基于软件无线电的5G邻域网络增强方案研究

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随着5G技术在全世界正式商用,新型媒体业务层出不穷,移动设备流量的增长比4G时代更加快速,这对网络能力尤其是无线侧的承载能力提出了更高的要求。5G邻域网络是指与同一空间中除5G外的其它网络系统,尤指非3GPP标准的网络。如WLAN、Bluetooth、ZigBee等。这类网络系统多在非授权频段使用,其较低的成本、方便的部署赢得消费者的青睐。如何利用好这些网络,将其与5G网络有机地、动态地、高效地整合,并充分发挥各网络的优势是一个非常有意义的课题。在现有的3GPP标准中,只定义了与WLAN融合的方案,该方案对现网改动较大,且不够灵活。软件无线电技术具有高扩展性、高灵活性,成本较低。基于此背景,本课题对5G邻域网络增强方案进行研究,主要工作与创新点如下。一是设计并实现了一个基于软件无线电技术的通用型5G邻域网络增强系统。应用网络聚合的原理,利用紧耦合模型设计了邻域网络增强系统的架构,设计了流量分流、聚合的协议栈,同时设计了新的SIB消息以支持UE自动获取邻域网络的连接参数信息。在基站侧将5G与邻域网络设计为相互独立的结构,之间通过TCP协议通信,使5G网络与邻域网络在结构上解耦,这使得系统具有通用性,不要求邻域网络的类型、架构,只需邻域网络侧实现相应的接口即可与5G侧形成逻辑上的聚合。分流方面使用了一种简单的基于效用函数的分流方案,能够实时综合5G网络状态、邻域网络状态与传输的流量所属业务类型进行分流,提高网络性能。同时详细介绍了利用软件无线电技术和开源基站平台OAI基于Linux的实现方案。二是分别设计并实现了使用WLAN和Bluetooth技术对5G网络增强的方案。分别对两种无线通信技术进行分析,研究基于Linux开源平台的方案实现,包括硬件选型、三方库(驱动方案)选择、邻域网络参数的获取方案等。对设计的系统分别使用不同类型业务进行传输测试,测试结果表明UE能够自动的连接到邻域网络增强系统中,系统能够按照流量业务类型、网络状态进行正确分流,实现了对5G网络的增强。
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