文摘

为提高蜂窝网络,下一代5 g网络可以被认为是一个超高速技术。提出5 g网络可能包括所有类型的先进的主导技术,提供卓越的服务。因此,新架构为不同的应用程序和服务的管理方案的新兴技术需要建议解决问题相关的数据流量能力,高数据速率和可靠性保证QoS。云计算、物联网(物联网),和软件定义网络(SDN)已经成为一些核心技术的5 g网络。云计算服务提供灵活和有效的解决方案的成本信息和通信技术通过减少投资和管理信息技术基础设施。在功能方面,SDN是一种很有前途的架构,将控制平面和数据平面支持可编程性,适应性和灵活性在不断变化的网络架构。然而,云计算和物联网结合SDN实现更大的生产力不断发展的技术在5克通过促进身体和人类世界之间的相互作用。本研究的主要目标提供了一个无法无天的视觉综合工程相关支持技术的下一代移动系统和网络,主要关注5 g移动通信。

1。介绍

移动通信和无线网络拥有先进的在过去的十年。对资源的需求不断增加,尤其是对于多媒体数据,高的服务质量(QoS)需求,促进了发展3 g和4 g无线网络。然而,技术开发的成果不能满足适当的满意度。因此,5 g网络的想法代表以外的4 g网络已经成为需要的时间。5 g网络可能存在由于4 g网络面临的许多挑战,如需要更高的数据速率和容量,降低成本,降低端到端延时,大规模inter-device连接。然而,综合分析未来的网络或下一代网络的信息系统,讨论了在相关的论坛和标准化是具有挑战性的。下一代移动系统的实现技术和网络调查,提供读者一个清晰的愿景的当前状态。

未来网络体系结构的计划似乎是下一代网络(NGN)的定义。NGN、一个伟大问题的互联网协议(IP)为基础的未来移动网络的基础设施,是通信网络的融合,试图降低成本,通过核心骨干网提供综合服务。它继承了三个不同的各种网络技术的优势,即分层结构,标准接口和多个服务和功能,可以实现在几层从MAC应用程序。互联网用户的数量增加和QoS需求,NGN部署已经成为一个移动的趋势。它建立了收敛的用户访问和集成的通信网络和IP技术服务。背后的动机的迁移从传统电信网络NGN网络系统已经开发了基于骨干的优势降低成本,快速和新服务部署的可能性,可控的QoS,之间的兼容性固定和无线网络,网络管理集中化,等等。现有的基于网络服务的多媒体应用程序,如语音、数据和视频传输高速将被作为一个重要的结果NGN部署拓扑结构固定和移动服务集成。此外,新闻集团报业公司提供低成本的服务在高数据率。

未来网络的概念也可以第五代移动通信系统,5 g。在漫长的历史从第一代移动通信系统4 g LTE-A(先进长期演进),移动数据通信的通信行业取得了巨大的发展。下一代移动网络可以是一个革命,实现最佳性能的报道能力、能耗、数据1 Gbps的速度,和更好的安全性和能源效率在光谱相比以前的网络系统。然而,下一代无线通信网络还没有准确定义和特征。5克的研究已经由许多项目,组织和标准化论坛。5 g这样的研究可能是由当前技术的局限性。5 g的关键需求是真实的无线通信覆盖边缘没有限制,访问政策和密度区。其次,网络应该能够支持高分辨率多媒体(HD)广播服务。第三,它应该比前几代更快的数据传输速度。最后,它应该支持新的服务基于可穿戴设备。 In addition, the NGN is expected to have massive interdevice connections, which can be termed as Connection of Things. The research on 5G is different from that on previous-generation networks because of the limitations of resources in the RF band. The 5G wireless network will mainly focus on new spectrum, multiple-input-multiple-output (MIMO) diversity, transmission access, and new architecture for capacity and connection time [1]。

这是一个非常具有挑战性的问题来满足QoS要求在选择服务网络体系结构。网络和云计算的收敛下新闻集团报业公司应对的QoS需求的考虑。计算资源的可控性、管理和优化的主要因素是影响网络性能的情况下云计算。云计算的优点之一是,它是encapsulation-free,这意味着用户可以从任何位置访问服务无论主机或终端设备。用户可以使用服务不了解他们的运作方式或提供数据。然而,大量的供应商获得感兴趣的信息支持,存储和计算资源使用云托管服务。与传统的网络技术为基础的服务,客户端和服务器的相对位置强烈影响系统QoS和质量的经验(体验质量)2]。因此,下一代无线网络面临多个新兴挑战。物联网(物联网)已经成为下一代技术的主要技术之一,因为它是基于设备互连的概念,它可以是一个一步实现QoS和体验质量要求。这是一个概念化的cyber-physical系统(CPS),一种使用嵌入式技术的下一代网络。物理系统与网络和统一计算系统。下一代网络依赖的可伸缩性的物联网系统,因为它是一个方法帮助大量的设备之间连接的整个系统。物联网的发展作为一个系统不间断的任何设备与其他设备之间的通信在任何地方和时间。然而,物联网架构最近面临问题,因为很难支持所有设备在一个僵化的体系结构与传统的网络系统。因此,几个组织、公司和委员会正致力于物联网的标准化问题为下一代创造一个独特的平台网络。

网络的发展取决于用户的灵活性和机动性,和服务器可视化,扮演着一个重要的角色在有效和及时响应应用程序或用户的动态需求。传统的网络基础设施不断变得过时因为缺乏这些特性。此外,手动更改网络配置增加网络管理的复杂性,有时几乎是不可能的。现有的基础设施不能支持基于优先级的包转发或动态资源分配给用户。因此,网络管理,从根本上水平,已成为一个具有挑战性的问题由于传统的基于硬件的网络的局限性,如复杂的和昂贵的网络配置,缺乏政策变化和故障管理。随着网络技术的发展,网络应该能够支持未来网络基础设施的不断变化的网络功能,如与新服务的集成、动态网络控制,更好的QoS,高效的包转发。然而,传统的网络不支持网络技术的不断变化的需求。因此,软件定义网络(SDN),一个新兴的技术,可以用来克服的局限性当前网络与网络控制的分离从底层数据的飞机或开关设备。通过打破之间的虚拟集成数据平面和控制平面,通过使用一个集中的SDN控制器,SDN提供灵活地改变网络政策,简单的硬件实现,并促进网络创新和发展(3,4]。通过整合SDN与网络功能虚拟化(NFV),可以获得整个网络的全局视图使用一个开放的接口,如OpenFlow和集中式网络控制器。SDN可以支持新的服务和程序在任何级别的用户需求或需要。此外,SDN已经吸引了相当大的兴趣来自学术界和工业在过去的几年里。毕竟,这是一个重要的步骤在未来的进化和发展的网络基础设施。

在本文中,我们提供了一个全面的概述目前研究5 g网络的实现技术。我们现在的状态工作的重要技术和服务模式的下一代移动系统和网络。本文的其余部分组织如下。一种新的网络控制模式,SDN NFV节中描述2,而部分3提出了云计算模型的一项调查网络操作和管理的观点。标准化现状,物联网的体系结构和应用讨论了5 g网络部分4。移动接入网络的概况提出了部分5。我们在部分给出结论6。

2。软件定义网络(SDN) 5 g

2.1。SDN和NFV

2.1.1。软件定义网络(SDN)

软件定义网络(SDN)引入了数据网络和下一代互联网5- - - - - -8]。它在很多方面被定义。提供的最明确和定义是建立开放网络基础(ONF) [9,10),一个公共协会处理标准化、SDN的开发和商业化。的定义如下:

“软件定义网络(SDN)是一个新兴的体系结构是动态的,可控,成本有效,适应性强,在控制与数据转发和底层基础设施,直接和可编程的网络服务和应用程序”。

根据这个定义,SDN具有以下特点:(i)它将从底层数据平面(即网络控制。、交换机和路由器);(2)它允许控制飞机直接通过一个开放的接口程序,例如,OpenFlow [11,12];和(3)控制器,它使用一个网络(即。,SDN controller) to define the behavior and operation of the networking infrastructure. SDN can be an ideal prospective for the high-bandwidth, dynamic nature of network management. SDN provides the flexibility to change the network configuration at the software level, thus reducing the necessity of modification at the hardware level. SDN makes it easier to introduce and deploy new applications and services than the traditional hardware-operated networking architectures. It also ensures the QoS at any level of user requirement. Consequently, it will be an attracting architecture from the viewpoint of reconfiguring and redirecting complex networks for real-time management.

2.1.2。网络功能的虚拟化(NFV)

一个重要的观察SDN NFV [13]。SDN NFV互利,但它们并不是完全依赖对方。事实上,可以使用网络功能和不用SDN而虚拟化,反之亦然。SDN的补充,NFV能有效解耦网络功能和软件实现它们。因此,它可以解耦网络功能,例如,路由决策,从底层硬件设备如路由器和交换机,并集中在远程网络服务器或在云中OpenFlow等通过一个开放的接口。因此,整个网络体系结构可以为快速、高度灵活的自适应重构。

SDN的综合功能和NFV14比传统的基于硬件的网络]使sdn更有利。主要优点可以列举如下:成本最小化,通过设备整合降低能耗,减少处理时间,减少创新的典型的网络运营商周期,集中解耦网络配置的数据从网络控制平面,平面扩展的功能,硬件储蓄,云抽象,保证内容交付,物理和虚拟网络管理,等等。SDN的优点很好地解释了在15]。图1显示了一个比较传统的基于硬件的网络和SDN。此外,总结了SDN之间的差异和传统的基于硬件的网络表1。

2.2。SDN功能

SDN可以支持多个功能,因为它集中控制器和分离数据和控制飞机。SDN的功能及其层和飞机,在图所示2。SDN的一般功能如下。

可编程性。网络控制是直接可编程控制平面与转发或数据平面。SDN允许编程控制平面的功能使用不同的软件开发工具以及根据用户需求定制的控制网络。

集中管理的。SDN,控制器网络逻辑上集中,从而提供一个全面的网络出现的应用程序或用户作为一个逻辑设备。

灵活性。SDN为网络管理人员提供灵活性。网络管理人员可以管理、配置、安全、快速和优化网络参数通过动态、自动化SDN项目。这有助于控制器响应流量变化。控制器中运行软件,SDN提供的灵活性同步通过网络操作系统(NOS)方法在不同的物理或虚拟主机。

粒度。由于网络传播在不同协议层和数据流的水平是聚合,SDN控制交通流的特性和不同粒度对协议层和总体层面。这些可以改变从核心网络中单个连接局域网。

协议独立性。SDN也称为协议独立的关键特性。它可以帮助运行或控制各种网络协议和技术在不同SDN网络层。它还允许一个改变政策从旧到新技术和支持不同应用程序的不同的协议。

开放的基于标准的。而不是多个供应商的设备和协议,SDN控制器简化网络操作和设计基于控制器指令应用通过一个开放的标准。

动态控制能力。SDN有能力修改动态网络交通流。动态重新配置包括广域网络,数据中心网络,在恒定或连续运输的真实或虚拟机及其网络控制方案需要几分钟甚至几秒钟的变化。

2.3。SDN建筑5 g

ONF提出了SDN简单的高级体系结构。这个模型可以分为三个层次,即基础设施层、控制层和应用程序层,聚集在对方,如图2(b) (9]。这些三层下面描述。

的基础设施层主要由转发元素(例如,物理和虚拟交换机、路由器、无线接入点)组成的数据平面。这些设备主要是负责收集网络状态(i),将它们暂时存储在本地网络设备和存储的数据发送到网络控制器和管理(2)数据包根据提供的规则网络控制器或管理员。它们允许SDN架构执行分组交换和转发通过开放接口。

的控制层,也称为控制面,保持应用程序层和基础设施层之间的联系通过开放接口。三个通信接口允许控制器与其他层交互,即往南的界面相互作用的基础设施层,北向接口与应用程序进行交互层,和东/西行的接口与控制器组。其功能可能包括报告网络状态和进口包转发规则和以各种形式提供各种服务访问点。

的应用程序层设计主要是为了满足用户需求。它由最终用户使用网络服务的业务应用程序。SDN应用程序能够控制和开关设备的访问数据层通过接口控制飞机。SDN应用包括网络可视化、动态访问控制、安全、流动和迁移,云计算,和负载平衡(磅)。图3显示了SDN 5 g移动系统的总体体系结构。SDN层下面解释的细节。

2.3.1。基础设施层

底层基础设施层SDN由开关设备相互连接在一个物理网络进行通信。在SDN,这些转发设备通常表示为基本转发硬件或设备。这些设备连接无线,使用光纤,光电线,云网络,等等。他们保持与控制器连接通过一个开放的接口称为南行接口。在大多数sdn, OpenFlow用作开放南行接口。OpenFlow flow-oriented协议并抽象为流量控制开关和港口。

OpenFlow。OpenFlow协议由ONF [19开发SDN的解决方案)是一个基本元素,可以被视为一个令人鼓舞的考虑任何网络抽象。OpenFlow,第一个领导授权的通信接口连接转发和控制层SDN架构,允许转发平面的操纵和控制网络设备(如交换机和路由器)身体和几乎都。OpenFlow帮助SDN架构适应高带宽,用户应用程序的动态特性,调整网络不同的业务需求,有趣的是降低管理和维护的复杂性。图4(一)显示OpenFlow协议而的模型算法如图4 (b)。当一个新的流或数据包到达,一些查找方式起源于主查找表和总结在流表用一根火柴或错误根据指定的规则控制器。当数据包不承认如何处理不同的传入的数据包,默认信息数据包转发到控制器“发送到控制器”的任何无与伦比的条目。如果一个链接或端口改变触发,基于事件的消息被发送通过转发设备控制器。

一旦规则与流匹配规则,规则的计数器递增和行动基于一组规则开始执行。这可能导致数据包的转发,修改后的头字段特定端口或(i)下降的包和(2)报告包回控制器。总结一些最重要的特征数据的平面(20.]。然而,OpenFlow不是唯一可用为sdn南行接口。还有其他API的建议如转发和控制元件分离(部队)21];Open vSwitch数据库(OVSDB) (22];Protocol-oblivious转发(POF) [23,24];OpFlex [25];OpenState [26];修订OpenFlow库(ROFL) (27];硬件抽象层(HAL) [28,29日];和可编程的抽象数据通路(PAD) (30.]。

2.3.2。网络控制器或网络操作系统(NOS)

网络控制器,SDN控制器或NOS, SDN架构的核心。它位于网络设备和应用程序之间。它是基于操作系统计算。在[31日),控制器是软件抽象描述为控制网络系统的所有功能。它维护控制网络通过三个接口,即往南的接口(例如,OpenFlow),向北方的接口(例如,API)和东/西行的接口。南行接口抽象的功能可编程开关和连接到控制器。北向接口(32)允许高层政策或网络应用程序部署容易,将他们传输到号,而东/西行的接口维护组SDN控制器之间的通信。到目前为止,研究人员提出的许多SDN控制器方便控制器功能。例如,氮氧化物(33)是第一个公开OpenFlow控制器实现,可以运行在Windows、Linux、Mac OS,和其他平台;的扩展实现氮氧化物痘(34),这是一个真正的面向控制器;一个基于java调用控制器实现信标(35),而照明灯控制器是灯塔的扩展(36),等等。

的功能的SDN控制器可分为四类:(i)的一种高级语言SDN应用程序定义他们的网络运营策略;(2)规则更新过程安装规则生成的策略;(3)网络状态收集网络基础设施的信息收集过程;及(iv)网络状态同步流程建立一个全球网络视图使用网络状态收集的每个控制器。(1)SDN控制器的基本功能之一是应用规范转化为包转发规则。这个函数提出一个协议来解决应用程序层和控制层之间的通信。因此,必须实现一些高级语言(如c++、Java和Python)开发的应用程序之间的接口和控制器。(2)SDN控制器是负责生成包转发规则以及描述政策完全安装到相关设备的规则。与此同时,转发规则应与政策变化更新。此外,控制器应保持一致性的包转发使用原始的规则集/更新规则集或通过使用规则更新过程完成后更新。(3)SDN控制器积累网络状态提供整个网络的全局视图应用程序层。网络状态包括持续时间、包数,数据大小和流量带宽。一个有用的和普遍采用的方法网络统计数据收集是流量矩阵我37]。TM控制体积的流量数据,经过所有源和目的地在任何网络。(4)未经授权的集中控制器可能会降低控制器的控制性能。一般来说,这个是可以克服的,保持一致的所有控制器的全局视图。此外,SDN应用扮演了一个重要的部分在确保应用简单性和保证网络一致性。

2.3.3。应用程序层

如图3,应用程序层位于顶层的SDN架构。SDN应用与控制器通过北向接口实现一个明确的网络功能,以满足网络运营商的需求。他们请求网络服务或用户需求,然后操纵这些服务。虽然是一个定义良好的标准化南行OpenFlow等界面,没有标准的北向接口控制器和SDN应用程序之间的交互。因此,我们可以说,北向接口是一组软件定义的api,而不是一个协议。SDN应用程序可以提供一个全球网络视图与瞬时状态通过向北方的api。我们可以根据他们的相关分类SDN应用程序基本功能或域包括网络QoS,安全,交通工程(TE)和网络管理。然而,一些SDN应用程序可以为特定用例在给定的环境中开发的。

2.4。应用程序

SDN可以根据用户需求修改网络配置。来证明SDN架构的优势,在这个调查中,我们提出几个SDN应用程序。

无线和移动。在无线传感器网络中,SDN提供好处,如灵活性,优化资源配置,和更容易管理。SDN控制器允许传感器节点支持多个应用程序,因为他们可以灵活地设置任何新的政策或规则。在[38],SDN特设网络部署将抽象的概念应用到智能手机无线ad hoc网络。这个SDN-enabled移动基础设施已经实现的Android操作系统更安全、更容易修改和扩展。

负载平衡(磅)。磅是一个重要的技术网络资源管理控制数据流从不同的应用程序为了链接利用率保持在最低水平。此外,选择一个适当的链接是非常重要的增强服务功能,增加吞吐量,避免网络重载,减少成本,减少响应时间。在[39),一个OpenFlow-based负载平衡的解决方案。当使用SDN技术、负载均衡可以集成使用OpenFlow开关,从而避免需要一个单独的设备。此外,SDN允许负载均衡操作任何流粒度。

网络管理。据报道,超过60%的网络发生故障时由于人类配置(40错误和失败,以提供一个自动化的综合网络管理系统。SDN提供整个网络的抽象视图,使得网络管理更加灵活和自动化。在SDN,网络管理从一个集中控制器基于控制器流表和流规则的形式分布于整个网络通过其接口,确保一个更加灵活,细粒度的管理(41]。

网络安全。在传统网络中,防火墙或代理服务器是用来保护物理网络。SDN使用集中式架构来处理网络安全问题。SDN监督流动在整个网络和监控用户行为允许SDN结构检测和防止损害。如果检测到攻击,SDN控制器可以安装包转发规则在底层设备切换到成功阻止攻击进入和网络中的传播42]。的问题之一SDN攻击检测的高网络流量是流表并不足以支持高流量流。因此,在[43),一个解决方案的形式实时安全系统提出了。

多媒体和QoS。现有网络架构基于端到端数据传输,但不支持多媒体流量(如视频,视频会议,视频点播)虽然在实时传输的情况下,它需要高水平的效率和质量可容忍的延迟和错误率。根据思科,研究IP视频流量将从2014年的67%增加到2019年的80% (44]。SDN提供大的QoS,有效地选择优化的路径中所有可用的路径。在[45),提出改进或优化方法对提高端到端多媒体在SDN QoS。

监视和测量。控制应用程序需要监控的联系不断的延迟和带宽优化数据流配置。SDN允许网络执行特定的监控操作没有任何额外的硬件或其他管理费用因为SDN本质上收集整个网络来维持一个全球网络信息视图通过逻辑上集中控制器。

2.5。在5 g的挑战和未来的方向

手机网络技术在过去的十年里经历了爆炸性的发展。此外,移动设备的数量和数据流量正呈几何级数增长,因为网络应用程序扩展传统的基于硬件的实时通信的社交网络,电子商务和娱乐。然而,基于硬件的蜂窝系统依赖于不安全的和僵化的网络架构通常以一个典型的10年期为新一代的无线网络标准和部署。如今,大多数新兴移动网络系统是5克(46]。但思考[5克有一些挑战47]。特别是,5 g网络系统的要求是高数据率(针对1 Gbps到处都有经验的用户),超高容量应该是1000倍的容量/公里²、成本、大量的连接和E2E延迟应小于1毫秒跑。促进这些挑战目前的网络架构,最重要的需要是转变当前的设计架构为下一代无线网络。此外,NFV SDN的互补的概念提出了有效分离控制功能的硬件通过解耦的转发平面控制飞机。这些功能将确保所需的灵活性和适应性不断变化的蜂窝网络架构的介绍SDN 5 g的概念。

虽然我们的优点提出了SDN 5 g, SDN面临一些挑战。首先,安全是一个更有挑战性的任务,需要在SDN架构,因为到处都是可用的(我)体系结构及其控制器,应用程序、设备、通道与纯文本(TLS)和流程表,(2)连接资源,(iii)服务(保护可用性)和(iv)信息。此外,可靠的范围和平衡控制器还因为缺乏健壮和可靠的政策框架。框架政策应该非常简单的维护和实现,安全,和成本效益。一个集成的SDN NFV可以安全部署一个新的类别从转发平面解耦控制飞机或开关设备。除了安全、链接和控制器的可用性、可靠性、灵活性、控制器和应用程序兼容性是相当大的问题。一个集中控制器不是以最快的速度应该是虽然可以通过备份恢复本身流动检查(48]。

操作、维护和固定成本也部署5 g的另一个具有挑战性的课题。减少系统堵塞和维护费用会增加可用性尽管集成SDN和NFV可以减少费用。作为一个完全自动化的系统,一个集中控制器,SDN提供人类控制和减少错误免费和快速配置(48]。尽管存在这些挑战,一些剩余实现事务需要承认如流表及其大量的流条目,流编程和控制器编程水平,流量指示,和行动。

NFV SDN是独立和相辅相成的。但是他们可以提供一个开放的环境,创新和与新服务和基础设施可以很容易地集成和自动化控制网络资源。这种组合可以很容易地管理资源利用其集中控制器。包转发或处理由NFV,而控制器可以控制或更新流表根据各级用户或者应用程序的需求。这里,NFV负责创建或处理流程规则,和SDN负责管理的规则。集成SDN和NFV 5克将会是一个有前途的技术。

3所示。云计算

3.1。云计算5 g网络

5 g的主要特征包括高速、低延迟、高支持各种实时多媒体应用的能力。5克作为一个智能无线网络架构正在开发使用新车型如SDN或NFV多维大规模数据处理(49]。网络虚拟化是一个新的概念,可以为下一代创造一个巨大的挑战网络基于IP网络,互联网,无线技术。虚拟化之间创建连接的通信和计算域。面向服务的体系结构(SOA)的主要因素network-as-a-service (NaaS),这是通过网络和云计算的收敛性。网络虚拟化架构,SOA已经吸引了来自学术界与产业界的广泛兴趣。然而,一些与用户需求相关的问题的QoS和体验质量仍然存在。有越来越多的服务考虑云计算的核心骨干技术服务部署和网络实现由于可伸缩性和灵活性。未来的云服务是一个重要的技术,因为它可以减少成本为服务提供者和客户通过有效的资源配置。云计算成为一个重要的参考体系结构5 g网络由于高数据率、高流动性和集中管理服务。它可以没有直接安装消费者的系统操作。 Cloud computing has been considered increasingly by both the academia and the industry. Due to development of technology and business trend of mobile service, the number of mobile devices is increasing more and more. The world is switching to compact devices with limited computing power, cloud computing will be the future of consumer technology. To provide a common protocol of management and operation for cloud service deployment, a complete and precise standard architecture is required. The researches on cloud computing issues are being carried out based on many cloud computing projects. They are attempting to standardize solutions related to architecture, operation, authentication, service, and cooperation integration of 5G network. The general interface architecture of cloud computing from proposals is selected from Figure5。基于体系结构和网络功能,云计算的研究可以通过拓扑分类框架,架构和服务。

拓扑结构框架,“CloudAudit:自动化审计、断言、评估和保证”(50)于2010年正式启动。它提供了一个云计算服务架构基于开放、可扩展和安全接口和方法。云客户标准委员会(51)处理标准、安全性和互操作性问题。云存储项目(52]讨论了存储问题考虑采用云存储在云服务作为一个新的交付模型。云中的绿洲身份(IDCloud) [53)在开放标准适合身份部署、配置和管理云计算。OpenStack [54为私有云)提供了一个开源软件的API。“云计算互操作性论坛”(55),开放云联盟(56专注于云集成框架。世纪挑战集团(575 g)提出了一种新的框架,云计算通过增强传统的世纪挑战集团的架构在emotion-aware应用程序满足体验质量的要求。它有三个主要组件:移动终端,当地的薄云,遥远的云。提出系统可以支持最新的技术进步5 g的计算密集型情感计算、大数据分析、资源cognition-based emotion-aware反馈,动态交通荷载下的资源配置和优化。

服务架构,开放云框架如平台即服务(PaaS)和“基础架构即服务”(IaaS)提出了CloudFoundry [58]和DeltaCloud [52]。开放云计算接口(59云资源管理)提供的接口,包括计算、存储和带宽。云安全联盟(60)和分布式管理任务组(DMTF) [61年云计算安全)处理。开放数据中心联盟(62年)为云供应商开发使用模型与长期数据中心。提出的云计算架构(63年使用基于角色的结构。它包括六个主要演员:云消费者,云提供商,云开发者,云代理,云审计和云载体。演员们有他们自己的活动,要求,和责任。相关的云服务分为四个不同的组:IaaS, PaaS,软件即服务(SaaS),任何作为服务(XaaS)。

标准参考体系结构、标准加速度启动采用云计算(64年)和开放组织云工作组(60)的示例用例建立云计算标准。TM论坛云服务计划(65年)建议增加云计算方法采用不同的网络服务。CloudCommons [66年)评估云服务业务性能测量基于提供的一组服务指数(重度)。主要关注商业模型提出的体系结构、服务功能、服务使用者偏好,测量和满意度指数。可信云倡议(TCI)参考体系结构提出了云安全联盟(CSA)在2011年[67年]。TCI使用四个框架来定义其安全政体,即舍伍德业务安全体系结构(SABSA)、信息技术基础设施(ITIL),开放组织架构框架(TOGAF),和耶利哥。该建议的体系结构包括安全配置方法和支持工具,企业架构,业务计划和风险管理。业务需求是基于不同标准的控制矩阵、支付、身份验证、规划、设计和服务开发。的结构是复杂的实现和部署的观点,因为它结合了不同的框架,因此需要开发人员理解所有框架。云计算的标准,仍然是一个悬而未决的问题,因为不同的行业有不同的精确定义基于自己的架构(63年]。然而,国家标准和技术研究院(NIST) (68年)和IBM (69年)是两个典型的云计算架构,应用了所引用的行业和学术界。NIST介绍云计算体系结构的研究在2011年9月提出参考体系结构包括云计算的主要元素。建议的体系结构提供了类别的功能,活动,基于树结构和分类方法。它描述了技术功能的一般概念和商业模式。体系结构中的服务管理功能需要背景知识。体系结构应该有额外的解释和操作描述为nonbackground用户(63年]。IBM的研究小组提出的详细的建筑叫做云计算参考架构(CCRA),它是基于IBM云的客户的需求的产品和服务。经验和研究有关云服务应用于设计一个完整的云计算架构。与国家标准相比,IBM CCRA在经营和管理方面具有重要的优势。系统性能和可伸缩性是基于客户的云计算环境。另一个强项是支持系统。IBM提供了具体开发和管理工具,帮助客户部署和管理他们的云服务。

云计算在网络技术创建了一个新的范式的概念计算资源共享。它可以提供高灵活性,无处不在的按需访问成本效率,集中管理。云计算已经吸引了相当大的关注,并影响了ICT社区。现在,越来越多的重要的应用程序和服务支持云计算架构。云计算是一种很有前途的下一代网络架构。分布式的、动态的、资源管理和异构特征之间的主要区别是云计算和传统服务模型,在现有传统网络的架构不能适应新的功能。云计算中使用的资源有不同的特性。因此,与静态QoS索引策略,系统性能是无效的。

3.2。在5 g具有挑战性的问题和未来的发展方向

云计算为网络技术创建一个新范式的概念计算资源共享和分发。它可以提供高灵活性,无处不在的按需访问成本效率,集中管理。云计算已经从许多研究人员和组织引起了相当大的关注。随着云计算架构上重要贡献,已经影响了ICT社区。越来越多的重要的应用程序和服务,支持云计算架构。这将是有前途的下一代网络架构。与传统的网络和服务架构,云计算已经优势在分布式平台上,动态、异构资源管理的特点。随着半导体技术的发展和人类需求,传统网络体系结构显示了一些限制流动函数不能遵循新特性特别是静态QoS索引策略。

更高容量的优势和强大的可访问性,5克将一个增强技术与完整的随需应变的移动应用程序和服务。此外,它从其他服务,如社交网络的发展,可穿戴设备、物联网和云计算。传统的网络应用程序会更多的以人为中心的需求。QoS模型可以根据描述动态配置所需的资源介绍了QoS 5克通过三个模型:系列,平行,和混合70年]。云计算的服务架构通常分为三类:SaaS, IaaS, PaaS。云计算服务的分层结构如图6。SaaS应用程序包括Google Apps, Salesforce和微软Office 365。IaaS包括应用程序如亚马逊云形成,谷歌计算引擎,Rackspace的云。这个服务模型定义了服务器和存储的为用户服务。IaaS支持虚拟管理和存储的用户提供一个接口。PaaS包括应用程序(如Google App Engine,微软Azure, Amazon Elastic Beanstalk。平台即服务提供访问api、编程语言、中间件和框架,它可以根据用户的开发应用程序不需要安装或配置操作环境。面临最严峻的挑战之一,当使用PaaS确保兼容性,因为没有共同特征,API数据库类型的工具,软件体系结构在各种PaaS架构。

除了云计算服务的优势与传统网络体系结构,仍有某些挑战在云转移。图7显示了实现的考虑采用云计算的挑战调查毕马威[71年]。5 g网络,云计算的挑战问题被认为是安全和隐私,服务质量、访问时间和可访问性,数据访问控制和过渡到云上。安全和隐私问题,他们是最关心当移动数据到云服务提供商。尽管安全和隐私问题在大多数云架构通常是设计高可靠和熟练的模型,它必须显示一个完全安全的场景与不同层次和策略为客户的信任。其次,服务质量将被视为强烈之前从传统的云架构的网络体系结构。云客户需求保证业务的数据将是安全的和可用的和可靠的。云基础设施的性能可以受负载的影响,环境,用户数量和连接连接技术。应该有一些备份机制来保证数据访问。访问时间和可访问性的研究问题相关的基础设施云架构。数据访问控制问题,系统的可靠性上有一些问题,如备份策略,存储结构和安全的数据访问。 The transition from traditional network to cloud is important time of cloud customer. The first step in transitioning to the cloud is being able to identify the challenges and working conditions with cloud provider to navigate the barriers of cloud business model.

4所示。物联网(物联网)5 g

4.1。物联网定义

物联网是一个动态的网络连接的设备。这个想法是为了连接不仅东西还人任何时间,任何地点,任何事情和任何人,等等。物联网的定义已经跨越了传统网络的边界。国际电信联盟(ITU)已将物联网的概念72年如下定义:

”是一个全球信息社会的基础设施,使先进的服务互连(物理和虚拟)根据现有的和发展的可互操作的信息和通信技术”。

然而,物联网已经成为广受欢迎的在过去的十年里。尺寸和物联网的范围可以是任何东西,任何地方,任何时间,任何身体,等等。因此,标准化是要求建立事物之间的互操作性,它将整个世界变成一个地球村。标准化工作由不同的组织和机构解释如下。

4.2。标准化工作

标准控制任何系统在固定的规则和监管下运行。学科之间的互操作性的参考系统取决于标准。在世界范围内,许多标准化当局发起建立相关标准在过去的十年。然而,这些努力没有影响统一到一个标准的框架,因为物联网已经成为任何的仓库。列表不同的组织,机构,团体参与物联网标准化在桌子上2(73年]。列出一些有说服力的IoT-related由IEEE标准表3(74年]。

4.3。物联网体系结构

未来正在接近一个新的范式和大量的网络设备。5克的想法(超过4 g)是指网络改进的QoS,巨大的容量,增强数据速率,总的来说,一个可行的架构来维持上述特性。5 g网络的影响力的部分包括D2D沟通,可以被解释为物联网的概念。物联网由智能传感器的技术,射频识别,机器对机器(M2M)、IP通信系统等等。论文的这一部分侧重于不同的新兴的物联网架构适合下一代5 g网络。

物联网体系结构与互联网的进化演变。物联网发展的第一阶段通过计算机网络带来几个计算机间的通信。然而,万维网(WWW)于1991年推出连接全世界所有电脑(89年,90年]。进一步的技术进步连接的用户各种类型的电子设备与电脑在同样的平台通过连接到云网络(91年]。最后,物联网的概念构思来塑造世界通过连接一切。物联网的网络可以采用和连接任何东西任何人都可以想象92年]。

物联网的体系结构可以分为几种类型,因为它是绝对难以合并架构提出各种物联网应用到一个模型(93年]。分类的方案,以物联网体系结构如图8。一些作者提出three-layer-based简单的物联网架构组成应用程序层,网络层和感知层(94年,95年]。Middleware-based物联网架构包含更多的层,包括协调层在中间件层(96年,97年]。此外,感知层共享选项结合其他优势技术和访问层(98年,99年]。面向服务的体系结构(SOA)有不同的层次,与middleware-based架构。它有五层,即对象层,对象抽象层,服务层管理,服务组合层和应用程序层(One hundred.,101年]。然而,常见的物联网网络体系结构包括五个基本层次,即对象层,对象抽象层,服务管理层、应用层和管理层。

首先层对象层类似于感知层,体现物理设备,和一个物联网体系结构网络中可能包含不同类型的设备。下一个是对象抽象层,这是用于输送设备产生的数据(102年]。各种技术用于数据传输,例如,5 g网络使用射频识别、无线、蓝牙、超宽频、无线个域网。云计算技术,部署在这一层。然后,有一个服务管理层,它负责应用程序编程人员管理,需要确保与任何硬件平台的兼容性处理生成的数据。

的应用程序层提供客户服务要求。这一层包括智能城市等不同类型的服务(103年)、智能可穿戴设备(104年),智能车辆(105年),智能家居106年)、智能医疗(107年),和工业自动化108年]。

所生成的物联网应该应对新兴下一代5 g网络。物联网的基础设施已经异构设备的特点,资源受限,灵活的基础设施、动态网络,分布式网络,ultra-large-scale网络,大量的事件,自发的互动,位置识别,和情报109年]。

然而,下一代的想法5 g网络拥有物联网网络的特点。5 g的简化架构网络图所示9证明新兴的物联网体系结构可以处理它。假设5 g网络将在2020年500亿台设备连接到云。5 g网络将导致增加10 - 100 x数量的设备,10 - 100 x数据速率的增加,1000倍的数据量增加,设备电池寿命增加10倍,5倍减少延迟。5 g网络包含了一些重要的技术,如电台访问,米姆,移动性管理、干扰管理和大规模光谱实现兼容的物联网网络包括在美逖斯项目。与这些技术来处理不同的问题,提出了一些机制在美逖斯项目110年]。D2D通信是拟议的方法之一,可以帮助维持一个ultra-large-scale使用灵活的网络基础设施。然而,大规模的机器通信(MMC),另一个解决方案,是物联网的基础的连接大量的设备在不同智能技术。此外,移动网络(MN)超密度网络(UDN)和飞船稳定性极强,网络(URN)其他流动性管理提出了解决方案,干扰缓解、能力成就,等等。

几项研究对不同类型的服务物联网已经并正在进行。几个重要的架构支持技术的下一代5 g网络调查。M2M-based为认知无线电网络通信架构已经证明了物联网(111年- - - - - -113年]。M2M网络在物联网的体系结构如图10。基础设施层和应用程序层之间的关系是由网络层,维护主要是通信网络。基础架构层包括M2M设备和网关,在应用程序层包含用户管理界面,M2M服务器。

M2M服务器体系结构的核心,它集成了整个系统所需的服务,如交通管理、智能医疗系统,等等。然而,对象数据库(DB)也发送的用户信息保存在数据库的用户以手机短信的形式,电子邮件,视频,等等。M2M的IMS服务器连接到服务器,它位于网络层。GPRS服务器和网关是网络层的主要组成部分,帮助IMS服务器通过收集系统中车辆的位置。应用层和网络层通过互联网连接在一起,而基础架构层和网络层由网关或一些协议联系在一起。M2M设备更新M2M服务器通过网络层使用M2M设备的信息(即。、身体传感器,智能设备,其他设备)。用户界面提供给用户和管理用户数据的访问。网络层,包括WPAN / WLAN网络和物联网网关,连接用户界面和管理界面。管理界面监控用户数据,以行动为必要,并通知相应的身体的情况(114年- - - - - -116年]。

4.4。应用程序

物联网已经成为许多应用程序的源因其令人难以置信的潜力,引发了许多新的应用领域。它给我们的日常生活带来了革命性的改变。它连接一切,everyplace,每个人都不可分割框架,已多次萎缩负担多个相关系统。然而,物联网的应用是难以形容的,因为物联网可以导致几乎每一个部门。因此,物联网的影响已经超过了我们的社会和经济生活,已经进入了我们的个人生活。图11显示了大量的物联网应用的总结。注意,很可能大纲中的所有应用程序框架。下面我们描述一些有影响力的物联网应用。

智能家居。在国内自动化管理的理念和监测带来了个人生活的监督下物联网平台。家用电器可以控制从一个偏远的地方使用物联网技术(117年,118年]。此外,人机交互的智能家居环境是一个新的包含在物联网92年,119年,120年]。可穿戴设备可以帮助在人机交互和家庭监控(121年]。智能家居的环境可以有效地控制使用物联网的智能家居技术(106年]。

智能电网。发电厂的能源消耗和分布和网格可以控制通过连接物联网。通信技术在智能电网系统的使用建立一个用户和系统之间的联系,帮助紧急广播信息给客户,促进设备自动控制等(122年]。然而,智能电网是智能家居系统密切相关,可以帮助减少能源消耗的一个家(123年,124年]。

智能交通。物联网带来了智能城市的想法改善提供基本服务。车辆跟踪是一个物联网的应用前景,可以减少交通堵塞,提高安全、安排交通和智能车辆停车时间,发送信息到旅行者等等(125年- - - - - -127年]。云计算、物联网的催化剂,添加了很多智能管理和智能停车系统自动化128年]。

智能医疗。物联网发展智能医疗系统通过连接各种设备(129年]。智能医疗系统覆盖医疗记录(130年)、远程处方(131年],耐心观察[132年),紧急治疗(133年[],智能诊断16),等等。智能康复可以成为一个智能医疗系统的一部分来支持老年人和残疾人获得药物(134年]。

公共安全。安全是最重要的问题在一个智能城市。物联网对紧急报警系统、天气预报、灾害管理、和紧急疏散等(135年- - - - - -137年]。此外,智能算法和基于相机系统发展杰出的方式安全系统(138年]。

农业。农业包括种植、养殖、育种、动物饲养,它最近受到物联网的管辖范围139年]。动物农场的监控,跟踪,灌溉是农业物联网的主要方面140年,141年]。此外,喂养、疫苗、药物、饲养等物联网在农业领域的应用是至关重要的(142年]。

行业。行业的不同企业的集成带来了彻底的改变在这个领域143年]。自动监测系统对二氧化碳、有毒气体和其他气体可以在物联网的应用程序144年]。此外,RFID和无线传感器可以为自动化行业潜在的领域(145年]。

环境。物理环境可能与智能设备安排,家庭自动化,工业、交通和医疗可以连接到物理实体建立一个更美好的世界(146年]。灾难管理、天气预报和紧急报警服务的一些基本应用物联网(147年]。然而,绿色物联网技术的概念,建立了创造一个更聪明的环境(148年,149年]。

4.5。挑战和未来方向

4.5.1。挑战

物联网的定义已经5 g的挑战的重要性。物联网的关键特性如异质性、安全通信,系统协议等等对物联网开始不同的挑战。下面简要描述的一些关键挑战。

大规模存储。异质性的特性创造了一个巨大的数据存储需求。此外,各种类型的数据需要分类简化计算,数据生成,和处理,提高数据的存储大小的必要性。

计算。物联网面临的关键挑战之一,成为一个关键的问题,是计算。异构设备的集成和功能差异的设备以计算问题。物联网的体系结构需要一个可靠的、可伸缩的计算方法。

无处不在的协议设计。物联网的体系结构初始化一个共同平台设备与不同的工作机制。D2D通信、物联网的基本特征,产生一个挑战5 g的物联网连接异构设备建立一个普遍的协议。每个设备相互连接应保持一个共同的协议使计算过程简单和可扩展性的特点。

安全性和隐私。安全,隐私,已经变成了物联网面临的主要挑战。在物联网云计算是用于存储数据,安全已成为一个主要关心的虚拟存储。此外,缺乏个人隐私之间的大量设备使得问题更为重要,因为建立在物联网体系结构的每一层个人隐私需要计算能力约束(128年]。

可靠性。可靠性最近出现的重大关切。由于连接一切,可靠性在某些领域可以被定义为最严重的挑战。公共卫生应急操作等关键治疗疾病、智能交通和智能家居是这些类型的一些地区的物联网可靠性起着至关重要的作用。

性能。物联网的性能变化根据不同层的物联网的几个活动。特定的功能在物联网需要高度保证性能和QoS。交通流动,实时连接,和紧急服务是其中的一些,在物联网就职性能的挑战。

4.5.2。未来的方向

引入云计算、大数据,SDN等等在物联网领域已经初始化研究的一个新时代。物联网的标准化工作也对物联网的未来研究的影响。几个设备的集成方法的不同机制是未来研究的一个重要问题。一些系统架构提出了物联网体系结构可行,但所有的系统提出了在不同的平台上。这是一个关注的问题所有的系统如何工作在同一平台庞大的计算性能和能源效率。安全、隐私和可靠性是下一个候选人常见的平台。因此,大数据的集成架构,云计算,SDN物联网将是最重要的问题未来的研究方向。

然而,一些其他方面的物联网也可以未来研究方向的重要部分。智能系统物联网体系结构的实时数据收集和处理的重要研究方向之一。建立个人小社交网络工作不同的设备和组合这些网络创建一个单一平台物联网可能是另一个研究领域的未来发展方向。此外,可伸缩性、可靠性和灵活性是未来方向的一些其他问题。

5。5 g的移动接入网络

5.1。M2M机器对机器通信

传统蜂窝网络开发来支持高数据速率和可靠的通信。然而,M2M环境不同于蜂窝网络,因为低数据率和长延迟是可取的。M2M通信的基本目的是传输感知数据的小尺寸宽松的时间限制。以满足M2M通信的特点,有两个类别的无线接入技术(老鼠)根据频谱资源:手机物联网和小功率广域网络(LPWN)。移动物联网技术的分类如图12。

移动物联网涉及修改遗留手机网络适应物联网通信使用许可的乐队。第三代项目合作(3 gpp)标准化的长期进化机器对机器(LTE-M),优化物联网协议在LTE系统自发布12日(150年]。LTE-M重用LTE体育频道。LTE-M包括覆盖率提高,成本降低,提高电池寿命。此外,它能够合作在遗留LTE网络。然而,它有一个限制在满足所有需求的物联网通信,因为LTE系统的本质是不适合低数据率和远程通信。

因此,3 gpp目前正在研究和标准化窄带无线电接口称为窄带(NB)物联网。这种技术开始作为一个干净的国家标准来满足物联网环境的要求。NB-IoT重用LTE核心网络;因此,在市场上快速部署可能只有软件的修改。此外,NB-IoT支持各种操作模式包括带内、保护带、独立。NB-IoT只需要200 kHz的窄带载波频分多址(FDMA)上行和正交频分多址(OFDMA)在200000年的下行连接(88年]。

使用授权频谱的好处之一是能够部署新服务无论服务提供者是一个互联网服务提供商(ISP)。这些解决方案包括SIGFOX [151年)和长期(罗拉)[152年]。表4显示了物联网比较大鼠的传播范围、带宽、数据速率、电池寿命和可用性。在欧洲SIGFOX正在迅速增长。SIGFOX的主要目标是ultra-low-end有限的传感器系统吞吐量的要求(每1.6秒12字节帧,140每天传输)。SIGFOX使用100赫兹超窄频带和基本调制的二进制相移键控(BPSK)。它有一个独特的功能,所有数据从设备传输通过SIGFOX SIGFOX云网关和任何服务提供者可以使用SIGFOX开放访问数据的应用程序编程接口(API)。因此,所有通信服务高度依赖SIGFOX本身,因为这个架构。

劳拉是标准化的劳拉联盟自2015年以来。通信范围的10英里,低功耗,导致的最大电池寿命10年。罗拉网络体系结构使用通用频移键控(GFSK)或劳拉调制star-of-stars拓扑和劳拉网关、终端设备之间传递数据和核心网络。每个设备可以与两个或两个以上的网关建立多个连接。从SIGFOX的主要区别是,罗拉遵循开放罗拉的生态系统政策联盟。罗拉使用窄带125 kHz和传输与线性调频扩频50字节的有效载荷,这类似于CDMA。罗拉还提供自适应数据率(ADR)改善电源管理和数据速率同时通过动态调整数据速率和传输能力基于数据包出错率的分析结果,信噪比(信噪比)和接收信号强度指示(RSSI)。

5.2。设备间(D2D)通信

设备间(D2D)通信蜂窝网络是一种新兴技术,支持用户设备(UE)之间的直接沟通与很少或没有的帮助eNodeB或核心网络等基础设施。D2D通信提供了几个优势的频谱效率,电源管理,医保覆盖面的扩大,通过重用和能力改进广播资源,允许网络功能的设备。此外,D2D沟通使新服务,如公共安全服务、基于位置的商业与服务,流量卸载(153年]。由于这些好处,D2D通信被认为是关键技术之一。D2D通信可以分为三种类型基于干预从基础设施网络控制:自治D2D network-assisted D2D,和网络控制D2D。

在自治D2D,网络中的设备工作在一个完全分布式的方式相互沟通,建立联系。它类似于临时或点对点(P2P)网络。每个设备或集群头处理所有网络功能,类似于自组织网络。因此,这种模式适用于灾难网络或公共安全服务,因为设备可以交流没有任何基础设施。对于network-assisted D2D,基础设施支持一些网络功能包括连接管理、同步和安全。网络中的设备基本构造一个自组织网络和保留控制D2D沟通。基础设施协调网络节点来提高网络效率通过减少控制信令开销。在网络控制D2D,基础设施强烈控制着从无线电资源管理数据通信网络。当网络完全集中,所有D2D设备只允许数据通信。它靠近遗留细胞模式。

我们可以分类D2D通信类型为带内D2D和带外D2D,对于频谱资源(154年]。在带内通信中,细胞和D2D设备共享相同的谱带通过重用无线电资源(衬底)或使用专用资源(叠加)。这种类型的通信的优点是,基础设施可以有一个高级的控制细胞谱系,但有额外D2D通信干扰细胞交流,这需要一个额外的计算资源分配的过程,导致一些开销。在带外D2D沟通,与蜂窝网络(即不同的光谱。、工业、科学和医疗(ISM)乐队)使用;因此,之间没有干扰D2D和细胞通讯。由于这种特性,同时D2D和蜂窝网络通信不中断。然而D2D设备可能遭受其他网络实体访问ISM乐队,和QoS低相比,带内D2D由于无照乐队的性质,传播范围有限,和低数据率。

3 gpp标准活动开始释放12使D2D在LTE网络通信(155年]。D2D标准包括两个部分:设备发现和数据通信。设备发现的目的是找到其他周边设备在传输范围内进行交流。有两种类型的设备发现:1型和2型(2 a和2 b)。1型与non-UE-specific collision-based过程分配。因此,设备随机选择他们的无线电资源设备发现在每一个发现的时期。2型、网络计划发现信号传输问题。特别是,类型2 b使用semipersistent只分配无线资源控制——(RRC)与预定义的跳频连接问题。同样,有两种数据通信方式:模式1和模式2。在模式1的情况下,一个eNodeB分配数据资源问题。 In particular, in the in-coverage scenario, eNodeB follows the same resource allocation procedure as the cellular mode. In the case of mode 2, a UE assigns its resources from the preconfigured resource pool autonomously. Thus, UE can select and communicate even in out-coverage or partial-coverage scenarios.

5.3。V2X沟通

自动汽车的出现,高流量信息系统,和高度可靠的安全服务,导致车辆需要一个新的通信技术具有高可靠性、高数据率和低延迟。这种技术叫做vehicle-to-everything (V2X)通信,它包括vehicle-to-vehicle (V2V) vehicle-to-pedestrian (V2P)和vehicle-to-infrastructure (V2I)沟通156年]。D2D蜂窝网络通信是目前最合适的选择启用V2X沟通因为D2D提供短的端到端延迟和传输范围。当V2X交流是部署在蜂窝网络,网络部署成本可以减少和部署时间可以缩短通过重用遗留手机网络的基础设施18]。

使道路安全服务和自主驾驶,车辆需要交换一些信息。ETSI这些用例定义了消息类型:合作意识消息(凸轮)157年)和分散环境通知消息(连接)158年]。凸轮为期刊定义广播短信附近的车辆。这消息类型提供的存在,(即位置。、GPS信息)、标识符,和基本的状态。连接传输特定事件时如发生事故或异常情况发生警告邻居节点的事件。

V2X通信是目前自2015年以来,根据3 gpp标准化。SA1定义用例和服务需求,和SA2研究车载网络网络体系结构支持用例。跑在无线电资源管理来满足车载网络的要求。在美国,车载V2V安全服务系统需求在SAE标准J2945/1 [159年]。ETSI发布记录1合作智能安全服务消息集和释放2城市它的应用程序。

V2X沟通必须支持道路安全服务与高机动性。因此,它有非常严格的要求比其他通信技术使高度可靠的服务。在车载网络中,所有车辆节点高速移动。因此,当地的信息很快就变得毫无意义。此外,V2X沟通保证安全信息的传播和与邻国保持连接满足可靠性要求。车辆应尽快对事故做出反应。为此,超低的端到端延迟是必需的,和更快的工作周期需要沟通和设备发现。图13概述了带宽和延迟要求V2X沟通。

关键性能指标如下(18]:(我)E2E延迟:10 ~ 100毫秒(2)可靠性:10⁻⁵(3)定位精度:30厘米(iv)数据速率:10 ~ 40 Mbit / s

5.4。具有挑战性的问题和未来的发展方向在5 g移动接入网络

5.4.1之前。M2M通信

LTE标准最初是针对人与人之间(H2H)通信。M2M通信数据传输在移动物联网应该支持小不规则的时间间隔。当前为M2M通信电台的资源块太大。因此,新的无线资源管理方案需要满足这些需求的M2M通信。如果M2M机制与H2H共享无线资源块沟通,我们将不得不减少影响和干扰M2M通信H2H沟通。M2M设备之间的干扰管理也是一个休眠的担忧,由于大量的设备数量M2M网络。

M2M通信,成本效率最重要的因素是由于大量的设备部署在网络。高效的电源管理最大化电池寿命和网络操作也非常重要。网络容量应该足够处理大量的并发连接请求在一个广泛的覆盖范围。M2M通信应该有能力来管理不同的物联网服务的用例。同时,数据聚合和数据卸载的概念可以应用于M2M通信来提高能源效率和沟通。

5.4.2。D2D沟通

传统蜂窝网络应用D2D沟通时,我们需要管理D2D沟通造成的干扰最小化蜂窝网络的性能下降。小心地处理问题的随机移动网络和随机干扰管理的通道状态。一个功率控制机制主要是用来协调干涉D2D沟通。功率控制可以实现在一个集中的方式通过eNodeB或在一个分布式的方式每个问题。从根本上讲,一个集中的方法更有效率,因为所有的网络信息包括信噪比和信号的问题,但需要额外的控制和计算开销信息收集网络信息和适当地调整信号功率的问题。

最具挑战性的D2D通信干扰管理问题。没有有效的干扰管理D2D沟通不能与蜂窝网络共存。另一个问题是模式选择。例如,当网络允许D2D模式,问题是事件触发模式选择过程,使用什么样的参数,以及是否使用D2D。数据卸载需要进一步研究来增加网络容量和覆盖范围扩展继电器和电源管理。

5.4.3。V2X沟通

如前所述,细胞D2D V2X沟通可以使技术交流。然而,遗留D2D沟通无法满足的需求V2X通信由于其局限性。D2D交流碰撞在side-link传播风险。此外,有许多不合适的机制导致延迟太长V2X沟通,如长周期对设备发现,低效率的资源配置和链接适应,和缓慢的连接设置过程。

因此,还需要进一步的研究来对V2X应用D2D。最重要的问题是降低端到端延迟。Network-assisted广播和链接管理可以改善延迟性能的解决方案。遗留设备发现机制是车辆网络太慢了。因此,应该开发新的更快的设备发现机制。此外,新协议较低工作周期需要减少延迟和网络控制机制用于D2D通信优化减少控制信令开销和干扰。额外的研究问题是支持灵活的重传和先进的碰撞解决保证可靠的要求,构建一个健壮的网络连通性增加链接。

6。结论

期望未来的下一代移动系统或无线网络包括高速访问提供但不限于时间和位置。因此,NGN处理高数据速率、实时数据处理、集中的观点与最小延迟整个网络,更安全,更少的数据损失,减少错误率。任何技术的发展与高数据流量和高QoS的通用网络基础设施取决于集成新技术或新服务与现有的网络基础设施。在这个调查中,我们已经讨论了网络架构、服务框架,拓扑将发挥重要作用,以满足未来的需求5 g网络的网络基础设施。5克的要求将大规模物联网连接,虚拟经验和媒体,和实时通信。所以,5 g的架构将未来网络的灵活性和可扩展性,将最大化。因此,未来的网络将取决于云计算等新技术的结合,SDN NFV, E2E网络基础设施。此外,SDN NFV将确保动态数据的集成控制、集中式网络配置和适应新的服务和创新。我们所知,有前途的技术的调查5 g网络强调绝对知道有趣的尝试在网络上基于标准化状态的发展趋势。而且,SDN的有前途的架构和服务,云计算和物联网提供了。 However, the contents presented in this survey are the first step toward the potential architectures and implementation works for 5G network and are not the end picture. After all, the realization of future network for 5G needs a lot of efforts in the research laboratories, industries, and companies.

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究得到了MSIP(科技部、ICT和未来规划),韩国,在期(信息技术研究中心)支持程序(IITP - 2016 r2718 - 16 - 0004)监督的IITP(国家信息产业促进机构)。