Τα δίκτυα 5G κινούνται προς την κατεύθυνση της διαφοροποίησης του δικτύου, της ευρυζωνικότητας, της ολοκλήρωσης και της ευφυΐας. Με τη διάδοση διαφόρων ευφυών τερματικών, η κίνηση δεδομένων μέσω κινητού τηλεφώνου θα παρουσιάσει εκρηκτική ανάπτυξη έως το 2020 και μετά. Στο μελλοντικό δίκτυο 5G, η μείωση της ακτίνας κυψέλης και η αύξηση του αριθμού των κόμβων χαμηλής κατανάλωσης είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες για να διασφαλιστεί ότι το μελλοντικό δίκτυο 5G υποστηρίζει 1000 φορές αύξηση της κυκλοφορίας. Ως εκ τούτου, τα εξαιρετικά πυκνά ετερογενή δίκτυα έχουν καταστεί βασική τεχνολογία για τη βελτίωση της κυκλοφορίας δεδομένων στα μελλοντικά δίκτυα 5G.
Στο μέλλον, τα ασύρματα δίκτυα θα αναπτυχθούν με μια ποικιλία ασύρματων κόμβων που είναι περισσότερο από 10 φορές μεγαλύτερες από τις υπάρχουσες τοποθεσίες. Στην περιοχή κάλυψης μακρο-σταθμών, η απόσταση μεταξύ των τοποθεσιών θα παραμείνει εντός 10 μέτρων και η υποστήριξη για 25.000 χρήστες ανά 1 χλμ. 2. Ταυτόχρονα, ο λόγος του αριθμού των ενεργών χρηστών με τον αριθμό των ιστότοπων μπορεί να φτάσει το 1: 1, δηλαδή, η αντιστοιχία ενός προς ένα μεταξύ χρηστών και κόμβων υπηρεσιών. Το πυκνά αναπτυγμένο δίκτυο έχει μειώσει την απόσταση μεταξύ των τερματικών και των κόμβων, γεγονός που έχει βελτιώσει σημαντικά την ισχύ και την αποδοτικότητα φάσματος του δικτύου. Παράλληλα, επέκτεινε την κάλυψη του δικτύου, επεκτείνει την ικανότητα του συστήματος και βελτιώνει τις υπηρεσίες σε διαφορετική πρόσβαση τεχνολογίες και διάφορες καλύψεις. Ευελιξία μεταξύ επιπέδων. Αν και η υπερ-πυκνή αρχιτεκτονική ετερογενών δικτύων έχει μεγάλες αναπτυξιακές προοπτικές στο 5G, η μείωση της απόστασης μεταξύ των κόμβων και η όλο και πιο πυκνή ανάπτυξη του δικτύου θα καταστήσουν την τοπολογία του δικτύου πιο περίπλοκη, γεγονός που είναι επιρρεπές σε προβλήματα ασυμβατότητας με τα υπάρχοντα συστήματα κινητής επικοινωνίας. Στα δίκτυα κινητής επικοινωνίας 5G, η παρεμβολή είναι ένα πρόβλημα που πρέπει να επιλυθεί. Οι παρεμβολές στο δίκτυο περιλαμβάνουν κυρίως: παρεμβολές μεταξύ των καναλιών, παρεμβολές από κοινού πόρους φάσματος και παρεμβολές μεταξύ διαφορετικών επιπέδων κάλυψης. Οι αλγόριθμοι συντονισμού παρεμβολών των υφιστάμενων συστημάτων επικοινωνίας μπορούν να λύσουν μόνο το πρόβλημα μίας μόνο πηγής παρεμβολών. Σε δίκτυα 5G, η απώλεια μετάδοσης των παρακείμενων κόμβων γενικά δεν είναι πολύ διαφορετική, πράγμα που θα έχει ως αποτέλεσμα την αντοχή των πολλαπλών πηγών παρεμβολών να είναι παρόμοιες, γεγονός που θα υποβαθμίσει περαιτέρω την απόδοση του δικτύου, καθιστώντας το ρεύμα. Είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν οι αλγόριθμοι συντονισμού.
Η ακριβής και αποτελεσματική ανίχνευση των γειτονικών κόμβων αποτελεί προϋπόθεση για τη συνεργασία μεγάλης κλίμακας κόμβων. Σε ένα εξαιρετικά πυκνό δίκτυο, η πυκνή ανάπτυξη προκαλεί μια απότομη αύξηση του αριθμού των ορίων των κυττάρων, σε συνδυασμό με τα ακανόνιστα σχήματα, οδηγώντας σε συχνές και πολύπλοκες χειραγωγές. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι ανάγκες της κινητικότητας, νέοι αλγόριθμοι μεταβίβασης είναι υποχρεωμένοι να αναδυθούν. Επιπλέον, οι τεχνολογίες δυναμικής ανάπτυξης δικτύων είναι επίσης το επίκεντρο της έρευνας. Λόγω του ξαφνικού και τυχαίου ανοίγματος και κλεισίματος ενός μεγάλου αριθμού κόμβων που αναπτύσσονται από τους χρήστες, η τοπολογία και οι παρεμβολές του δικτύου έχουν ένα ευρύ φάσμα δυναμικών αλλαγών. και ο μικρός αριθμός χρηστών υπηρεσιών σε κάθε μικρό σταθμό οδηγεί επίσης εύκολα στη χωρική και χρονική κατανομή της επιχείρησης. Παρουσιάζονται δραματικές δυναμικές αλλαγές.
Ad hoc δίκτυο
Στα παραδοσιακά δίκτυα κινητής επικοινωνίας, η χειρωνακτική ανάπτυξη χρησιμοποιείται κυρίως για την ολοκλήρωση της εγκατάστασης και της λειτουργίας και συντήρησης του δικτύου, η οποία καταναλώνει πολλούς ανθρώπινους πόρους και αυξάνει το λειτουργικό κόστος και η βελτιστοποίηση του δικτύου δεν είναι ιδανική. Στα μελλοντικά δίκτυα 5G, οι προκλήσεις ανάπτυξης δικτύου, λειτουργίας και συντήρησης θα αντιμετωπιστούν. Αυτό οφείλεται κυρίως στην ύπαρξη διαφόρων τεχνολογιών ασύρματης πρόσβασης στο δίκτυο και στις δυνατότητες κάλυψης διαφορετικών κόμβων δικτύου. Η σχέση μεταξύ τους είναι πολύπλοκη. Επομένως, η νοημοσύνη του αυτο-οργανωμένου δικτύου (SON) θα αποτελέσει βασική τεχνολογία-κλειδί για δίκτυα 5G.
Τα βασικά προβλήματα που επιλύονται από την αυτοματοποιημένη τεχνολογία δικτύου περιλαμβάνουν κυρίως τα ακόλουθα δύο σημεία: (1) αυτοσχέδιο σχεδιασμό και αυτοδιάταξη στο στάδιο ανάπτυξης του δικτύου, (2) φάση συντήρησης δικτύου αυτο-βελτιστοποίησης και αυτοθεραπείας. η διαμόρφωση των νέων κόμβων δικτύου μπορεί να είναι plug and play, με χαμηλό κόστος, εύκολη εγκατάσταση και άλλα πλεονεκτήματα. Σκοπός της αυτο-βελτιστοποίησης είναι να μειωθεί ο φόρτος εργασίας των επιχειρήσεων, να επιτευχθεί το αποτέλεσμα της βελτίωσης της ποιότητας και Η αυτοθεραπεία σημαίνει ότι το σύστημα μπορεί να εντοπίσει αυτόματα, να εντοπίσει και να αντιμετωπίσει προβλήματα, μειώνοντας σημαντικά το κόστος συντήρησης και αποφεύγοντας τον αντίκτυπο σχετικά με την ποιότητα του δικτύου και την εμπειρία του χρήστη. Ο σκοπός του αυτο-προγραμματισμού είναι να προγραμματίζει και να εκτελεί δυναμικά το δίκτυο ενώ παράλληλα ικανοποιεί τις ανάγκες επέκτασης της ικανότητας του συστήματος, αποτελέσματα
Δίκτυο διανομής περιεχομένου
Στο 5G, υπηρεσίες όπως οι υπηρεσίες ήχου, εικόνας και εικόνας για χρήστες μεγάλης κλίμακας έχουν αυξηθεί δραματικά και η εκρηκτική αύξηση της κυκλοφορίας δικτύου θα επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την ποιότητα των υπηρεσιών για τους χρήστες που έχουν πρόσβαση στο Internet. Ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να διανεμηθεί αποτελεσματικά το επιχειρηματικό περιεχόμενο υψηλής κυκλοφορίας και να μειωθεί η καθυστέρηση που έχουν οι χρήστες να αποκτήσουν πληροφορίες έχει καταστεί μείζον πρόβλημα για τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων και τους παρόχους περιεχομένου. Η εμπιστοσύνη μόνο στο αυξανόμενο εύρος ζώνης δεν επιλύει το πρόβλημα. Επίσης, επηρεάζεται από παράγοντες όπως η κυκλοφοριακή συμφόρηση και η καθυστέρηση στη μετάδοση, η ικανότητα επεξεργασίας του διακομιστή ιστότοπου και τα παρόμοια. Η εμφάνιση αυτών των προβλημάτων σχετίζεται στενά με την απόσταση μεταξύ εξυπηρετητών χρηστών. Το δίκτυο διανομής περιεχομένου (CDN) θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην υποστήριξη της μελλοντικής δυναμικότητας δικτύου 5G και της πρόσβασης των χρηστών
Το δίκτυο διανομής περιεχομένου είναι ένα νέο επίπεδο που προστίθεται στο παραδοσιακό δίκτυο, δηλαδή το ευφυές εικονικό δίκτυο. Το σύστημα CDN λαμβάνει πλήρως υπόψη την κατάσταση σύνδεσης, την κατάσταση φόρτωσης και την απόσταση του χρήστη από κάθε κόμβο. Διανέμοντας σχετικό περιεχόμενο στο διακομιστή μεσολάβησης CDN κοντά στον χρήστη, οι χρήστες μπορούν να λάβουν τις πληροφορίες που χρειάζονται κοντά, οι οποίες μπορούν να μετριάσουν τη συμφόρηση του δικτύου και να μειώσουν το χρόνο απόκρισης. Η αρχιτεκτονική δικτύου CDN κατασκευάζει πολλαπλούς διακομιστές μεσολάβησης CDN μεταξύ της πλευράς χρήστη και του διακομιστή προέλευσης, ο οποίος μπορεί να μειώσει την καθυστέρηση και να βελτιώσει την ποιότητα QoS (ποιότητα υπηρεσιών). Όταν ο χρήστης στέλνει ένα αίτημα για το απαιτούμενο περιεχόμενο, εάν ο διακομιστής προέλευσης έχει προηγουμένως λάβει ένα αίτημα για το ίδιο περιεχόμενο, το αίτημα ανακατευθύνεται από το DNS στον διακομιστή μεσολάβησης CDN που βρίσκεται πιο κοντά στον χρήστη και ο διακομιστής μεσολάβησης στέλνει το αντίστοιχο περιεχόμενο σε ο χρήστης. Επομένως, ο διακομιστής προέλευσης χρειάζεται μόνο να στείλει το περιεχόμενο σε κάθε διακομιστή μεσολάβησης, το οποίο είναι κατάλληλο για τους χρήστες να λαμβάνουν περιεχόμενο από κοντινό διακομιστή μεσολάβησης με επαρκές εύρος ζώνης, μειώνοντας την καθυστέρηση του δικτύου και βελτιώνοντας την εμπειρία του χρήστη. Με την πρόοδο του cloud computing, του κινητού Διαδικτύου και των δυναμικών τεχνολογιών περιεχομένου δικτύου, οι τεχνολογίες διανομής περιεχομένου γίνονται όλο και πιο εξειδικευμένες και εξατομικευμένες και αντιμετωπίζουν νέες προκλήσεις όσον αφορά τη δρομολόγηση, τη διαχείριση, την ώθηση και την ασφάλεια του περιεχομένου.
Επικοινωνία D2D
Στα δίκτυα 5G, η χωρητικότητα του δικτύου και η αποδοτικότητα φάσματος πρέπει να βελτιωθούν περαιτέρω. Οι βελτιωμένοι τρόποι επικοινωνίας και η καλύτερη εμπειρία των τελικών χρηστών είναι επίσης οι κατευθύνσεις εξέλιξης της επικοινωνίας 5G.Η επικοινωνία μεταξύ συσκευών (D2D) έχει τη δυνητική προοπτική βελτίωσης της απόδοσης του συστήματος, βελτιώνοντας την εμπειρία των χρηστών, μειώνοντας την πίεση των σταθμών βάσης και βελτιώνοντας την αξιοποίηση του φάσματος.Ως εκ τούτου, Το D2D είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες στο μελλοντικό δίκτυο 5G.
Η επικοινωνία D2D είναι μια τεχνολογία άμεσης μετάδοσης δεδομένων βασισμένη στο κυψελοειδές σύστημα.Τα δεδομένα της συνεδρίας D2D μεταδίδονται απευθείας μεταξύ των ακροδεκτών χωρίς να προωθούνται μέσω του σταθμού βάσης και η σχετική σηματοδότηση ελέγχου, όπως η σύσταση της συνεδρίασης, η συντήρηση, η κατανομή ασύρματων πόρων, η τιμολόγηση, η αναγνώριση και η διαχείριση της κινητικότητας εξακολουθεί να αποτελεί ευθύνη του κυψελοειδούς δικτύου. Η εισαγωγή της επικοινωνίας D2D στο κυψελοειδές δίκτυο μπορεί να μειώσει το φορτίο του σταθμού βάσης, να μειώσει την καθυστέρηση μετάδοσης από άκρο σε άκρο, να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα του φάσματος και να μειώσει το τερματικό Όταν η υποδομή ασύρματης επικοινωνίας είναι κατεστραμμένη ή στην περιοχή τυφλών κάλυψης ασύρματου δικτύου, το τερματικό μπορεί να πραγματοποιήσει επικοινωνία από άκρο σε άκρο και ακόμη και να έχει πρόσβαση στο κυψελοειδές δίκτυο με D2D. Στα δίκτυα 5G, οι επικοινωνίες D2D μπορούν να αναπτυχθούν τόσο τις εξουσιοδοτημένες όσο και τις μη εξουσιοδοτημένες ζώνες.
Επικοινωνία M2M
Το M2M (μηχανουργική μηχανή, M2M), ως η πιο κοινή μορφή εφαρμογής του Διαδικτύου των πραγμάτων, έχει επιτύχει εμπορικές εφαρμογές στους τομείς των έξυπνων δικτύων, της παρακολούθησης της ασφάλειας, της αστικής πληροφόρησης και της περιβαλλοντικής παρακολούθησης. Το 3GPP έχει διατυπώσει ορισμένα πρότυπα για τα δίκτυα M2M και έχει ξεκινήσει να ερευνά τις βασικές τεχνολογίες M2M. Το M2M ορίζεται κυρίως σε δύο ευρείες και στενές αισθήσεις. Με μια ευρεία έννοια, το M2M αναφέρεται κυρίως στην επικοινωνία μηχανή με μηχανή, από άνθρωπο σε μηχανή και κινητό και από μηχανή σε μηχανή. Καλύπτει όλες τις τεχνολογίες που επιτρέπουν την επικοινωνία μεταξύ ανθρώπων, μηχανών και συστημάτων. Με τη στενή έννοια, το M2M αναφέρεται μόνο σε μηχανές και επικοινωνία μεταξύ μηχανών. Το ευφυές και το διαδραστικό είναι ένα τυπικό χαρακτηριστικό του M2M που διαφέρει από άλλες εφαρμογές. Οι μηχανές κάτω από αυτό το χαρακτηριστικό δίνονται επίσης περισσότερη "σοφία".
Δίκτυο Κέντρου Πληροφοριών
Με τον αυξανόμενο αριθμό υπηρεσιών όπως ο ήχος σε πραγματικό χρόνο και το βίντεο υψηλής ευκρίνειας, το παραδοσιακό δίκτυο TCP / IP με βάση την επικοινωνία θέσης δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις για διανομή της κυκλοφορίας δεδομένων. Το δίκτυο παρουσιάζει μια αναπτυξιακή τάση επικεντρωμένη στις πληροφορίες. Η ιδέα του δικτύου πληροφόρησης (ICN) προτάθηκε αρχικά από τον Nelson το 1979 και αργότερα ενισχύθηκε από τον Baccala. Ως νέα αρχιτεκτονική δικτύου, η ICN αποσκοπεί στην αντικατάσταση της υπάρχουσας IP.
Οι πληροφορίες που αναφέρει η ICN περιλαμβάνουν streaming media σε πραγματικό χρόνο, υπηρεσίες ιστού, επικοινωνίες πολυμέσων κλπ. Και το δίκτυο του κέντρου πληροφοριών είναι η πλήρης συλλογή αυτών των πληροφοριών. Ως εκ τούτου, η κύρια έννοια του ICN είναι η διανομή, η αναζήτηση και η μετάδοση πληροφοριών, και δεν διατηρεί πλέον τη συνδεσιμότητα του κεντρικού υπολογιστή προορισμού. Διαφορετική από την παραδοσιακή αρχιτεκτονική δικτύου TCP / IP επικεντρωμένη στη διεύθυνση κεντρικού υπολογιστή, το ICN χρησιμοποιεί ένα μοντέλο επικοινωνίας δικτύου που βασίζεται στην πληροφορία, αγνοώντας το ρόλο της διεύθυνσης IP ή ακόμη και χρησιμοποιώντας το ως αναγνωριστικό μετάδοσης. Η νέα στοίβα πρωτοκόλλου δικτύου μπορεί να υλοποιήσει λειτουργίες όπως ανάλυση ονομάτων πληροφοριών, δεδομένα πληροφοριών cache διαδρομής και πληροφορίες παράδοσης πολυκάναλης στο επίπεδο δικτύου, οι οποίες μπορούν καλύτερα να λύσουν τα προβλήματα κλιμάκωσης, πραγματικού χρόνου και δυναμικής στα δίκτυα υπολογιστών. Η διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών ICN είναι μια διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών που βασίζεται σε μια μέθοδο δημοσίευσης-εγγραφής. Πρώτον, ο πάροχος περιεχομένου δημοσιεύει το δικό του περιεχόμενο στο δίκτυο και οι κόμβοι του δικτύου κατανοούν τον τρόπο ανταπόκρισης σε ένα αίτημα για σχετικό περιεχόμενο. Στη συνέχεια, όταν η πρώτη συνδρομή στέλνει ένα αίτημα περιεχομένου στο δίκτυο, ο κόμβος διαβιβάζει το αίτημα στον εκδότη περιεχομένου, ο εκδότης περιεχομένου στέλνει το αντίστοιχο περιεχόμενο στον συνδρομητή και ο κόμβος με προσωρινή μνήμη αποθηκεύει προσωρινά το περιεχόμενο που έχει περάσει. Όταν άλλοι συνδρομητές στέλνουν αιτήματα για το ίδιο περιεχόμενο, οι γειτονικοί αποθηκευμένοι κόμβοι απαντούν άμεσα στο αντίστοιχο περιεχόμενο. Επομένως, η διαδικασία επικοινωνίας του δικτύου κέντρου πληροφοριών είναι η διαδικασία αντιστοίχισης του ζητούμενου περιεχομένου. Στο παραδοσιακό δίκτυο IP, υιοθετείται ο τρόπος μετάδοσης "push", δηλαδή ο διακομιστής κυριαρχεί σε ολόκληρη τη διαδικασία μετάδοσης, αγνοώντας την κατάσταση του χρήστη, με αποτέλεσμα ο χρήστης να δέχεται υπερβολικό spam. Το δίκτυο ICN είναι ακριβώς το αντίθετο. Χρησιμοποιεί τη λειτουργία "pull". Η όλη διαδικασία διαβίβασης ενεργοποιείται από το αίτημα πληροφοριών χρήστη σε πραγματικό χρόνο και το δίκτυο χρησιμοποιεί την προσωρινή μνήμη πληροφοριών για να επιτύχει ταχεία ανταπόκριση στους χρήστες. Επιπλέον, η ασφάλεια πληροφοριών σχετίζεται μόνο με τις ίδιες τις πληροφορίες, όχι με το δοχείο αποθήκευσης. Σε απάντηση σε αυτό το χαρακτηριστικό των πληροφοριών, τα δίκτυα ICN χρησιμοποιούν μηχανισμούς ασφαλείας βασισμένους σε πληροφορίες, οι οποίοι διαφέρουν από τους παραδοσιακούς μηχανισμούς ασφάλειας δικτύων. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά δίκτυα IP, η ICN έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, της υψηλής ασφάλειας και της υποστήριξης της κινητικότητας των πελατών.
