无线通信网络中的D2D技术发展（精品）.docx

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1、无线通信网络中的D2D技术发展分析了当前无线通信技术的局限性,以及分析将来无线通信技术的需求和演进方向;在分析将来通信技术特点的基础上,介绍了面向5G的关键候选技术设备到设备通信D2D技术,并分析了D2D技术的原理、网络架构,以及D2D技术的应用效果。最后,在将来的无线通信中,提出D2D技术将主要从高用户密度下的D2D机制、功率控制、资源分配三个方向发展。关键词:D2D；高用户密度；功率控制；资源分配1D2D通信的重要性蜂窝通信经历了从第1代以话音业务为代表的模拟式移动电话系统,到正大规模商用的第4代(4G)以移动数据、移动计算及移动多媒体为代表的无线宽带系统的持续演进。当前阶段,随着智能终端

2、的快速普及以及网络通信容量的爆炸式增长,面向5G的无线通信技术的演进需求也愈加明确及迫切,开场遭到业界极大的关注。在面向5G的无线通信技术的演进中,一方面,传统的无线通信性能指标,比方网络容量、频谱效率等需要持续提升以进一步提高有限且日益紧张的无线频谱利用率;另一方面,更丰富的通信形式以及由此带来的终端用户体验的提升以及蜂窝通信应用的扩展也是一个需要考虑的演进方向。作为面向5G的关键候选技术,D2D具有潜在的提高系统性能、提升用户体验、扩展蜂窝通信应用的前景,遭到广泛关注1-6。2D2D通信的原理及意义2.1D2D通信原理基于蜂窝通信网络的D2D通信,或称为邻近服务(ProximityServ

3、ice,ProSe),是指用户数据可不经基站中转而直接在终端之间传输。D2D通信与传统的蜂窝通信网络架构有显著区别,如图1所示。蜂窝通信网络引入D2D通信,基站只负责用户之间的控制信令,极大地减轻基站侧的传输负担,提升频谱效率,降低终端发射功率,同时能够提高网络吞吐量,知足用户对高数据速率业务的需求7-9。当移动通信基础设施遭到损坏(如地震毁坏、人为毁坏等),或在蜂窝通信网络的覆盖盲区,终端通过D2D技术实现与其它终端的通信,甚至能够通过其它终端中继接入蜂窝通信网络10-11。2.2D2D通信的意义(1)提高频谱利用率。在D2D通信形式下,用户数据直接在终端之间传输,避免了蜂窝通信中用户数据经

4、过网络中转传输,由此产生链路增益;其次,D2D用户之间以及D2D与蜂窝之间的资源能够复用,由此可产生资源复用增益;通过链路增益和资源复用增益则可提高无线频谱资源的效率,进而提高网络吞吐量。(2)提升用户体验。随着移动通信服务和技术的发展,具有邻近特性的用户间近距离的数据分享、小范围的社交和商业活动以及面向本地特定用户的特定业务,都在成为当前及下阶段无线平台中一个不可忽视的增长点。基于邻近用户感悟的D2D技术的引入,有望提升上述业务形式下的用户体验。(3)扩展通信应用。传统无线通信网络对通信基础设施的要求较高,核心网设施或接入网设备的损坏都可能导致通信系统的瘫痪。D2D通信的引入使得蜂窝通信终端

5、建立AdHoc网络成为可能。当无线通信基础设施损坏,或者在无线网络的覆盖盲区,终端可借助D2D实现端到端通信甚至接入蜂窝网络,无线通信的应用场景得到进一步的扩展。值得注意的是,D2D通信在3GPPLTE系统中的标准化工作已经从LTERelease-12版本开场讨论。遗憾的是,LTERelease-12系统的D2D通信是一个只包括广播通信形式的功能非常有限的版本。D2D的潜在增益及应用场景需要在将来的5G系统中进一步开掘。3D2D通信研究现状D2D通信作为4G以及将来5G技术中的一项关键技术,一直备受关注,3GPP组织从2013年4月的RAN1#72BIS会议开场,着重对D2D技术进行研讨,D2

6、D技术日趋成熟。与物联网中的M2M(Machine-to-Machine)概念类似,D2D旨在使一定距离范围内的用户通信设备直接通信,以降低对服务基站的负荷。在D2D技术出现之前,已有类似通信技术出现,如10几年前的蓝牙(短距离时分双工通信),Wi-FiDirect(更快的传输速度和更远的传输距离)和高通提出的FlashLinQ技术(极大地提高了Wi-Fi的传输距离)。后两种技术由于各种原因都没能大范围商用,而3GPP组织致力研究的D2D技术会在一定程度上弥补点对点通信的短板。对于其它不依靠基础网络设施的直通技术而言,D2D愈加灵敏。既能够在基站控制下进行连接及资源分配,可以以在无网络基础设施

7、的时候进行信息交互。近期又提出一种中继情况,处于无网络覆盖情况下的用户能够把处在网络覆盖中的用户设备作为跳板,进而接入网络。3GPP组织制定的Release12版本中,将D2D定义为LTEDevicetoDeviceProximityServices,并通过TR36.843技术报告不断完善D2D的标准12。4D2D通信网络的发展趋势与关键技术4.1高用户密度下的D2D机制将来无线通信的特点是高密度,大流量的无线网络需求,而目前的无线网络中,的基站大都由专有平台开发,运营商很难实现大量基站的统一管理和维护,需要大量专业人员来维护这些不兼容的平台,这将导致网络的运营和维护成本又进一步增加。因而将来

8、5G技术已经将新型网络架构作为其关键技术,而D2D技术在新型网络构架下的详细机制就成为一个有意义的研究方向。4.2资源分配由于分享无线信道资源是无线通信的特点,而D2D与传统的无线通信比拟,其用户的形式不仅有传统的用户到基站的通信方式,而且还有用户之间直连的通信形式。再加上将来通信的特点是用户密度高,业务流量大,用户业务多样的特点,这就使得网络中的资源分配愈加复杂,因而研究这种情况下的无线资源分配就会成为一个有意义的研究方向。4.3功率控制随着无线通信技术的发展以及移动设备成本的降低,移动终端用户的数量呈现迅速增加的状态,而这就会带来终端之间的互相干扰,需要对终端进行功率控制,一方面保证用户能够正常的通信,另一方面降低用户之间的干扰。而应用D2D以后,使得网络状态变得愈加复杂,因而适应该种环境的功率控制就成为一个有意义的研究方向。将来的5G通信技术特点是节点密度大,业务类型冗杂,而D2D通信技术正是适应了改应用特点,进而必将成为将来5G的关键技术之一,本文在介绍了D2D技术原理的基础上对D2D技术的技术特点进行分析,得出该技术具有提高频谱利用率、提高用户体验和扩展用户应用的特点,并且结合将来5G网络的特点提出高用户密度特点下的D2D机制,以及功率控制和资源分配是将来D2D技术的重要发展方向。