关于5G无线网络中D2D通信的路由算法
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【摘要】 D2D通信作为5G Wi-Fi中一项关键技术一直备受关注，在D2D通信技术（终端直通）出现以前，已有蓝牙（短距离分双工）等类似通信技术出现，其与物联网中Machine to Machine概念类似，在一定距离范围内用户通信设备可直接进行信息交互。相较于其他不依赖基础网络的直接通信技术而言，D2D通信在5G Wi-Fi中具有更快的传输速度、更远的传输距离。因此，对5G Wi-Fi中D2D通信的路由算法进行适当分析具有非常重要的意义。
【关键词】 5G 无线网络 D2D 通信 路由 算法
一、5G无线网络中D2D通信概述
D2D通信又可称之为Device-to-Device Communication，其主要指在5G无线网络组成的分布式网络中两个对等用户节点间进行信息交互的方式。在D2D通信方式中每一用户节点均可发送、接收信号，同时其可以经自动路由，进行消息转发。
二、5G无线网络中D2D通信的路由算法
5G Wi-Fi中D2D通信的路由算法主要由资源分配算法（二分图）、路由辅助算法（NAR）组成，其具体应用如下：
2.1 5G Wi-Fi中D2D通信的资源分配算法
5G Wi-Fi中D2D通信的资源分配算法主要采用以迭代法为核心的二分图算法。其依据相关原蜂窝用户具体需求，将正交资源模块逐一划分，分配给原蜂窝用户。此时，若资源模块已存在对应所属原蜂窝用户，其每一用户设备均收到对路由有反应的RFEQ（请求分组）。利用FREQ信道信息收集功能，可以促使其对多路径路由进行筛选并确定资源分配路径，执行资源分配任务。同时为保证整体资源分配服务质量，需要执行二分图算法自身干扰效应约束功能。即首先构建一个两者关系映射模型，促使终端直通用户在任意一资源模块均可接收到信道受干扰信息。随后以用户干燥比后终端直通干扰程度下降至最低为目标，向基准站点发送信号。最后选定一个终端直通用户设备，要求其进行资源充分利用，实现资源复用后速率最佳。其余用戶则可不断重复信号发送→用户选定→资源充分利用过程，促使每一用户均可获得最佳网络资源。
2.2 5G Wi-Fi中D2D通信的路由辅助算法
（1）5G Wi-Fi中D2D通信路由辅助算法NAR主要针对部分基站因不可控因素导致的技术故障区域。利用一个活动基站，以贪婪的启发式方式。通过参数化阈值内最短路径、CQI（信道质量指标）为依据，对移动设备、基站间多跳路由进行定义。由于NAR算法中允许基站在小区内不同移动设备间进行路由管理，可以在保证资源利用率的同时，降低功率损耗。
（2）依据5G Wi-Fi特点，终端直通路由首先需要在小区内每一UE即终端用户设备接收到分组转发请求时，向基站请求一路由以便为终端直通提供多个转发分组。具体算法为：
①//provided that Gis a graph;
②DATE：G=（V，E），CQImin=13→//where N are the routes and P are the devices;
③RESULT：Gr=（N，P）。
（3）在RB（基站分配资源块）定义完毕后，对每一UE参与路由资源块进行重新定义，以保证全部设备资源块一致。即：
①//provided that Gis a graph;
②INPUT：v→v=RROUTE→while ① do
③if v=RROUTE then→//s=eNB，d=UE。
（4）在资源分配完毕后向请求的用户设备发送信息，并利用定义资源块进行数据转发，促使资源模块与转发分组设备一一对应。即：//SREQ is sent from s through e→Sreq（d，（child（），CQI（））→//d broadcast “Hello” with TTL=1。
（5）在每一个终端用户设备间直接进行信息交互。并发起终端用户设备关闭传输同时进行资源块释放。即：for nk do nk∈ch（s）nk+①→RreqRx（s）=off→endfor→allocateResources（）→end if→end while。
（6）在具体操作过程中，依据5G Wi-Fi中终端直通特殊性，在移动终端设备SREP（发送响应）前期，设备需要向全部相邻设备TTL（广播生命期）发送Hello-ms-g。在Hello消息发送完毕之后，接收至Hello消息后的每一UE（设备）均会返回其信道质量。同时基站即eNB从终端用户设备接收到用户执行终端直通请求阶段开始，运用Dijkstra算法，寻找基站、移动设备（eNB→eUE）间最短路径。随后请求分组SREQ，将通信发送至移动终端设备。以发送响应的方式，由子路、CQI将相关信息发送至基站。
三、总结
综上所述，在近几年发展进程中，海量智能终端设备与日俱增，与用户个性化需求相一致的新兴通信业务也呈现井喷趋势。这种情况下，为进一步增加网络容量，满足不同通信模式下终端用户要求，相关技术人员就需要从5G Wi-Fi模块入手。合理利用终端直通即D2D通信技术，保证无线频谱利用率得到有效提升。
参 考 文 献
[1]李鑫.5G无线网络中D2D通信的辅助路由算法[J].通信技术，2018，51（09）：2107-2110.
[2]梁艳慧.面向5G的D2D通信干扰抑制算法研究[D].兰州理工大学，2018.
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