M2M
حققت M2M (machinetomachine ، M2M) ، باعتبارها أكثر أشكال التطبيق شيوعًا لإنترنت الأشياء ، تطبيقات تجارية في مجالات الشبكات الذكية ، ومراقبة الأمان ، والمعلومات الحضرية ، والرصد البيئي. قام 3GPP بصياغة بعض المعايير لشبكات M2M ، وشرع في بدء البحث في تقنيات M2M الرئيسية. يتم تعريف M2M بشكل أساسي في حواسين عريضتين وضيقتين. بالمعنى الواسع ، تشير M2M بشكل أساسي إلى شبكة من آلة إلى آلة ، ومن البشر إلى الآلة ، والشبكة المحمولة والاتصال من آلة إلى آلة. يغطي جميع التقنيات التي تمكن التواصل بين الأشخاص والآلات والأنظمة. بالمعنى الضيق ، تشير M2M فقط إلى الأجهزة والتواصل بين الأجهزة. إن الذكاء والتفاعلية هي ميزة نموذجية لـ M2M تختلف عن التطبيقات الأخرى. يتم منح الآلات الموجودة تحت هذه الميزة مزيدًا من "الحكمة".
شبكة مركز المعلومات
مع الانتشار المتزايد للخدمات مثل الصوت في الوقت الحقيقي والفيديو عالي الوضوح ، لا يمكن لشبكة TCP / IP التقليدية القائمة على اتصال الموقع تلبية متطلبات توزيع حركة البيانات. تُظهر الشبكة اتجاهاً للتنمية يتمحور حول المعلومات. تم اقتراح فكرة الشبكة المرتكزة على المعلومات (ICN) لأول مرة من قبل نيلسون في عام 1979 ثم تم تعزيزها لاحقًا من قبل Baccala. وباعتباره بنية شبكة جديدة ، يهدف ICN إلى استبدال IP الحالي.
تتضمن المعلومات التي تشير إليها ICN دفق الوسائط في الوقت الفعلي ، وخدمات الويب ، واتصالات الوسائط المتعددة ، وما إلى ذلك ، وشبكة مركز المعلومات هي المجموعة الإجمالية لهذه القطع من المعلومات. لذلك ، فإن المفهوم الرئيسي لـ ICN هو توزيع المعلومات والبحث عنها ونقلها ، ولم يعد يحافظ على اتصال المضيف المستهدف. يختلف عن بنية شبكة TCP / IP التقليدية التي تتمحور حول عنوان المضيف ، يستخدم ICN نموذج اتصال شبكة مركزية المعلومات ، متجاهلاً دور عنوان IP ، أو حتى استخدامه كمعرف إرسال. يمكن لمكدس بروتوكول الشبكة الجديد تنفيذ وظائف مثل تحليل اسم المعلومات وبيانات معلومات ذاكرة التخزين المؤقت التوجيه ومعلومات التسليم المتعدد في طبقة الشبكة ، والتي يمكن أن تحل بشكل أفضل مشاكل قابلية التوسع والوقت الحقيقي وديناميكيات شبكات الكمبيوتر. عملية نقل المعلومات في ICN هي عملية نقل معلومات تعتمد على طريقة النشر والاشتراك. أولاً ، ينشر موفر المحتوى المحتوى الخاص به على الشبكة ، وتفهم العقد في الشبكة كيفية الاستجابة لطلب المحتوى ذي الصلة. بعد ذلك ، عندما يرسل الاشتراك الأول طلب محتوى إلى الشبكة ، تقوم العقدة بإعادة توجيه الطلب إلى ناشر المحتوى ، ويرسل ناشر المحتوى المحتوى المقابل إلى المشترك ، وستقوم العقدة التي تحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت بتخزين المحتوى الذي تم تمريره مؤقتًا. عندما يرسل مشتركون آخرون طلبات للمحتوى نفسه ، تستجيب العقد المخبأة المجاورة مباشرة للمحتوى المقابل. لذلك ، فإن عملية الاتصال بشبكة مركز المعلومات هي عملية مطابقة المحتوى المطلوب. في شبكة IP التقليدية ، يتم اعتماد وضع الإرسال "دفع" ، أي أن الخادم يسيطر على عملية الإرسال بأكملها ، متجاهلاً حالة المستخدم ، مما يؤدي إلى تلقي المستخدم الكثير من الرسائل غير المرغوب فيها. شبكة ICN هي العكس تمامًا. يستخدم وضع "السحب". يتم تشغيل عملية الإرسال بالكامل من خلال طلب معلومات المستخدم في الوقت الفعلي ، وتستخدم الشبكة ذاكرة التخزين المؤقت للمعلومات لتحقيق استجابة سريعة للمستخدمين. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط أمان المعلومات فقط بالمعلومات نفسها ، وليس حاوية التخزين. استجابة لهذه الخاصية من المعلومات ، تستخدم شبكات ICN آليات أمان قائمة على المعلومات مختلفة عن آليات أمان الشبكة التقليدية. مقارنة بشبكات IP التقليدية ، تتمتع ICN بمزايا الكفاءة العالية والأمان العالي ودعم تنقل العملاء.
