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摘要：随着信息技术的发展，以及无线网络的普及，使得信息网络面临的需求也在不断增多。新时期，大规模的数据分发和有限的网络资源是通信技术面临的重大挑战，如何实现在大规模的数据分发下利用有限的信息资源对其进行准确可靠的输送，是当今信息时代首要解决的问题。同时将快速高效的直通通信技术用于传统的蜂窝网络体系中，在数据分发规模增大的背景下，如何实现技术的创新使用，是本文探讨的主要问题。
关键词：数据分布；蜂窝网络；直通通信技术；结合创新
引言：蜂窝直通通信技术是将直通通信技术即D2D技术应用在传统的蜂窝网络中的技术总称。直通通信技术可以在一定程度上避免传输信息路径的功率消耗，而是直接从输出端到接收端，其技术在保持高速率的同时还可以保证一定的传输质量。但是在数据分发规模日益增长的今天，分析D2D技术在蜂窝网络中的创新应用是必要的，对于通信网络的发展具有较大的参考价值。
直通通信技术概况
直通通信是相对于传统蜂窝通信而言，其因为不需要基站的中转，因此具有较高的使用价值。其可以实现设备到设备的直接通信，这些设备的类型具有多样化的特征，既可以是人与人之间通信的手机电话也可以是机器与机器之间进行通信的机器设备。
将蜂窝网络中引入D2D通信技术，可以在一定程度上降低基站所承受的负载，使得通信时延得到缩短。与蜂窝通信对比，可以发现，D2D通信仅占用50%的频谱资源，此外其还在一定程度上表现出减小传输功率，节约能耗的功能[1]。
下面通过蜂窝通信与直通通信的比较说明D2D通信的特点。如图1所示。
图1小区用户通信模式
假设一个通用的蜂窝网络，小区中央配有一个全向天线法人基站。该网络利用OFDM技术，将频谱资源换分为一系列相互正交的子载波分配给不同用户，利用正交资源的用户之间不会发生干扰。如图1所示，用户1和用户2以蜂窝模式通信，用户3和用户4一直通模式通信，网络中用户分为两类，一类是传统的蜂窝用户，它们之间要通过基站通信，不允许用户之间直接通信；另一类是D2D用户，彼此之间直接通信，也可以进行蜂窝通信，并且能够实现2种通信模式的切换。这就是两种通信方式在落实带用户身上所表现出的差异[2]。
现行D2D辅助蜂窝网络的发展状况
一个基本的直通通信蜂窝网络系统如图2所示。
图2直通通信辅助蜂窝系统示意图
如图所示，当直通通信引入到蜂窝网络中时会形成混合的蜂窝网络。其中主要包括两个层面和多种功能的相互结合。两个层面是宏蜂窝网络层和直通通信网络层，其各自的功能是前者为通信系统的基础，后者是在前者基础上实现其要表达的网络功能，即提供一种优化宏蜂窝网络容量和资源的网络形式。
在二者混合的基础上要想实现其功能的综合价值，就要选择一张适宜的通信控制方式。D2D通信的控制方式主要包括基站集中控制和基站铺筑控制两种。具体选择哪一种方式要结合宏蜂窝小区频率资源的利用情况，在某种意义上讲，这两种控制方式可以达到互补的效果，从而保证网络功能的实现[3]。
面向数据分发的蜂窝直通通信技术创新应用
保障资源分配的可靠性
保障资源分配的准确性以及可靠性，则要根据一定的随机几何理论对无线网络干扰建模。其中随机几何学的研究过程就是对其中的随机点的分析过程，将用户位置设置为一系列的的随机点，从而形成一具有一定参考依据的示意图，如图3所示。
图3蜂窝网络中基站与D2D用户位置服从PPP分布的示意图
PPP模型是泊松点过程模型的简称，其在随机点理论中占有重要的地位，同时其应用领域也十分广泛，具有一定的可参考性和可靠性。因此，将其用于无线网络中具有一定的合理性依据。
在分析完一定的几何理论以后，要进行直通通信网络干扰建模。建模过程中要满足一定的条件，例如在一定区域内共信道部署的D2D用户对，其平面位置要满足数为λ的齐次PPP，且节点位置要满足均匀独立的基本特征。选择一个可以作为参考的发射机，由怕拉姆定理实现对整个泊松点过程的移动，得到的模型是基于网络无穷大，参考接收机受到的干扰代表所有选取的网络节点的平均性能等假设。其具体的模型如图4所示[4]。
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图4典型接收机示意图
以上通过PPP理论对D2D网络建模的过程，可以在一定程度上作为网络干扰因素的参考依据，其次对于干扰管理以及功率控制机制的完善提供了支持。对D2D通信网络干扰因素的分析以及控制是实现面向大规模数据分发情况下依然能够保证信号传输有效性的基础，因此具有重要的分析价值。
基于不同用户Qos保证的资源分配机制
鉴于蜂窝直通通信技术在不同的正角频率划分场景下，其对于用户的不同需求的敏感度不高，为使得二者形成的混合网络层得到最大容量的优化，通过研究D2D用户的频谱分配比例以及共信道部署的最大用户度，得到一定的资源分配机制，从而使其在面对数据分发的背景下，保证其应用的顺利发展。
在正交频率划分下的干扰场景可以通过图5表示。
图5正交频率划分下的干扰场景
通过分析其场景，可以建立一定的优化问题方案。要以最大化网络的吞吐量为目标，找到子信道分配矩阵，并形成一定的约束条件作为优化问题的基础。其中最优化问题模型的建立基础要通过NP-hard来实现。由于优化问题模型的建立需要依靠一系列复杂的理论和高难度数值计算，因此在本文中不做深入讨论。
资源的优化是需要通过建立一定的保障资源型的分配算法，其包括基于Qos保障的子载波非配算法，其主要包括两个步骤，一是蜂窝用户信道分配算法，二是D2D用户信道分配算法，在计算的过程中初始化一系列的数据。
面向大规模的数据分发，直通通信技术在于蜂窝网络深度融合过程中要注意混合网络的创新应用，寻求D2D辅助蜂窝网络技术的优化发展，寻找到适合于数据分发特征下的通信技术模式，保证数据分发传输的有效性和可靠性。
结论：综上所述，基于数据分发规模日益扩大的现状，依靠直通通信技术单独的力量是无法实现数据的输送目标的。只有结合时代的发展，和不断衍生出的新型技术，完善D2D辅助蜂窝网络通信技术的各项配置，保证信息的承载容量，使其资源得到有效管理和配置。
参考文献：
[1]刘雯雯.蜂窝终端直通混合网络中动态频谱高效利用技术研究[D].北京邮电大学,2014.
[2]陈楠楠.D2D网络中基于簇的资源调度与协作通信技术研究[D].北京邮电大学,2015.
[3]付博方.D2D多播通信场景下的中继选择与数据分发机制研究[D].北京邮电大学,2015.
[4]曾文英.面向移动环境的数据存储管理方法关键技术研究[D].华南理工大学,2011.