面向5G/B5G通信的智能无线资源管理技术研究

张强 陈司林

摘要：科技的进步与时代的发展，使得5G网络已然到来，极大地提升了用户互联网体验感，而其低时延、大带宽、大连接等显著优势，也使得5G通信网络实现了万物互联，与此同时，B5G，即超五代移动通信技术（Beyond 5G）的研究如火如荼开展研究。对此，本文主要针对5G/B5G无线资源管理技术展开分析，目的在于更好的服务5G/B5G系统效能，解决无线资源管理问题。

关键词：5G;B5G;无线资源管理;优化措施

引言：

随着现代社会科技的发展，网络的普及，使得智能终端逐步深入到人类社会生产生活中，为此，移动通信网络的需求日益增长，以往的4G通信系统显然已经难以适应并助力万物互联发展。而随着第五代移动通信网络全球范围内大面积的部署和发展，使得应用场景覆盖更广，其中包含了eMBB、mMTC以及URLLC、即增强型的移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，）、海量连接的机器通信（massive Machine-Type Communications），还有高可靠、低时延的联网应用。而由此带来的无线资源管理问题也显著增加，本文针对此展开分析，致力于进一步优化面向5G/B5G通信的智能无线资源管理技术。

一、面向5G/B5G通信的智能无线资源管理需求

深入分析移动通信系统，不难发现，与实际需求相比，可用的无线资源非常有限，这使得无线资源管理成为了移动通信网络非常关键的问题。尤其是5G网络下，多种新技术、应用场景的出现，使得無线资源管理问题日益复杂化，如超密集网络、大规模天线、网络切片、毫米波等新技术，这些技术的应用，加剧了无线资源管理复杂程度[1]。例如，无线网络虚拟化、切片技术的应用，可以使得5G发挥出“分身”作用，实现个性化需求，虽然如此，但由此造成的切片管理、调度等问题日益突出。因此，面向5G/B5G通信的智能无线资源管理需求非常紧迫，如何迎接新挑战，切实解决新问题，优化提升5G资源管理技术能力，成为了当下重要研究课题。

二、依托于优化技术的5G/B5G无线资源管理方法

在通信系统优化设计中，应用最多的就是数学优化方法，由于网络切片、超密集网络等新技术的应用，增加了无线资源管理繁琐性，急需一些高效的大规模优化技术解决此问题。为此，本文主要重点分析一些数学优化技术及其应用，具体分析如下。

（一）物理层技术

在整个5G系统设计中，对于PHY，即物理层的设计非常重要。其中通信波段选择毫米波段（mmWave），这种波段频率为3-300GHz，应用此可以获得更宽的频谱。由于此波谱具有较短的波长，并不需要过大的天线，便可正常工作，因此，在传输应用过程中，主要以紧密排列方式为主，也就是大规模天线阵列。与以往的多天线技术（MIMO ）对比，由于成本问题，大规模天线技术并不会保证射频链路（RFchain）均匀分布到每一个天线上。因此，当中的“混合波束形成”技术发挥了重要作用，这种技术主要作用就是在完成上下行多天线波束形成过程中，可以同时使用一个射频预编码、一个基带数字预编码实现。

（二）接入层技术

5G网络的应用，可以在满足给定区域的同时，实现大量设备的同时使用，其中包含了普通的移动终端，也涵盖了物联网（IoT）设备。这一特点，将在未来应用中体现出更多的作用和优势。例如，在一个1000m2区域内，1000万量级的无线设备随时接入5G网络，这对接入网络设计人员提出了较高要求，为满足实际大规模接入的设计需求，同时还要重点关注降低功耗问题。所以，针对5G接入网的设计，需要合理设计，科学的应用优化算法，例如，“NOMA”即非正交多址接入（Non-Orthogonal MultipleAccess ），还有大规模接入（Massive Access ）等。

对于大规模随机接入的设计，应当考虑的是，很多物联网设备并非实时连接网络。所以，基站需要做到预判，即检测到哪些用户存在连接网络的行为，在实践中，需要进行建模，借助“活跃矩阵”呈现。考虑到用户信道未知性，所以，需要同时实施信道估计和用户检测。在此基础上，应用AltMin算法、原始对偶算法解决问题，保证运算效率得到提升。而上文提到了另一种非正交多址接入，则可以使得多个用户在统一载波上使用，从而帮助整个系统增强频谱利用率[2]。

（三）网络层技术

5G网络作用下，可以实现多服务，比如车联网、虚拟现实等，彻底改变了以往只局限于满足单个用户的通信需求。这一特点，也使得5G整个网络可以为多种服务实施针对性的“切片”，可以将这种网络切片功能理解为一种网络功能虚拟化的方法，可以将多个逻辑网络建设在一个物理网络上，此搭建过程非常迅速，同时，各个逻辑网络可以满足特定的用户网络服务需求。基于此种网络环境中，诸多特定的服务功能组成了对应的服务，相互之间组建成了服务功能链。而实施网络资源管理，主要的目的就是保证当中的服务可以实现，例如，使用最短的时间完成服务功能链，此过程中，还要控制好各个网络节点在荷载范围内。可见，网络切片的问题较为复杂，故此，需要通过构建数学模型，强化计算精度，并采用相应的方法简化计算难度。

三、结语

综上所述，基于5G网络时代发展下，将会推动更多行业乃至全社会发生根本上的变革，在这一个过程中，应当提高无线资源管理技术，保证5G/B5G网络的效能充分发挥。面对多种新技术、新应用场景的应运而生，我国业内研究人员、技术人员需要高度重视无线资源管理问题，积极探索并应用，大规模优化解决超密集网络资源优化、大规模天线系统优化设计等，从而助力5G/B5G网络建设和发展。

参考文献：

[1]曹佳琪. 面向超密集网络的智能化无线资源管理技术[D].北京邮电大学，2020，12（34）：100-101.

[2]常昆，王禄生，李小喜，张帅，汪晏如.5G高密度网络中无线资源管理的仿真方案设计[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2019，42（08）：1064-1071.