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Una encuesta sobre la Comunicación de dispositivo a dispositivo en Redes Celulares Arash Asadi, Student Miembro, IEEE, Qing Wang, Student Miembro, IEEE, y Vincenzo Mancuso, Miembro, IEEE Resumen-dispositivo a dispositivo (D2D) comunicaciones fue inicialmente propuesto en redes celulares como un nuevo paradigma para la mejora rendimiento de la red. La aparición de nuevas aplicaciones tales como distribución de contenidos y reconoce la ubicación publicidad introducido nuevos casos de usuarios de comunicaciones D2D en redes celulares. La estudios iniciales mostraron que las comunicaciones D2D tiene ventajas tales como una mayor eficiencia espectral y comunicación reducida demora. Sin embargo, este modo de comunicación introduce complicaciones en cuanto a los gastos generales de control de la interferencia y protocolos que siguen siendo los problemas de investigación abiertas. La viabilidad de las comunicaciones D2D en Long-Term Evolution avanzada está siendo estudiada por cuerpos academia, la industria y de normalización. Hasta la fecha, son más de 100 artículos disponibles en comunicaciones D2D en redes celulares, pero no hay una encuesta en este campo. En esto papel, ofrecemos una taxonomía basada en la comunicación D2D espectro y revisar la literatura disponible ampliamente bajo la taxonomía propuesta. Además, ofrecemos nuevos conocimientos sobre la sobre-explorada y áreas que nos llevan a identificar explorado problemas de investigación abiertos de comunicaciones D2D en celular redes. Índice Términos-dispositivo a dispositivo de comunicaciones, redes celulares, LTE, LTE-A. I. INTRODUCCIÓN COMO operadores de telecomunicaciones están luchando para adaptarse a la demanda existente de los usuarios móviles, los nuevos datos intensivos aplicaciones están emergiendo en las rutinas diarias de los usuarios móviles (por ejemplo, servicios de proximidad consciente). Por otra parte, las tecnologías celulares 4G (WiMAX [1] y LTE-A [2]), que tienen extremadamente física eficiente y rendimiento capa MAC, todavía se están quedando detrás de la demanda de datos en pleno auge de los usuarios móviles. Por lo tanto, los investigadores están buscando nuevos paradigmas para revolucionan los métodos tradicionales de comunicación de las redes celulares. De dispositivo a dispositivo (D2D) la comunicación es uno de tales paradigmas que parece ser un componente prometedor en el próximo

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Page 1: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

Una encuesta sobre la Comunicación de dispositivo a dispositivo

en Redes Celulares

Arash Asadi, Student Miembro, IEEE, Qing Wang, Student Miembro, IEEE, y Vincenzo Mancuso,

Miembro, IEEE

Resumen-dispositivo a dispositivo (D2D) comunicaciones fue inicialmente

propuesto en redes celulares como un nuevo paradigma para la mejora

rendimiento de la red. La aparición de nuevas aplicaciones tales como

distribución de contenidos y reconoce la ubicación publicidad introducido

nuevos casos de usuarios de comunicaciones D2D en redes celulares. La

estudios iniciales mostraron que las comunicaciones D2D tiene ventajas

tales como una mayor eficiencia espectral y comunicación reducida

demora. Sin embargo, este modo de comunicación introduce complicaciones

en cuanto a los gastos generales de control de la interferencia y protocolos que

siguen siendo los problemas de investigación abiertas. La viabilidad de las comunicaciones D2D

en Long-Term Evolution avanzada está siendo estudiada por

cuerpos academia, la industria y de normalización. Hasta la fecha,

son más de 100 artículos disponibles en comunicaciones D2D en

redes celulares, pero no hay una encuesta en este campo. En esto

papel, ofrecemos una taxonomía basada en la comunicación D2D

espectro y revisar la literatura disponible ampliamente bajo

la taxonomía propuesta. Además, ofrecemos nuevos conocimientos sobre

la sobre-explorada y áreas que nos llevan a identificar explorado

problemas de investigación abiertos de comunicaciones D2D en celular

redes.

Índice Términos-dispositivo a dispositivo de comunicaciones, redes celulares,

LTE, LTE-A.

I. INTRODUCCIÓN

COMO operadores de telecomunicaciones están luchando para adaptarse a la

demanda existente de los usuarios móviles, los nuevos datos intensivos

aplicaciones están emergiendo en las rutinas diarias de los usuarios móviles

(por ejemplo, servicios de proximidad consciente). Por otra parte, las tecnologías celulares 4G

(WiMAX [1] y LTE-A [2]), que tienen extremadamente

física eficiente y rendimiento capa MAC, todavía se están quedando

detrás de la demanda de datos en pleno auge de los usuarios móviles. Por lo tanto,

los investigadores están buscando nuevos paradigmas para revolucionan

los métodos tradicionales de comunicación de las redes celulares.

De dispositivo a dispositivo (D2D) la comunicación es uno de tales

paradigmas que parece ser un componente prometedor en el próximo

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tecnologías celulares generación.

D2D comunicación en redes celulares se define como directo

la comunicación entre dos usuarios móviles sin atravesar

la estación base (BS) o red de núcleo. Comunicación D2D

es generalmente no transparente a la red celular y puede

Fig. 1. representativos casos de uso de comunicaciones D2D en celular

redes.

ocurrir en el espectro celular (es decir, dentro de banda) o sin licencia

espectro (es decir, fuera de banda). En una red celular tradicional, todo

comunicaciones deben pasar por el BS, aunque tanto la comunicación

las partes están en el rango de comunicación D2D. Este

la arquitectura se adapta a los servicios móviles de velocidad de datos baja convencional

tales como llamada de voz y mensajes de texto en el que los usuarios no son

por lo general lo suficientemente cerca para tener una comunicación directa. Sin embargo,

usuarios móviles en redes celulares de hoy en día utilizan alta velocidad de datos

servicios (por ejemplo, compartir videos, juegos, proximidad-conscientes sociales

la creación de redes) en la que potencialmente podrían estar en el rango de directa

comunicaciones (es decir, D2D). Por lo tanto, las comunicaciones D2D

en tales escenarios pueden altamente incrementar la eficiencia espectral de

la red. Sin embargo, las ventajas de las comunicaciones D2D

no sólo se limitan a la eficiencia espectral mejorada. En

Además de mejorar la eficiencia, comunicaciones D2D espectrales

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puede mejorar potencialmente el rendimiento, la eficiencia energética, la demora,

y la equidad.

En el mundo académico, la comunicación D2D fue propuesto por primera vez en [3]

para habilitar relés de multisalto en redes celulares. Más tarde las obras

en [4] - [8] investigó el potencial de las comunicaciones para D2D

mejora de la eficiencia espectral de las redes celulares. Poco después,

otros casos de uso potencial D2D se introdujeron en la literatura

tales como la multidifusión [9], [10], la comunicación peer-to-peer

[11], la difusión de vídeo [5], [12] - Máquina-a-[14],

(M2M) [15], la descarga celular [16], y así sucesivamente.

Los casos de uso más popular de comunicaciones D2D se muestran

en la Fig. 1. El primer intento de implementar la comunicación D2D

en una red celular fue hecho por FlashLinq de Qualcomm

[17] que es un MAC / PHY arquitectura de red para las comunicaciones D2D

underlaying redes celulares. FlashLinq toma

aprovechar las tecnologías OFDM / OFDMA y distribuido

Fig. 2. Representación esquemática de dentro de banda de superposición, en banda arpillera, y

D2D fuera de banda.

la programación para crear un método eficiente para la sincronización de temporización,

descubrimiento de pares, y la gestión de enlace en D2D habilitado celular

redes. Además de la academia y de las telecomunicaciones

empresas, 3GPP también está investigando las comunicaciones D2D

como servicios de proximidad (prosa). En particular, la viabilidad de

Prosa y sus casos de uso de LTE se estudian en [18] y el

mejoras arquitectónicas necesarias para dar cabida a este tipo de casos de uso

se investigan en [19]. Actualmente, la prosa se supone que

incluirse en 3GPP Release 12 como una red de seguridad pública

función con el foco en uno a muchos comunicaciones [19]. Una breve

visión general de las actividades de normalización y de los fundamentos de la

3GPP prosa se puede encontrar en [20].

La mayoría de la literatura sobre las comunicaciones D2D propone

utilizar el espectro celular tanto D2D y celular

comunicaciones (es decir, subyacía D2D dentro de banda). Estas obras

suele estudiar el problema de la reducción de la interferencia entre el

D2D y la comunicación celular [8], [21] - [28]. A fin de que

evitar el problema de interferencia antes mencionada, algunos proponen

dedicar parte de los recursos únicamente a las comunicaciones celulares D2D

(Es decir, superponer D2D dentro de banda). En este caso, la asignación de recursos

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gana suma importancia para que los recursos sean dedicados celulares

No en vano [29]. Otros investigadores proponen adoptar fuera de banda

en lugar de comunicaciones D2D dentro de banda en las redes celulares

de modo que el espectro celular precioso ser no afectada por D2D

comunicaciones. En las comunicaciones fuera de banda, la coordinación

entre las interfaces de radio está controlado ya sea por la BS (es decir,

controlada) o los propios usuarios (es decir, autónomo). Fuera de banda

Comunicación D2D enfrenta algunos desafíos en la coordinación

la comunicación a través de dos bandas diferentes, porque por lo general

Comunicación D2D sucede en una interfaz segundo radio (por ejemplo,

WiFi directa [30] y Bluetooth [31]). Los estudios sobre fuera de banda

D2D investigar temas como el consumo de energía [32] - [36]

e inter-tecnología de diseño arquitectónico. Fig. 2 gráficamente

representa la diferencia entre dentro de banda subyacente, en banda de superposición,

y fuera de banda de comunicaciones.

A. Temas relacionados

Puesto que la comunicación D2D es un nuevo tema de tendencia en el celular

redes, no hay encuestas disponibles en el tema. Sin embargo,

desde una perspectiva arquitectónica, comunicaciones D2D

puede ser similar a las redes móviles Ad-hoc (MANET) y

Redes de Radio Cognitivas (CRN). Sin embargo, hay algunos

diferencias clave entre estas arquitecturas que no pueden ser ignorados.

Aunque no existe un estándar para las comunicaciones D2D,

Se espera que las comunicaciones D2D en red celular para ser

supervisado / controlado por una entidad central [por ejemplo, evolucionado Nodo B

(ENB)]. D2D usuarios pueden actuar de forma autónoma sólo cuando el

infraestructura celular no está disponible. La participación de la

red celular en el plano de control es la diferencia clave

entre D2D y Manet y CRN. La disponibilidad de

una supervisión / gestión de la entidad central de comunicaciones D2D

resuelve muchos desafíos existentes de Manet y CRN

como la detección de espacio blanco, prevención de colisiones, y la sincronización.

Por otra parte, se utiliza principalmente la comunicación D2D

para las comunicaciones hop individuales, por lo tanto, no hereda la

multihop problema de enrutamiento de la MANET. Una amplia encuesta

el espectro algoritmos de detección para aplicaciones de radio cognitiva

y los protocolos de encaminamiento para MANET se pueden encontrar

en [37] y [38], respectivamente. Comunicación M2M [39] -

[41] es otra arquitectura que podrían beneficiarse de D2D similar

esquemas. M2M es la comunicación de datos entre máquinas

que no necesita necesariamente la interacción humana. Aunque

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M2M, de manera similar a D2D, se centra en el intercambio de datos entre

(Numerosos) nodos o entre nodos y la infraestructura, lo hace

no tienen ningún requisito sobre las distancias entre los nodos.

Así, M2M es orientado a la aplicación y la independiente de la tecnología

mientras D2D apunta a servicios de conectividad de proximidad y es

dependiente de la tecnología.

B. Contribuciones y Organización de la Encuesta

En este trabajo, ofrecemos una extensa revisión de disponibles

literatura sobre comunicaciones D2D, que es el primero de su

tipo. Además, ofrecemos nuevas perspectivas a las obras existentes

que nos llevan a las cuestiones abiertas insuficientemente explorado. En la Sección II,

categorizamos la literatura disponible sobre la base de nuestra propuesta

taxonomía. En las secciones III y IV, se revisan los trabajos utilizando

D2D en banda. Los trabajos que proponen utilizar fuera de banda D2D se encuestaron

en la Sección V. Después de revisar la literatura disponible,

discutir las propuestas de protocolo del estado de la técnica y proporcionar una

visión general de los servicios de la prosa 3GPP en la Sección VI. En la sección VII,

proporcionamos una discusión sobre los supuestos comunes de los encuestados

literatura, las ventajas y desventajas de diferentes

enfoques, la madurez del campo, y su aparición en el

sistemas del mundo real. Además, esta sección arroja luz sobre la

cuestiones abiertas y líneas de investigación posibles en las comunicaciones D2D.

Finalmente, llegamos a la conclusión del documento en la Sección VIII.

II. TAXONOMÍA

En esta sección, categorizamos la literatura disponible sobre D2D

la comunicación en redes celulares basadas en el espectro en

que la comunicación se produce D2D. En la siguiente subsección

proporcionamos una definición formal para cada categoría y subcategoría.

A continuación, ofrecemos una visión general de las ventajas

y desventajas de cada método D2D.

D2D en banda: La literatura en esta categoría, que contiene

la mayoría de los trabajos disponibles, propone utilizar el celular

espectro tanto para D2D y enlaces celulares. La motivación

por escoger dentro de banda de comunicación suele ser el alto control

por celular espectro (es decir, con licencia). Algunos investigadores (ver,

por ejemplo, [6], [42]) consideran que la injerencia en el unlicense

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Fig. 3. Clasificación de comunicación de dispositivo a dispositivo.

espectro es incontrolable que impone limitaciones para QoS

aprovisionamiento. La comunicación en banda puede dividirse

en arpillera y superposición categorías. En la comunicación D2D arpillera,

comunicaciones celulares y D2D comparten la misma radio

recursos. En contraste, enlaces D2D en la comunicación de superposición

se dan los recursos celulares reservados. Banda D2D puede mejorar

la eficiencia del espectro de las redes celulares mediante la reutilización de espectro

recursos (es decir, de base) o la asignación dedicada celular

recursos a los usuarios D2D que acomoda la conexión directa

entre el transmisor y el receptor (es decir, superposición). La

desventaja fundamental de D2D en banda es la interferencia causada por

Usuarios D2D a las comunicaciones celulares y viceversa. Este

interferencia puede ser mitigado mediante la introducción de alta complejidad

métodos de asignación de recursos, que aumentan el cómputo

sobrecarga de los usuarios BS o D2D.

Fuera de banda D2D: Aquí, los enlaces D2D explotan espectro sin licencia.

La motivación detrás del uso de la comunicación fuera de banda D2D

es eliminar el problema de interferencia entre D2D

y enlace celular. El uso de espectro sin licencia requiere un extra

interfaz y generalmente adopta otras tecnologías inalámbricas tales

como WiFi directa [30], ZigBee [43] o Bluetooth [31]. Algunos de

el trabajo sobre D2D fuera de banda (véase, por ejemplo, [12], [13], [32], [33])

sugerir a dar el control de la segunda interfaz / tecnología

a la red celular (es decir, controlada). En contraste, otros

(Ver, por ejemplo, [36]) proponen mantener las comunicaciones celulares controlados

y dejar las comunicaciones D2D a los usuarios (es decir,

autónoma). Fuera de banda D2D utiliza el espectro sin licencia que

hace que el problema de interferencia entre D2D y usuarios de celulares

irrelevante. Por otra parte, fuera de banda D2D pueden sufrir de

la naturaleza incontrolada de espectro sin licencia. Debería ser

señaló que sólo los dispositivos celulares con dos interfaces inalámbricas

(Por ejemplo, LTE y Wi-Fi) se pueden usar fuera de banda D2D, y por lo tanto los usuarios

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pueden

tener D2D simultánea y las comunicaciones celulares.

Fig. 3 ilustra la taxonomía introducido para las comunicaciones D2D

en las redes celulares. En las secciones siguientes,

revisión de la literatura relacionada con la base de esta taxonomía.

III. Subyacente INBAND D2D

Los primeros trabajos sobre D2D en redes celulares proponen reutilizar

espectro celular para las comunicaciones D2D. Hasta la fecha, la mayoría

de la literatura disponible también se dedica a inband D2D,

especialmente comunicaciones D2D underlaying redes celulares.

En esta sección, se revisan los trabajos que emplean subyacente

D2D para mejorar el rendimiento de las redes celulares, en términos

de la eficiencia del espectro, la eficiencia energética, la cobertura celular, y

otros objetivos de rendimiento.

A. Espectro Eficiencia

Mediante la explotación de la diversidad espacial, underlaying D2D en banda

es capaz de aumentar la eficiencia del espectro celular. Esto puede

ser hecho por la gestión de interferencias adecuado, selección de modo, 1

la asignación de recursos y mediante el uso de codificación de red.

La interferencia entre las comunicaciones celulares y D2D

es el tema más importante en las comunicaciones D2D subyacente.

Buenas algoritmos de gestión de interferencias pueden aumentar

la capacidad del sistema y han atraído mucha atención [4],

[8], [23], [26], [27], [44], [45]. Los autores de [4] proponen

utilizar los recursos de enlace ascendente celulares para comunicaciones D2D. Desde

la reutilización de recursos de enlace ascendente para los usuarios D2D puede causar

interferencia

para transmisiones de enlace ascendente celulares a la BS, los usuarios D2D

la potencia recibida de las señales de control de enlace descendente para estimar la

pérdida de propagación entre el transmisor D2D y la BS. Esto ayuda a la

Usuarios D2D para mantener la potencia de emisión por debajo de un umbral

para evitar la interferencia de alta a los usuarios de celulares. Si el requerido

potencia de transmisión para un enlace D2D es mayor que el mínimo

umbral de interferencia, no se permite la transmisión D2D.

Los autores también proponen utilizar el enrutamiento de origen dinámico [46]

algoritmo para enrutamiento entre los usuarios D2D en el caso de multi-hop

comunicaciones. Las simulaciones muestran que la probabilidad de tener

D2D vincula aumenta con fuerte componente de pérdida de propagación. Este

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es debido a que el fuerte es la pérdida del recorrido, más débil es la interferencia

causada por la transmisión D2D en la BS. En [8], los autores

también estudiar la interferencia de enlace ascendente entre D2D y celular

usuarios y proponer dos mecanismos para evitar la interferencia de

usuarios de celulares a los usuarios D2D y viceversa. A fin de reducir

la interferencia de los usuarios de celulares a las comunicaciones D2D,

D2D usuarios leen la información de asignación de recursos del bloque

el canal de control. Por lo tanto, se puede evitar el uso de los recursos

bloques que son utilizados por los usuarios celulares en las proximidades. La

autores proponen para transmitir la interferencia que se espera de

Comunicación D2D en un bloque de recursos celular a todos D2D

usuarios. Por lo tanto, los usuarios D2D pueden ajustar su potencia de transmisión

y la selección de bloque de recursos de manera que la interferencia

de comunicación D2D para transmisión de enlace ascendente es inferior a la

umbral tolerable. Los autores muestran a través de la simulación de que la

mecanismos propuestos mejoran el rendimiento del sistema en un 41% 0.2

Zhang et al. [25] proponen una asignación de recursos basado en la gráfica

método para redes celulares con comunicaciones D2D arpillera.

Ellos matemáticamente formular la asignación óptima de recursos

como un problema no lineal que es NP-duro. Los autores

proponer un enfoque basado en la gráfica que representa subóptima

para la interferencia y la capacidad de la red. En su propuesta

gráfica, cada vértice representa un enlace (D2D o celular) y cada

borde que conecta dos vértices muestra la posible interferencia

entre los dos enlaces. Los resultados de simulación muestran que la

1En general, la selección del modo consiste en elegir entre el modo celular (es decir,

la BS se utiliza como un relé) y el modo D2D (es decir, el tráfico se transmite directamente

para el receptor).

2Nota que las mejoras de rendimiento numéricos reportados en este artículo pueden tener

ha obtenido bajo diferentes configuraciones de simulación / experimento que son

específicos

a la obra citada.

enfoque basado en el gráfico que realiza cerca del rendimiento óptimo

asignación de recursos.

En [23], un nuevo esquema de cancelación de interferencia está diseñado

basado en la ubicación de los usuarios. Los autores proponen asignar

un canal de control dedicado para los usuarios D2D. Usuarios de celulares escuchan

a este canal y medir la SINR. Si la SINR es mayor

que un umbral predefinido, se envía un informe a la eNB.

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En consecuencia, el eNB deja de programación de los usuarios celulares en el

bloques de recursos que actualmente están ocupadas por usuarios D2D. La

eNB también envía información de difusión sobre la ubicación del

los usuarios y sus bloques de recursos asignados. Por lo tanto, los usuarios D2D

puede evitar el uso de bloques de recursos que interfieren con celular

usuarios. Resultados de la simulación muestran que la cancelación de interferencia

esquema puede aumentar el rendimiento promedio del sistema de hasta 374%

en comparación con el escenario sin cancelación de interferencia.

Janis et al. abordar una solución similar en [26], donde el D2D

los usuarios también miden la potencia de la señal de los usuarios de celulares e informan

la BS de estos valores. La BS entonces Evita la asignación de la misma

ranura de tiempo de frecuencia para los usuarios de celulares y D2D que tienen

fuerte interferencia entre sí, que es diferente de

[23]. El esquema propuesto [26] minimiza al máximo

recibió el poder en pares D2D de usuarios celulares. Los autores

primer espectáculo a través de los resultados numéricos que D2D comunicaciones con

la asignación de recursos al azar puede aumentar la capacidad de la célula media

más de un sistema celular convencional por 230%. A continuación, se

demostrar que su asignación de recursos-interferencia consciente propuesto

esquema alcanza un 30% mayor ganancia de capacidad que el azar

estrategia de asignación de recursos.

El trabajo en [27] propone una nueva gestión de interferencias

en el que la interferencia no se controla limitando D2D

potencia de transmisión como en la interferencia D2D convencional

mecanismos de gestión. El esquema propuesto define un

interferencia área limitada en la que no hay usuarios celulares pueden ocupar

los mismos recursos que el par D2D. Por lo tanto, la interferencia

entre el par D2D y los usuarios celulares se evita.

La desventaja de este enfoque es la reducción de la diversidad multi-usuario

porque la separación física limita la programación

alternativas para el BS. Sin embargo, las simulaciones numéricas demuestran

que la pérdida de capacidad debido a la reducción de la diversidad multi-usuario es

insignificante en comparación con la ganancia lograda por su propuesta. En

De hecho, esta propuesta supone una ganancia de 129% con respecto convencional

esquemas de gestión de interferencia. Un método similar es también

considerada en [44], donde se forman zonas de interferencia limitada

de acuerdo con la cantidad de interferencia tolerable y mínimo

Requisitos SINR para la transmisión exitosa. La propuesta

esquema consiste en: (i) la definición de las zonas de interferencia limitada donde

usuarios de celulares y D2D no pueden utilizar el mismo recurso; y (ii)

la asignación de los recursos de una manera que D2D y celular

los usuarios dentro de la misma zona de interferencia utilizan diferentes recursos.

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Los resultados de la simulación muestran que el esquema propuesto realiza

casi tan bueno como Max-Rate [47] y mejor que convencional

Esquemas D2D.

Yu et al. [45] proponen utilizar la división tasa Han-Kobayashi

técnicas [48] para mejorar el rendimiento de las comunicaciones D2D.

En la división tasa, el mensaje se divide en dos

partes, es decir, privado y público. La parte privada, como su nombre

sugiere, puede ser decodificado sólo por el receptor previsto, y la

parte pública puede ser decodificado por cualquier receptor. Esta técnica ayuda

Víctimas de interferencia D2D para cancelar la interferencia de la

parte pública del mensaje mediante la ejecución de un best-effort sucesiva

algoritmo de cancelación de interferencia [49]. Los autores también analíticamente

resolver el problema de la tasa de división en un escenario con dos

interferir enlaces. Por último, se muestran a través de simulaciones numéricas

que su propuesta de división tasa aumenta el rendimiento de células de hasta

a 650% más alta cuando el par D2D se coloca lejos de la BS

y cerca uno del otro.

Doppler et al. estudiar diferentes aspectos de las comunicaciones D2D

en las redes celulares en [5], [6], [50], [51]. Estudian la

sesión y gestión de interferencias en las comunicaciones D2D

como una capa base a las redes LTE-A en [5]. En este trabajo, que

discutir principalmente los conceptos de D2D y proporcionar una primera orden

Protocolo para la funcionalidad y la señalización necesaria. Ellos

utilizar simulaciones numéricas para mostrar que D2D activar celular

redes pueden alcanzar hasta un 65% mayor rendimiento que los convencionales

redes celulares. En [50], que estudian el problema

de selección (es decir, celular o D2D) modo en LTE-A celular

redes. Proponen para estimar la transmisión alcanzable

tasa en cada modo mediante la utilización de las mediciones de canal realizadas

por los usuarios. Después de la estimación de la tasa, cada usuario elige

el modo que se traduce en una velocidad de transmisión más alta en cada

la programación de época. Las simulaciones muestran que su propuesta tiene

50% de ganancia en el rendimiento del sistema sobre el celular convencional

comunicaciones.

Para mejorar la capacidad de las redes celulares, los autores de

[7] proponer una comunicación conjunta D2D y la codificación de red

esquema. Ellos consideran redes de cooperación [52], [53], donde

Comunicación D2D se utiliza para intercambiar mensajes de enlace ascendente

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entre los usuarios celulares antes de que los mensajes se transmiten a

la BS. Por ejemplo, los usuarios de celular a y b de cambio de su

datos de enlace ascendente más de enlace D2D. Luego, cada usuario envía los Coded

los datos que contienen los datos originales de los usuarios a la BS.

Aquí, la interferencia se controla mediante la interferencia consciente

algoritmo propuesto en [26]. Ellos muestran que la selección al azar

de los usuarios de cooperación no es eficiente porque la combinación

cualidades de canal "de los usuarios pueden no ser adecuados para la red

codificación. Para superar esta ineficiencia, proponen al grupo

los usuarios con características complementarias para mejorar la

el rendimiento de la codificación de red. El uso de simulación numérica,

muestran que su propuesta aumenta la capacidad en un 34%

y 16%, en comparación con selección aleatoria y decodificar-andforward

retransmitir esquemas, respectivamente. Por otra parte, muestran

que la capacidad de multi-antena reduce el impacto de interferencia

desde la BS y aumenta el número de usuarios D2D por 30%.

Los autores de [29] consideran un único escenario de células incluyendo

un usuario celular (CUA) y un par D2D (dub y DUC). Dub y

Duc se comunican entre sí a través del enlace D2D y Cúa

se comunica con el BS mediante el uso de DUb como un relé (ver Fig. 4).

El relé (es decir, el dub) puede comunicarse bidireccionalmente con

el otro usuario D2D Duc, así como ayudar a la transmisión

entre la BS y el usuario celular CUA. El tiempo se divide

en dos períodos diferentes: (i) durante el primer período, Duc y

ya sea la BS o Cua envían datos a DUB simultáneamente; y

(Ii) durante el segundo período, el dub envía datos al duque y, o bien

la BS o CUA. Los autores investigan la capacidad alcanzable

región de la D2D y el enlace celular. Resultados de la simulación muestran

que mediante el ajuste de la potencia de BS y el dispositivo celular, el área

Fig. 4. Evaluación de escenario [29]. La célula incluye un par D2D (es decir, el dub

y DUC) y un usuario celular (es decir, CUA). DUb también actúa como un enlace entre

la BS y Cúa.

Page 12: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

de la región de capacidad del enlace D2D y enlace BS-dispositivo puede ser

ampliada por hasta 60%.

Xu et al. en [54] consideran que la optimización del tipo de suma en un

escenario de una sola célula con las comunicaciones D2D underlayed. Uso

subyacer comunicación D2D, la red puede sufrir de

interferencia intracelular. Adoptan la combinatoria iterativo

juego de la subasta en su asignación de recursos del espectro propuesto

mecanismo. En este juego, los recursos del espectro se consideran

ser oferentes que compiten para obtener los vínculos comerciales y D2D

son considerados como bienes o servicios que están a la espera de ser

vendido. Los autores formulan la valoración de cada recurso

unidad para grupos de enlaces D2D. Basado en esto, proponen una

no monótona algoritmo de subasta de precio descendente y espectáculo

que el algoritmo propuesto puede converger en un número finito

de iteraciones. Por otra parte, la complejidad de su propuesta es

menor que los sistemas de adjudicación combinatorias tradicionales. En el

simulación, los autores utilizan modelos de canal GANADOR II [55]

y los resultados de la simulación muestran que el esquema propuesto puede

mejorar la tasa de suma hasta el 13%, que varía con el número

de unidades de recursos de espectro.

Resumen: La literatura estudiada en este inciso mostró

que la comunicación D2D puede mejorar la eficiencia del espectro

en gran medida. Esta mejora se puede lograr mediante la explotación

técnicas tales como la reducción de la interferencia entre celular y

Usuarios D2D [4], [8], [23], [26], [45], [50], [54] o interferencia

conscientes / evitación [7], [25], [27], [44]. Entre estos documentos, [7],

[25] y [54] adoptan técnicas matemáticas más avanzadas

que los otros. Los métodos propuestos en estos documentos pueden ser

ya sea autoorganizada [4] o red controlado [7], [8], [23],

[25] - [27], [44], [45], [50], [54]. Los métodos de auto-organizados

propuesto en [4] introducir menos sobrecarga y son más eficientes

en comparación con los métodos de la red controlada. También debe

Debe observarse que el uso de técnicas matemáticas avanzadas, tales como

programación no lineal [25] y la teoría de juegos [54], puede resultar

en una mayor ganancia que simple interferencia reducción / evitación

métodos basados en la heurística. Sin embargo, también introducen

mayor sobrecarga computacional que debe tenerse en

dar cuenta al comparar las actuaciones de las propuestas.

Eficiencia B. Poder

Técnicas de mejora de la eficiencia de energía para habilitado D2D

Page 13: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

redes celulares es también un tema de investigación muy interesante.

Xiao et al. [56] proponen un algoritmo heurístico para la asignación de potencia

en OFDMA basados en redes celulares. Proponen una

heurístico que realiza la asignación de potencia y de selección de modo

utilizando los algoritmos de subportadora y de asignación de bits existentes en

[57] y [58]. La heurística asigna primero los recursos para

los usuarios de celulares y luego realiza la asignación de recursos y

selección de modo para los usuarios D2D. Si el nivel de potencia requerido

D2D de transmisión es superior a un cierto umbral, el

Par D2D se comunica a través de la BS. Via simulaciones, se

demostrar que la integración de su heurístico propuesto con el

algoritmos en existencia [57], [58] mejora la potencia de enlace descendente

el consumo de la red de alrededor de 20% en comparación con el

sistema OFDMA tradicional sin D2D.

Los autores de [59] proponen un algoritmo para la asignación de potencia

y selección del modo de comunicación en D2D underlaying

redes celulares. Los algorithmmeasures la eficiencia energética,

que es una función de la tasa de transmisión y el consumo de energía,

de los usuarios en diferentes modos (celulares y D2D). Después

el cálculo de la eficiencia de potencia, cada dispositivo utiliza el modo en

que se logra una mayor eficiencia energética. El inconveniente de este

algoritmo es que el controlador debe realizar una exhaustiva

buscar todas las posibles combinaciones de modos para todos los dispositivos.

Los autores de referencia su algoritmo contra el esquema de

[60] en el que dos usuarios se comunican a través del enlace D2D sólo si

su pérdida de propagación es menor que los pathlosses entre cada usuario

y la BS. Los resultados de la simulación indican que su algoritmo

alcanza hasta el 100% de ganancia sobre el esquema propuesto en [60].

Los autores de [61] apuntan a minimizar la transmisión global

potencia en una red celular OFDM multi-celda. Ellos asumen una

escenario multi-celda en la que la BS sirve a un número fijo de

usuarios de celulares y D2D. Los autores formulan el problema de la

selección del modo de articulación, asignación de recursos y asignación de potencia

través de la programación lineal, que ha demostrado ser NP-duro

en un fuerte sentido [62]. Debido a la complejidad de la programación lineal,

los autores deciden considerar la asignación de potencia

en una sola célula y proponer un algoritmo heurístico para resolverlo.

Utilizan una heurística subóptima distribuido que realiza

selección de modo y la asignación de recursos en un solo escenario celular.

El rendimiento de la heurística se compara con otros dos

esquemas: (i) el modo de celular en el que la transmisión debe ir

a través de la BS; y (ii) el modo de D2D en el que todos los usuarios de D2D

sólo puede comunicarse directamente y que pasa a través de la BS es

Page 14: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

no esta permitido. Los autores proporcionan resultados de la simulación muestran

que la ganancia de eficiencia de potencia del método propuesto por encima

redes celulares convencionales es significativa (hasta 100%) cuando

la distancia entre los usuarios D2D es inferior a 150 metros.

Resumen: Se observó en este inciso que D2D

la comunicación puede resultar en una mayor eficiencia de potencia de la

red. Una técnica común para lograr esto es dinámicamente

cambiar entre los modos de celulares y D2D. Los autores en [56]

y [61] proponer algoritmos heurísticos para resolver la selección del modo de

problema, mientras que [59] emplea la técnica de fuerza bruta.

El rendimiento del método en [59] es, pues, mejor que aquellos

en los otros dos, pero también requiere mucho más cálculo.

C. Rendimiento Con QoS / Restricciones Eléctricas

Hay muchas obras que se centran en la mejora de la

el rendimiento del sistema mientras se mantiene ciertas limitaciones de potencia de QoS /

[63] - [68]. Los autores de [63] proponen un recurso

allocationmethod para la comunicación D2D underlaying celular

red, que garantiza los requisitos de QoS tanto para D2D

y usuarios celulares. Ellos matemáticamente formular el recurso

problema de asignación, que es una optimización no lineal restricción

problema. Ellos dividen el problema en tres subproblemas.

En primer lugar, la BS comprueba la viabilidad de la conexión D2D

basado en los requisitos SINR (control de admisión). Siguiente,

formulan el control de potencia óptima para el par D2D.

Por último, un esquema basado en el peso máximo coincidente bipartito

[69] se utiliza para la asignación de recursos para los usuarios de celulares y D2D.

El punto de referencia los autores de su algoritmo propuesto en contra de la

trabaja en [4], [26], [70] a través de simulaciones numéricas. Los resultados

muestran que su enfoque ofrece hasta el 70% de ganancia de rendimiento

en los algoritmos propuestos en [4], [26], [70].

Los autores de [64] consideran que la selección y el modo de recursos

la asignación de las comunicaciones D2D subyacía redes celulares,

donde varios pares de enlaces D2D coexisten con varios celular

usuarios. Se formulan el problema de maximizar el sistema de

rendimiento con requisitos mínimos de velocidad de datos, y utilizar el

optimización por enjambre de partículas [71] método para obtener las soluciones.

Los resultados de simulación muestran que el método propuesto

tiene 15% de ganancia de rendimiento sobre el uso compartido de recursos ortogonal

Page 15: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

esquema (es decir, D2D de superposición que se explicará más adelante), donde

la ganancia alcanzable varía con la distancia de los usuarios D2D.

Los resultados de simulación muestran también que este método puede mejorar la

el rendimiento del sistema bajo la restricción de velocidad de datos mínima

de los usuarios.

Los autores de [65] considerar la selección de programación y el modo

problema para D2D en redes OFDMA. Ellos asumen que

la hora del sistema está ranurado y cada canal está dividido en subcanales.

Formulan el problema de maximización de la media

tasa suma del sistema con QoS satisfacción como estocástico

problema de optimización, y utilizar el algoritmo de sub-gradiente estocástico

para resolverlo. A partir de la solución, que diseñan un sub-canal

algoritmo de planificación oportunista que tiene en cuenta la

CSI de enlaces D2D y celular, así como el requisito de QoS de

cada usuario D2D. Los resultados numéricos muestran que el sumrate media

puede ser mejorado hasta en un 500%. Esta ganancia se incrementa cuando

el par D2D reduces.Moreover media distancia, con el D2D

la comunicación, la equidad entre los usuarios se puede lograr con

el requisito de QoS especificado para cada usuario.

En [66], un esquema de asignación de recursos de dos fases para celular

Se propone red con comunicaciones D2D subyacente.

Los autores primero formular la política de asignación de recursos óptima

como un problema de programación entera [72], que es NP-duro.

Por lo tanto, proponen una bifásico subóptima de baja complejidad

solución en vez del problema NP-duro. En la primera fase, que

extender la técnica utilizada en [73] para realizar óptima de los recursos

asignación para los usuarios celulares. En la segunda fase, que utilizan una

esquema de asignación de subcanal heurístico para D2D flujos que

inicia la asignación de recursos a partir del flujo con mínimo

requisitos de velocidad. La heurística también representa un poder D2D

presupuesto (es decir, una potencia de transmisión D2D que no afecta a la

velocidad de transmisión de los flujos celulares) en la asignación de subcanal

para el flujo de D2D.

Los autores de [67] y [68] consideran un único escenario celular

donde un usuario celular y dos usuarios D2D comparten la misma radio

recursos. Ellos asumen que el BS es consciente de la instantánea

Información del canal del Estado (CSI) de todos los enlaces y

controla la potencia de transmisión y los recursos de radio de la D2D

Page 16: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

enlaces. El objetivo es optimizar la velocidad de suma de energía /

limitación de potencia, bajo tres estrategias de intercambio de enlace diferentes,

es decir, el modo de compartir no ortogonal, modo de uso compartido ortogonal,

y el modo celular. Los autores muestran analíticamente que una óptima

solución se puede dar ya sea en forma cerrada o puede ser

elegido de un conjunto. La simulación numérica para una sola célula

[67] y [68], y multi-celda [68] escenarios que ilustra

bajo su algoritmo propuesto, la transmisión D2D no lo hará

traer mucha interferencia en la transmisión celular. Por otra parte,

la asignación de recursos-interferencia consciente aumenta el sistema de

cantidad a tanto hasta en un 45%. Similar escenario y objetivo son

considerada en [21]. La diferencia entre [21], [67] y [68]

es que en [21], el BS es más que consciente de la CSI media de la

enlaces, mientras que en [67] y [68] que es consciente de la instantánea

CSI de enlaces.

Resumen: Mejorar el rendimiento de D2D habilitado celular

sistemas con QoS / limitaciones de potencia por lo general requiere de avanzada

técnicas como la optimización estocástica, no lineal

programación, y la optimización de enteros. Como era de esperar, la solución

de estos enfoques y sus derivados heurística subóptima

de hecho puede mejorar el rendimiento del sistema con QoS / potencia

restricciones. Sin embargo, no parece ser un buen candidato

para la aplicación en tiempo estrictos con computacional limitada

de capacidad. No obstante, los autores de [67] y [68] derivan

la forma cerrada de la solución óptima, que en realidad reduce

la complejidad computacional. Cabe señalar que su

escenario considerado solamente constan de un usuario celular y una D2D

par que no es práctico en la realidad.

D. Varios

Además de la eficiencia del espectro, la eficiencia energética, y

rendimiento del sistema con diferentes limitaciones, hay algunos

otras interesantes obras con el objetivo de mejorar la equidad [22],

utilidad del espectro [74], la cobertura celular [75] y la fiabilidad [76],

[77]. Los autores de [74] tienen por objeto mejorar el espectro de usuarios

utilidad a través de la selección de modo y asignación de potencia, donde

la utilidad espectro se define como la combinación de los usuarios '

velocidades de datos, el gasto de energía y de ancho de banda. Como para el modo de

selección, los usuarios pueden optar por transmitir en BS o D2D

modos. En BSmode, transmisor y el receptor se comunican D2D

Page 17: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

a través de la BS como en el sistema celular convencional. En D2D

modo, el transmisor D2D se comunica directamente con el receptor

utilizando los recursos celulares como en la comunicación D2D arpillera.

Los autores obtienen primero la potencia de transmisión óptima

para los modos mencionados anteriormente y, a continuación, utilizar evolutiva

juego [78] para obtener la selección del modelo. Cada usuario realiza

selección de modo individual e independiente. La BS recoge

las decisiones de selección de modo de los usuarios y las emisiones de este información

a todos los usuarios para ayudarles a para futuras selecciones de modo. Numérico

resultados muestran que, a través del método propuesto, la utilidad espectro

puede ser mejorado hasta en un 33% y 500%, en comparación con

modo exclusivamente BS y el modo de D2D, respectivamente.

Xu et al. en [22] proponen un método de asignación de recursos basado en

en segunda subasta de precio secuencial para comunicaciones D2D

underlaying redes celulares. En una segunda subasta de precio, el

ganador paga tanto como la segunda oferta más alta. En la propuesta

subasta, cada bloque de recursos se pone en pares de subastas y D2D

debe pujar por los bloques de recursos que quieren ocupar.

Por lo tanto, cada par D2D realiza una licitación de todos los recursos

bloquean y los valores de licitación están en función de alcanzables

rendimiento del par D2D licitación en el recurso subastado

bloque. Resultados de la simulación muestran que el rendimiento alcanzable

de su propuesta es al menos un 80% de la asignación óptima de los recursos

estrategia. Los resultados también ilustran que la propuesta

logra un índice de equidad en torno a tanto suma 0.8 y el sistema

eficiencia superior a 85%.

Comunicación D2D es también una manera prometedora para agrandar

la cobertura celular y mejorar el rendimiento de la célula

usuarios de borde, por ejemplo, los autores de [75] proponer un método para usar

nodos como infraestructura virtual para mejorar la capacidad del sistema y

la cobertura del sistema. Un nodo dentro de la gama de servicios BS puede ser

asignado un nodo de retransmisión en función de las condiciones de la red y

las necesidades del tráfico. Los nodos próximos entre sí se separan

en diferentes grupos, y la BS sirve a los grupos usando

la política de planificación Round Robin para mitigar la interferencia.

A través de técnicas de simulación de Monte Carlo, tanto para el enlace ascendente

y el enlace descendente, los autores muestran que el rendimiento del borde de la celda

los usuarios pueden mejorarse de 150% a 300%. La cobertura de la célula

Page 18: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

también puede ser ampliada con velocidades de datos significativos.

Yang et al. en [79] proponen una arquitectura de D2D configuración

enlaces para-Un sistema basado en LTE, que rara vez se considera

por otros investigadores. Esta arquitectura incluye una referencia

punto entre los usuarios D2D habilitados para apoyar la proximidad

medición, las mediciones de estado de canal D2D, y D2D

transmisión de datos. Un portador D2D que descarga del tráfico de la

Sistema de Paquetes Evolucionado (EPS) portador también se incluye para proporcionar

el camino del tráfico directo entre los usuarios. Los autores proponen

incluir una función en la puerta de enlace de paquetes de datos (P-GW) para la proximidad

servicios. Además, se propone una arquitectura de protocolo

para gestionar el portador D2D y apoyar la mejora D2D.

A través de un ejemplo, los autores presentan el procedimiento detallado

para descargar los datos de enlaces celulares de los usuarios a los enlaces D2D.

Min et al. en [76] tratan de mejorar la fiabilidad de D2D

comunicaciones a través de la selección del modo de recepción. Consideran

tres modos de recepción en las redes celulares con D2D arpillera

comunicaciones: (i) el receptor decodifica el D2D desea

señal directamente, mientras que el tratamiento de otras señales como el ruido [80]; (Ii) la

Receptor D2D oculta otras señales primera y luego decodifica la

señal deseada [81]; y (iii) la BS retransmite la interferencia

de comunicación celular para el receptor D2D. El último

modo es propuesto por los autores para mejorar la fiabilidad de la

Enlace D2D. El trabajo investiga la probabilidad de interrupción bajo

estos tres modos de recepción y proporciona resultados de forma cerrada para

informática probabilidad de interrupción. Cada usuario puede D2D separado

calcular la probabilidad de interrupción para cada modo de recepción utilizando

la cerrado-de las fórmulas proporcionadas en el análisis. En cada

instante de tiempo, los usuarios elegir dinámicamente el mejor modo de

(Es decir, el modo con la probabilidad de interrupción más bajo). En orden

para reducir el consumo de energía del dispositivo móvil, el

BS realiza los cálculos de probabilidad de interrupción y envía

los resultados a cada usuario. Sin embargo, este enfoque aumenta la

sobrecarga computacional de la BS. Los resultados numéricos demuestran que

la probabilidad de interrupción se puede mejorar hasta en un 99% bajo

El método propuesto recibir, lo que aumenta la fiabilidad de

Comunicaciones D2D.

Para garantizar la fiabilidad de los usuarios de celulares, los autores de

Page 19: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

[77] proponen un esquema que no causa interrupción para celulares

usuarios. Afirman que asumen los usuarios D2D tienen conocimiento de

la ubicación y el canal de estado de usuarios celulares no es factible

en un sistema real. Por lo tanto, diseñar una energía distribuida

esquema de control que aprovecha un margen de interferencia predefinida

los usuarios de celulares. Entonces, los usuarios D2D ajustan su nivel de potencia en

de tal manera que su transmisión no supera la interferencia

margen de usuarios celulares. Ajuste de potencia puede D2D

que hacer si el margen de interferencia y la estimación del canal

ganancia entre usuario D2D y el BS son conocidos. Los autores también

proponer a utilizar el algoritmo de encaminamiento fuente distribuido para realizar

D2D comunicación multi-hop en la red. Simulación

resultados indican que la probabilidad de interrupción de enlaces D2D reduce

como el componente de pérdida de propagación de los enlaces D2D aumenta.

Han et al. en [82] consideran que la reutilización de canal de enlace ascendente en un

la red de una sola célula. El objetivo es maximizar el número de

admitido enlaces D2D y reducir al mínimo la interferencia media

causada por enlaces D2D. Los autores formulan el problema como un

la programación y el diseño no lineal basado un algoritmo heurístico

en el algoritmo húngaro [83]. Su resultados de la simulación muestran

que el rendimiento del algoritmo heurístico propuesto puede

ser tan buena como la solución óptima. Sin embargo, a partir de los resultados

podemos ver que el número de enlaces D2D admitidos en el marco del

propuesto algoritmo no aumenta en gran medida en comparación con una

asignación aleatoria enlace D2D enlace (máximo una D2D, que es

menos de 10%).

Los autores de [15] proponen utilizar la comunicación D2D

para dar cabida a las comunicaciones M2M en redes celulares.

Afirman que las comunicaciones M2M en general tienen baja los datos

tasa pero son masivo en números, lo que conduce a altamente

aumento de los gastos generales de control. Por otra parte, la comunicación M2M es

generalmente manejado por una técnica de acceso al medio aleatorio, que

es susceptible a la congestión y limitado por el número de contendientes

los usuarios [84] - [88]. Por lo tanto, los autores en [15] proponen

utilizar la comunicación D2D red asistida entre varios

máquinas y un dispositivo celular. A continuación, se utiliza el dispositivo celular

para retransmitir el tráfico M2M a la BS. Este enfoque puede significativamente

reducir la sobrecarga de la BS. Los autores muestran a través numérica

simulaciones que su enfoque logra 100% de ganancia sobre el

esquema que no haga uso de las comunicaciones D2D.

Page 20: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

El trabajo en [9] propone una petición de repetición automática híbrida

(HARQ) para la multidifusión en D2D activar las redes celulares. La

idea es dividir a los usuarios en grupos, y tienen la emisión BS

paquetes a todos los dispositivos dentro de un clúster. En cada grupo hay

un encabezado Cluster (CH). Un usuario no-CH que no recibe la

paquete de difusión informa NACK a la CH link D2D.

El CH puede informar del estado de la transmisión de difusión a

la BS a través de un mensaje que indica uno de los siguientes estados: (i) una

All_ACK mensaje que representa a todos los usuarios dentro de la

agrupación han recibido con éxito el paquete de difusión; (Ii) una

All_NACK mensaje que representa que todos los usuarios dentro de la

clúster que no haya recibido el paquete de difusión, de modo que la

BS tiene que re-emitir el paquete; (Iii) un mensaje Self_ACK

que representa que el CH ha recibido con éxito el paquete

pero al menos otro usuario ha fallado para recibirlo. El CH

a continuación, transmite el paquete a los que han dejado de percibir

ella; y (iv) que representa un mensaje Self_NACK que el CH

ha dejado de recibir la trama pero al menos otro usuario tiene

recibido con éxito. A continuación, el CH elegirá un usuario que

ha recibido el paquete a transmitir el paquete a los que

no han podido recibirlo. Este método altamente reduce la

índice de siniestralidad marco de las votaciones (NACK / ACK) desde dispositivos

en comparación con el método en el que cada dispositivo envía un ACK /

NACK a la BS. Por lo tanto, el rendimiento de multidifusión es

mejorado.

En [16], la comunicación D2D se utiliza para la distribución de contenidos

en las redes celulares. Los autores proponen un reconocimiento de ubicación

esquema que sigue la pista de la ubicación de los usuarios y su

peticiones. Por ejemplo, si la BS recibe una petición del usuario una

un contenido que está disponible en la memoria caché de un usuario en las inmediaciones b,

instruye usuario b para enviar el contenido a través del enlace D2D para un usuario.

Usando este método, la BS no requiere para retransmitir

un contenido que ya ha sido transmitida. La cantidad

de ancho de banda ahorrado con las comunicaciones D2D se puede utilizar

para futuros o pendientes transmisiones. El uso de este enfoque,

potencialmente puede reducir el retardo de transmisión y aumentar la

capacidad de la red. Cabe señalar que el seguimiento de

ubicación de los usuarios y su tráfico en caché pueden conducir a alto control

Page 21: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

overhead. Además, el método de seguimiento de localización debe ser

optimizado para que la batería de dispositivo celular no se drena

por el GPS.

Resumen: En este apartado, la literatura encuestados se centró

en varias métricas y casos de uso. Algunos empleados avanzada

técnicas matemáticas tales como la teoría de juegos para mejorar el sistema

rendimiento en términos de equidad [22] o la utilización del espectro

[74]. El uso de técnicas matemáticas avanzadas como

optimización estocástica Lyapunov [91] y la programación dinámica

podría dar lugar a una mayor complejidad, pero que son de hecho

enfoques eficaces de mejora que dan los investigadores

conocimiento para la evaluación de otros indicadores tales como la estabilidad de colas

y el tiempo de transferencia de paquetes. Los autores de [5] proporcionan la primera

protocolo para la señalización y otras funcionalidades de D2D habilitado

redes. Esto ayuda en gran medida a los investigadores e ingenieros que

planificar para implementar D2D en el mundo real. Sin embargo, el

escenario de evaluación en [5] se puede mejorar a una más realista

preparar. Otros trabajos se centran en la explotación de nuevos casos de uso de D2D

la comunicación, tales como multicast [9] y de distribución de contenido

[16]. Aunque la mayoría de estos trabajos no han usado avanzada

herramientas matemáticas, sus propuestas conducen a un alto rendimiento

ganancias. Además, la comunicación D2D parece ser un viable

candidato para aplicaciones tales como la proximidad de juegos peer-to-peer

y las redes sociales.

Por último, un resumen de los trabajos sobre la comunicación D2D arpillera

en las redes celulares se proporciona en la Tabla I, en términos de

métricas, casos de uso, herramientas de análisis, el método de evaluación, el alcance,

y ha logrado actuaciones.

IV. CUBRIENDO INBAND D2D

A diferencia de los trabajos reseñados en el apartado anterior,

los autores de [10], [14], [92] proponen asignar dedicada

recursos para las comunicaciones D2D. Este enfoque elimina

la preocupación por la interferencia de comunicaciones D2D en

transmisiones celulares, pero reduce la cantidad de alcanzable

recursos para las comunicaciones celulares.

Page 22: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

En [92], Fodor et al. detalles sobre los retos de las comunicaciones D2D

en las redes celulares y sugieren para controlar D2D

comunicaciones de la red celular. Afirman que la red

la asistencia puede resolver las ineficiencias de las comunicaciones D2D

en términos de servicio y el descubrimiento de pares, selección de modo,

estimación de la calidad del canal, y de control de potencia. En una convencional

pares y el método de descubrimiento de servicios, los usuarios deben D2D

enviar balizas en intervalos cortos y controlar múltiples canales

que es consumidor de energía muy. Sin embargo, este proceso puede

ser más eficiente de la energía si el BS regula el balizaje

usuarios del canal y asistencias D2D de modo que no tienen que seguir

la capacidad de consumo procedimiento de detección aleatoria. Asistencia BS

también mejora el control de la programación y el poder que reduce

la interferencia D2D. Los autores utilizan sencilla Monte-Carlo

simulación para evaluar el rendimiento de las comunicaciones D2D.

Los resultados muestran que D2D puede aumentar la energía

eficiencia de 0.8 bps / Hz / mW a 20 bps / Hz / mW en la mejor

escenario caso en el que la distancia entre los usuarios D2D es 10 m.

Los autores de [14] proponen el modo relé incrementales para

D2D comunicación en redes celulares. En el incrementales

esquema de relé, transmisores D2D multidifusión tanto al D2D

receptor y BS. En el caso de la transmisión D2D falla, el BS

retransmite el mensaje de multidifusión para el receptor D2D. La

autores afirman que el esquema del relé incrementales mejora la

el rendimiento del sistema debido a que el BS recibe una copia de la D2D

mensaje que se retransmite en caso de fallo. Por lo tanto,

este esquema reduce la probabilidad de interrupción de las transmisiones D2D.

Aunque el modo relé incrementales consume parte

de los recursos de enlace descendente para la retransmisión, el numérica

resultados de la simulación muestran que este esquema aún mejora la célula

el rendimiento al 40% en comparación con el modo subyacer.

En [10], se utiliza la comunicación D2D para mejorar el rendimiento

de transmisión de multidifusión en redes celulares. Debido a

diversidad canal inalámbrico, algunos de los miembros del grupo de multidifusión

(Es decir, clúster) no puede recibir los datos correctamente. Los autores

proponer a utilizar las comunicaciones D2D dentro de las agrupaciones para mejorar

rendimiento themulticast. Específicamente, después everymulticast

transmisión, algunos de thememberswhich logran decodificar

el mensaje se retransmitirá a aquellos que no podría decodificar

el mensaje. A diferencia de los trabajos anteriores en [93] y [94] donde hay

Page 23: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

es sólo un retransmisor predefinido, el número de retransmisores

en [10] cambios dinámicamente para maximizar la eficiencia espectral.

Los autores muestran a través de simulaciones numéricas que su

algoritmo propuesto consume 90% menos de recursos del espectro en

comparación con el escenario con sólo un retransmisor.

Resumen: En este apartado, encuestamos a las obras que

propuesto el uso de los recursos dedicados a las comunicaciones D2D.

Se propuso una programación y el poder de control D2D BS-asistida

en [92] con el fin de reducir la interferencia D2D. Con otras palabras, la

autores de [10] y [14] se centran en la retransmisión de casos de uso de D2D.

Específicamente, [14] propone utilizar la BS como un relé (retransmisor copia de seguridad)

para la transmisión D2D y [10] utiliza múltiples

Usuarios D2D como relés (re-transmisores) para la multidifusión. Ambos

métodos propuestos en [10] y [14] tienen baja complejidad que

los hace prácticos para los escenarios del mundo real. El algoritmo

propuesto en [92] es mucho más complejo, y exhibe muy

de alto rendimiento cuando la distancia máxima entre D2D

usuarios es corto.

Tabla 1

Un resumen de los trabajos sobre la comunicación D2D superposición en

redes celulares se proporciona en la Tabla II.

V. fuera de banda D2D

En esta sección, se revisan los papeles en los que las comunicaciones D2D

ocurrir en una banda de frecuencia que no se superponen con

el espectro celular. Fuera de banda D2D es ventajoso porque

no hay ningún problema de interferencia entre D2D y las comunicaciones celulares.

D2D comunicación fuera de banda puede ser administrado por

la red celular (es decir, controlada) o se puede operar en su propio

(es decir, autónomo).

A. controlado

En las obras que se incluyen en esta categoría, los autores proponen

utilizar la red celular características avanzadas de gestión para

controlar la comunicación D2D para mejorar la eficiencia y la

Page 24: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

Fig. 5. El flujo de datos entre los usuarios D2D y el eNB (es decir, BS).

fiabilidad de las comunicaciones D2D. Su objetivo es mejorar el sistema

rendimiento en términos de rendimiento, eficiencia energética,

multicast, y así sucesivamente.

Los autores de [95] proponen utilizar banda ISM de D2D

comunicaciones en LTE. Afirman que el canal simultánea

la contención de los usuarios tanto D2D y WLAN puede dramáticamente

reducir el rendimiento de la red. Por lo tanto, se proponen

usuarios D2D grupo basado en sus necesidades de QoS y permitir

sólo un usuario por grupo para contender por el canal WiFi. La

detección canal entre grupos también se gestiona de una manera que

los grupos no sienten el mismo canal al mismo tiempo.

Muestran a través de la simulación de que su enfoque aumenta la D2D

un rendimiento de hasta 25% en comparación con el escenario en el que

usuarios compiten por el canal de forma individual.

Los autores de [32] - [34] proponen utilizar comunicaciones D2D

para aumentar el rendimiento y la eficiencia energética de

redes celulares. Los autores proponen para formar grupos entre

usuarios de celulares que se encuentran en el rango de comunicación WiFi. Después

el cluster se forma, sólo el miembro del clúster con la más alta

la calidad del canal celular (es decir, la cabeza de clúster) se comunica con

la BS. La cabeza de grupo también es responsable de reenviar el celular

el tráfico de sus clientes (es decir, otros usuarios que pertenecen a la misma

cluster) a la BS. Los autores proporcionan un modelo analítico

para calcular el rendimiento y el consumo de energía para el

esquema propuesto. Las ventajas de este sistema son tres:

Page 25: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

(I) los aumentos de eficiencia espectral porque la cabeza de clúster

tiene la calidad del canal más alto entre los miembros del clúster

que corresponde a las transmisiones con alta modulación y

Esquemas de codificación (MCS); (Ii) se aumenta la eficiencia energética

debido a que los clientes de racimo pueden ir al ahorro de energía celular

modo; (Iii) la imparcialidad se puede aumentar porque el celular

los recursos se distribuyen entre los miembros del clúster de una manera que

usuarios con mala calidad del canal no se murieron de hambre. Los autores

mostrar a través de la simulación numérica que las comunicaciones mejoran D2D

el rendimiento y la eficiencia energética con respecto a la clásica

Programadores Round Robin por 50% y 30%, respectivamente. La

Los resultados también muestran que el esquema propuesto puede alcanzar casi

equidad perfecta.

Por otra parte, el trabajo de [35] proporciona un protocolo para la

Esquema de comunicación D2D propuesto en [33]. Los autores

elaborar por primera vez en la modificación necesaria para la mensajería y

procedimientos de señalización de LTE y WiFi tecnologías directos.

A continuación, se definen una pila de protocolos para conectar las dos tecnologías,

como se ilustra en la Fig. 5. La pila de protocolo será más

elaborado en la Sección VI. Este trabajo arroja luz sobre diferentes

aspectos de la integración de tales LTE y Wi-Fi directo como canal

retroalimentación de calidad, programación, seguridad, etc. A través de una de cosecha propia

Simulador de LTE, los autores muestran que el esquema propuesto en

[33] puede mejorar el retardo de paquetes de un planificador Round Robin

hasta en un 50% y se puede garantizar retrasos menos de 10 ms con

99% de probabilidad.

Golrezaei et al. [12], [13] señalar las similitudes entre

solicitudes de contenido de vídeo de usuarios celulares. Proponen para almacenar en caché

los archivos de vídeo populares (por ejemplo, vídeos virales) en los teléfonos inteligentes y

explotar las comunicaciones D2D para transmisiones de video virales en

redes celulares. Ellos partición de cada celda en grupos (más pequeña

células) y almacenar en caché el contenido que no se superponen en el mismo

clúster. Cuando un usuario envía una solicitud a la BS para un cierto

contenido, el BS comprueba la disponibilidad del archivo en el clúster.

Si el contenido no se almacena en caché en el clúster, el usuario recibe el

contenido directamente desde la BS. Si el contenido está disponible localmente,

el usuario recibe el archivo de su vecino en el cluster sobre el

banda sin licencia (por ejemplo, a través de WiFi). Los autores afirman que su

Page 26: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

propuesta mejora el rendimiento de vídeo por uno o dos órdenes

de magnitud.

Los autores de [96] proponen un método para mejorar la transmisión de vídeo

en las redes celulares utilizando comunicaciones D2D. Este

método explota la propiedad del contenido asíncrono reutilización por

combinando la comunicación D2D y caché vídeo en móvil

dispositivos. Su objetivo es maximizar el rendimiento por usuario

limitado a la probabilidad de interrupción (es decir, la probabilidad de que una

la demanda de los usuarios es sin servicio). Asumen los dispositivos se comunican

uno con el otro con una velocidad de datos fija y no hay poder

control sobre el enlace D2D. A través de simulaciones, los autores

muestran que su método propuesto supera los esquemas con

la transmisión de vídeo de unidifusión convencional, así como la Coded

radiodifusión [97]. Los resultados muestran que el método propuesto

puede lograr al menos 10.000% y 1,000% rendimiento ganar más

los métodos convencionales de radiodifusión y codificadas, respectivamente,

cuando la probabilidad de interrupción es menor que 0,1.

Wang et al. [98] proponen un tráfico BS-Driven Difusión

(BITS) algoritmo para explotar tanto los enlaces celulares y D2D.

BITS aprovecha las condiciones del canal instantáneas dispositivos 'y

Cola retrasos para maximizar las opciones de programación de la licenciatura y una

por lo tanto aumenta la ganancia oportunista. Los autores modelan la

Política BITS con el objetivo de maximizar sensible al retardo

utilidad bajo una restricción de energía. Desarrollan una línea

algoritmo de planificación usando optimización estocástica Lyapunov

y estudiar sus propiedades. A través de simulaciones, que muestran que

bajo BITS la utilidad se puede mejorar en gran medida y el promedio

retardo de transferencia de paquetes se puede reducir hasta en un 70%. Los autores

También evaluar BITS utilizando trazas de video realistas. Los resultados muestran

BITS que pueden mejorar la relación media de pico de señal a ruido

(PSNR) del vídeo recibida por hasta 4 dB y la pérdida de tramas

proporción se puede reducir hasta en un 90%.

Cai et al. [99] proponen un algoritmo de planificación para explotar ambos

variable en el tiempo de canal y usuarios "movilidad azar en celular

redes. Consideran un escenario donde las emisiones BS

contenido basado en plazo para diferentes grupos de usuarios. Los usuarios se mueven

al azar dentro de la célula y los usuarios del mismo grupo son

se supone que es capaz de comunicarse directamente a una alta tasa cuando

Page 27: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

que están cerca el uno al otro. Por lo tanto, los usuarios pueden intercambiar todo

el contenido dentro de sus listas actuales durante un período de contacto.

Durante cada ranura, la BS selecciona dinámicamente un grupo de usuarios

para transmitir contenido a una velocidad de servicio elegido, basado en el

algoritmo de programación empleado. Si la tasa de servicio es demasiado alto

para algunos usuarios para recibir con éxito el contenido, estos usuarios

explotará la comunicación D2D a buscar el contenido de

usuarios en las cercanías en un futuro próximo. Los autores formulan la

la programación de un problema con el objetivo de maximizar el grupo

función de utilidad. A continuación, los que resuelven el problema de maximización bajo

la asunción de la movilidad de los usuarios estadísticamente homogéneos,

y luego extenderlo a los escenarios heterogéneos. Simulación

resultados muestran que el algoritmo de planificación propuesto puede mejorar

el rendimiento del sistema del 50% al 150%, en comparación con

el algoritmo de planificación sin comunicaciones D2D.

Resumen: Las obras abordan en este enfoque en la subsección

varios casos de uso de la comunicación D2D. Los autores en [33]

y [32] utiliza la agrupación y la teoría de juegos para aumentar el rendimiento

rendimiento, así como la eficiencia energética y la equidad. Para el

primera vez, se diseñó un protocolo detallado para D2D fuera de banda

comunicaciones en [35]. El trabajo en [12], [13], [96] y [99]

el objetivo de mejorar el rendimiento de la distribución de contenidos. La

métodos propuestos en [12] y [13] son simples, mientras que la de [96]

es más compleja. Se evalúa el desempeño de bothmethods

ser bueno. Además de la distribución de contenidos, los autores en

[99] También consideran que la movilidad del usuario y el contenido basado en la fecha límite, por

que proporcionan evaluaciones integrales bajo un realista

configuración de simulación incluyendo la transmisión de vídeo en tiempo real.

B. Autónoma

Comunicación D2D Autónoma está motivada generalmente por

la reducción de la sobrecarga de las redes celulares. No requiere

cualquier cambio en la BS y se pueden implementar fácilmente. Actualmente,

hay muy pocas obras de esta category.Wang et al. [36], [100]

proponer una política de despacho-BS transparente enlace descendente, donde

usuarios repartidos solicitudes de tráfico entre sí para equilibrar su

retrasos en la BS, como se muestra en la Fig. 6. Ellos asumen que los usuarios '

tráfico es dinámico, es decir, la BS no siempre tiene tráfico a

enviar a todos los usuarios en cualquier momento. Ilustran el envío

política, considerando un escenario con dos usuarios, U1 y U2

Page 28: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

Fig. 6. Ejemplo del tráfico-BS transparente difusión: (a) la difusión No hay tráfico;

(B) El tráfico se extiende desde U2 a U1.

siendo atendidos por el BS. La Q1 y Q2 colas representan la

número de archivos en las colas de BS de usuario. En la Fig. 6 (a), ya que la

colas en las BS están en equilibrio, los despachadores de cada usuario

detectaría que el tráfico de difusión no es beneficioso. De este modo, los usuarios

enviar a sus nuevas solicitudes a la BS directamente. En la Fig. 6 (b), hay

más archivos en la Q2 de Q1. El despachador de U2 detectaría

que el tráfico de difusión es beneficioso, ya que en un futuro próximo

Q1 estaría vacío y por lo tanto el aumento de la programación oportunista

se pierde. Por lo tanto, pide a U2 U1 para que presente sus nuevas solicitudes de archivos

de

la BS. Después de recibir los archivos correspondientes de la BS, U1

los reenvía a U2. Esta política de despacho es iniciada por el usuario

(Es decir, no se requiere ningún cambio en el BS) y obras

en función de cada archivo. Esta política se aprovecha tanto el tiempo-Varying

canal y usuarios 'dinámica de colas inalámbricas en la licenciatura en

a fin de reducir las demoras promedio de transferencia de archivos vistos por los usuarios.

Los usuarios perciben sus condiciones de canal a la BS (es decir,

condiciones del canal celulares) y los comparten entre sí.

Los autores formulan el problema de determinar la óptima

presentar la política despachar bajo un equilibrio entre el retraso especificado

rendimiento y consumo de energía en forma de una decisión de Markov

problema. A continuación, se estudian las propiedades de la correspondiente

política óptima en un escenario de dos usuario. Un algoritmo heurístico

se propone que reduce la complejidad en los grandes sistemas por

la agregación de los usuarios. Los resultados de la simulación demuestran que

los retrasos de transferencia de archivos se pueden reducir hasta en un 50% mediante el

metodología propuesta. Además, su propuesta consume

80% menos de energía que los algoritmos de rendimiento centrada mientras

Page 29: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

lograr ganancias significativas (hasta 78%).

Un resumen de los trabajos sobre la comunicación fuera de banda en D2D

redes celulares se proporciona en la Tabla III.

VI. PROTOCOLOS D2D PROPUESTAS

La mayoría de los investigadores han abordado temas como la

interferencia, asignación de recursos, la asignación de potencia, y así sucesivamente.

Sólo unos pocos investigadores proponen protocolos de comunicaciones D2D.

En particular, los autores de [101] y [35] proponen una

pila de protocolos para dentro de banda y fuera de banda de comunicación D2D,

respectivamente.

En [101], los autores describen la requerida arquitectónico y

modificación del protocolo en los actuales estándares celulares de adaptación

comunicación D2D en banda. La principal modificación arquitectónico

consiste en la adición de un servidor D2D dentro o fuera del

red central. En caso de que se coloca el servidor D2D fuera del núcleo

red, debe tener interfaces con Gestión de la Movilidad

Entidad (MME), Política y de carga Función Reglas (PCRF),

Fig. 7. Ejemplo de la arquitectura D2D propuesto en [101].

mirar servidores D2D y servidores de aplicaciones. El servidor D2D

se espera para manejar funcionalidades tales como identificador de dispositivo

Page 30: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

la asignación, el establecimiento de la llamada, el seguimiento de la capacidad de UE, el servicio

apoyo y seguimiento de la movilidad. Fig. 7 ilustra la arquitectura

que se ha descrito anteriormente. Los autores también proponen un protocolo

apilar en la que pares D2D tienen PHY extra, MAC, Radio Enlace

Control (RLC), y el Protocolo de Convergencia de datos de paquetes (PDCP)

capa para la comunicación directa. Esto significa que retienen UEs

su conectividad celular mientras se comunican a través del enlace D2D.

Los autores de [35] elaborado sobre la viabilidad de fuera de banda

D2D comunicaciones en sistemas basados en LTE. Como se mencionó

antes, el objetivo de su propuesta es oportunista de paquetes

retransmisión. Para este objetivo, los autores proporcionan una pila de protocolos

que conecta protocolos LTE andWiFi directos (ver Fig. 5). La

autores proponen para encapsular Unidades LTE PDCP de paquetes de datos

(PDU) en paquetes WiFi (s) y transmitirlo (ellos) a través de WiFi a

el receptor D2D. Si el receptor D2D necesita para retransmitir el paquete

al eNB, simplemente extrae el PDU LTE PDCP de WiFi

y los procesos a través de RLC, MAC y PHY capas, como se muestra

en la Fig. 5. Además de proporcionar una pila de protocolos, importante

procedimientos tales como la detección de dispositivos, el registro D2D, conexión

establecimiento, default / configuración oso dedicado, gestión de la movilidad,

Informes CSI, la programación, la seguridad también se abordan

en este papel. Al abordar todas estas cuestiones, los autores

tratar de minimizar la modificación de los protocolos existentes. Para

ejemplo, la fase de descubrimiento y establecimiento de la conexión son

Fig. Detección de dispositivos 8. D2D y el procedimiento de establecimiento de conexión.

muy similar al procedimiento definido estándar WiFi Direct. La

diferencia principal es la adición de una fase extra (es decir, D2D

Mensajes específicos, ver Fig. 8) con el fin de intercambiar LTE IDs

entre los usuarios D2D. Para una descripción detallada del protocolo

consulte [35]. Ninguno de los protocolos propuestos para la comunicación D2D

comentarios sobre cuándo / cómo activar el modo de D2D. Por lo tanto,

Page 31: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

este sigue siendo un problema de investigación abierta por resolver en el futuro.

Como se mencionó anteriormente, dos grupos de trabajo del 3GPP son también

la investigación de los casos de uso en prosa [18] en LTE y necesaria

mejoras de protocolo / Arquitectura [19] para dar cabida a tales

casos de uso. Comunicación prosa es compatible con dos tipos de datos

ruta: modo directo y local enrutada. En el modo directo, dos UE

intercambiar datos directamente entre sí. En localmente encaminado-datos

entre UEs se encamina localmente a través de la eNB (s). Ambos

son diferentes de la ruta de datos se especifica en el estándar LTE actual,

donde la porción de red de datos de puerta de enlace / paquete de Gateway

(SG / PGW) está involucrado. Además, el control de ruta en la comunicación en prosa

tiene más opciones. Si dos equipos de usuario utilizando la comunicación de la prosa

son servidos por el mismo eNB, el sistema puede decidir

para llevar a cabo información de control entre el UE, eNB y EPC.

Los UE también pueden intercambiar señalización de control directamente entre

otro para minimizar la señalización de modificación. Si dos UEs involucrados

en la comunicación en prosa son atendidos por diferentes eNBs, la

sistema puede decidir realizar la información de control entre el UE,

eNB y EPC. En otros, los eNBs pueden coordinar con

directamente entre sí para la gestión de recursos de radio, y la

UE puede comunicarse directamente con la señalización de control de cambios.

El 3GPP define también otros aspectos de la comunicación en prosa,

tales como el descubrimiento prosa directa, roaming, soporte para público

servicio de seguridad y apoyo a la comunicación directa WLAN,

etc. Los detalles de estos aspectos se pueden encontrar en [19]. Basado en el

por encima de los planes mencionados, el 3GPP propone decenas de casos de uso

[18], como la UE prosa habilitado descubren otra prosa habilitado

UE (que puede ser utilizado para las redes sociales), soporta grandes

número de UEs en un entorno denso (que puede ser utilizado

para el estacionamiento de la ciudad de servicios), establece WLAN prosa asistida

comunicaciones directas (que pueden ser utilizados para el tráfico celular

la descarga), y así sucesivamente.

VII. DISCUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

Hasta ahora hemos revisado la literatura disponible sobre las comunicaciones D2D

en las redes celulares. En esta sección, vamos a arrojar

luz sobre algunos factores importantes como supuestos comunes,

alcance de las obras, y técnicas comunes.

Page 32: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

A. Supuestos comunes

La mayoría de los trabajos en la literatura asume la BS es consciente de

la CSI instantánea de celular y / o enlaces D2D, por ejemplo, [27],

[45], [56], [63], [64], [67], [82]. Este supuesto es esencial

porque sus soluciones propuestas necesitan la participación de la BS de

tomar decisiones de programación para los usuarios celulares y D2D. Alternativamente,

cuando los usuarios deciden D2D en el su transmisión

ranuras, la suposición común es que los usuarios son conscientes D2D

de los enlaces celulares y D2D. Por otro lado, hay

también papeles como [21] y [36] que asumen la BS o D2D

los usuarios sólo están al tanto de la CSI estadístico de los vínculos. Con

este supuesto, la gran sobrecarga para informar instantánea

CSI puede ser evitado. Para mitigar posibles interferencias de

D2D transmisión a la transmisión celular, [4] asume que

D2D usuarios son conscientes del umbral de interferencia mínima de

usuarios celulares. Con estos últimos supuestos, los usuarios pueden D2D

oportunista elegir las ranuras de transmisión en el que

no interfieren con los usuarios celulares.

Las propuestas que implican en los usuarios de agrupamiento común

asume que el clúster son lo suficientemente lejos para que no se produzca, o

interferencia insignificante entre los diferentes grupos, por ejemplo, [9], [32],

[33], [74]. Este supuesto no podrá celebrar en las zonas pobladas

o implementaciones denso. Una observación muy interesante desde el

literatura revisada es que la mayoría de los papeles asuma que el

BS o D2D usuarios siempre tienen tráfico para enviar, por lo tanto, que utilizan

rendimiento como una métrica común. Sin embargo, los autores de [36],

[98] consideran un escenario de carga de tráfico dinámico y evaluar

el retardo de transferencia de archivos y la utilidad promedio sensible al retardo bajo

su tráfico propuesto mecanismo de propagación, respectivamente. Desde

este último supuesto es más realista, sería interesante

para ver el rendimiento de las obras antes mencionadas bajo

los flujos de tráfico dinámico.

B. en banda o fuera de banda?

La mayoría de los papeles propone reutilizar los recursos celulares

para las comunicaciones D2D (es decir, dentro de banda) [4] - [6], [50],

[51]. Sin embargo, fuera de banda de comunicación está atrayendo más y

más atención en los últimos años [32], [33], [36], [98],

[100]. Antes de comparar los dos enfoques, resumimos

Page 33: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

las ventajas y desventajas de cada enfoque.

En banda: D2D en banda es ventajoso en el sentido de que:

(I) D2D subyacente aumenta la eficiencia espectral de celular

espectro aprovechando la diversidad espacial; (Ii) cualquier celular

dispositivo es capaz de utilizar la comunicación D2D en banda (el

interfaz celular por lo general no es compatible con las frecuencias fuera de banda);

y (iii) la gestión de QoS es fácil porque el celular

espectro puede ser totalmente controlado por el BS. Las desventajas

de las comunicaciones en banda D2D son: (i) los recursos celulares pueden

ser desperdiciado en D2D superposición; (Ii) la gestión de interferencias

entre D2D y la transmisión celular en arpillera es muy

desafiante; (Iii) la gestión de control de potencia y la interferencia

soluciones por lo general recurren a la asignación de recursos de alta complejidad

métodos; y (iv) un usuario no puede tener simultánea celular y

Transmisiones D2D. Parece que la comunicación D2D arpillera

es más popular que el recubrimiento. Los autores que proponen

utilizar D2D superposición generalmente tratar de evitar el problema de interferencia

de subyacer [10], [14], [92]. Sin embargo, la asignación dedicada

recursos de espectro a los usuarios D2D no es tan eficiente como subyacente

en términos de eficiencia espectral. Creemos que la popularidad de

arpillera D2D se debe a su mayor eficiencia espectral.

Fuera de banda: Este tipo de comunicaciones D2D tiene méritos

tales como: (i) no hay interferencia entre celular y D2D

usuarios; (Ii) no hay necesidad de dedicar recursos celulares

al espectro D2D como D2D en banda de superposición; (Iii) el recurso

asignación se hace más fácil porque el planificador no requiere

tomar la frecuencia, la hora y el lugar de los usuarios en

cuenta; y (iv) D2D simultánea y comunicación celular

es factible. Sin embargo, fuera de banda D2D tiene algunas desventajas

que son: (i) la interferencia en el espectro sin licencia

no está en el control de la BS; (Ii) sólo los dispositivos celulares con

dos interfaces de radio (por ejemplo, LTE y Wi-Fi) se pueden usar fuera de banda

D2D comunicaciones; (Iii) la gestión eficiente de la energía

entre dos interfaces inalámbricas es crucial, de lo contrario el poder

el consumo del dispositivo puede aumentar; y (iv) los paquetes (en

menos los encabezados) necesita ser decodificado y codificada porque

los protocolos empleados por diferentes interfaces de radio no son

lo mismo.

Aunque la literatura sobre D2D en banda es más amplio que el

de fuera de banda, parece que los investigadores han comenzado a explorar

Page 34: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

las ventajas de D2D fuera de banda y ellos lo están considerando como

una alternativa viable a inband D2D. Creemos que con la

la integración de la evolución de los teléfonos inteligentes en el mercado de la telefonía, la

mayoría de los dispositivos móviles estará equipado con más de

una interfaz inalámbrica que hace que sea posible implementar

fuera de banda esquemas D2D. Por otra parte, los estándares tales como 802.21

[102] están buscando en el traspaso hacia y desde diferentes plataformas

(Por ejemplo, WiMAX y LTE) que podría reducir significativamente el

complejidad de la coordinación entre las diferentes interfaces inalámbricas

en D2D fuera de banda. Tabla IV resume el mencionado anteriormente

méritos y desventajas.

C. Madurez de D2D en Redes Celulares

Creemos que la comunicación D2D en redes celulares es un

relativamente joven tema y hay mucho por hacer / explorado

en este campo. Apoyamos esta creencia mirando en la analítica

técnicas y métodos de evaluación que se utilizan en el

literatura disponible.

Técnicas Analíticas: en comparación con otros campos como

como la programación oportunista [103], el número de técnicas

utilizado en la literatura y su popularidad es muy baja. La

mayoría de la literatura sólo se propone las ideas, las arquitecturas, o

algoritmos heurísticos simples. Algunos de los documentos de formular sus

objetivos como problemas de optimización, pero los dejan sin resolver

debido a NP-dureza. Por lo tanto, creemos que hay espacio para

la investigación de soluciones óptimas para la coordinación de la interferencia,

administración de energía, y la selección de modo. Resume la Tabla V

las técnicas matemáticas utilizadas en la literatura relacionada D2D.

Método de evaluación: Otra métrica para la madurez de un campo

es el método de evaluación. El más realista de la evaluación

método, el más maduro el estudio de la materia. La Tabla VI muestra

diferentes métodos de evaluación utilizados en la literatura. Como podemos

ver, la mayoría de los periódicos utilizan evaluación numérica y algunos

utilizar simuladores de cosecha propia simples. No hay papel utilizando

Evaluación experimental. Esto se debe principalmente al hecho de que

bancos de pruebas experimentales para la red celular son extremadamente costosos

y no tienen soporte para D2D todavía. La literatura utiliza raramente

simuladores de redes populares como NS3 [106], OPNET [107],

Page 35: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

Omnet ++ [108]. A su vez, los simuladores de red disponibles actualmente

no son compatibles con las comunicaciones D2D.

D. ¿Hasta dónde es D2D Desde una Aplicación Real World?

Aunque la comunicación D2D no está maduro todavía, ya es

que se estudia en el organismo de normalización 3GPP [18], [19].

3GPP decidió recientemente que el foco de D2D en LTE haría

estar en las redes de seguridad pública [20]. Además, Qualcomm tiene

mostrado interés en esta tecnología y también construyeron un prototipo

para las comunicaciones D2D en red celular que pueden utilizarse

en diferentes escenarios como las redes sociales, el intercambio de contenidos,

y así sucesivamente [111]. Esto confirma que la comunicación D2D

no sólo es un nuevo tema de investigación en el ámbito académico, sino también que

hay interés en tal tecnología en la industria. Ya Está

son varios los obstáculos para implementar D2D en redes celulares.

Por ejemplo, los operadores están acostumbrados a tener el control de su

espectro y la forma en que se utiliza. Como resultado, un exitoso

Aplicación D2D debe permitir comunicaciones D2D en

de manera que los operadores no se despojaron de su poder para

controlar su red. Por otra parte, hay desafíos físicos

tales como formato de modulación adecuado y la adquisición CSI que

deberían abordarse de manera eficiente. Por lo tanto, creemos que

Comunicaciones D2D se convertirán en una parte esencial de celular

comunicaciones en los próximos años.

Desafíos de Implementación E. D2D en el mundo real

Aunque la comunicación D2D provocó una gran cantidad de atención

y el interés en los órganos de la academia, la industria, y la normalización,

no va a ser integrado en la comunicación actual

infraestructura hasta que los desafíos de la implementación se resuelven.

Aquí explicamos algunos de los principales desafíos que enfrentan los D2D

comunicaciones.

Gestión Interferencia: Bajo comunicación D2D en banda,

UEs puede volver a utilizar los recursos de enlace ascendente / enlace descendente en la misma

célula.

Por lo tanto, es importante diseñar el mecanismo de D2D en una

de manera que los usuarios D2D no interrumpan los servicios celulares.

Gestión de la interferencia normalmente se dirige por el poder y

Page 36: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

esquemas de asignación de recursos, aunque las características de

Interferencia D2D no están bien todavía entiende.

Asignación de energía: En D2D en banda, la potencia de transmisión

debe regularse adecuadamente para que el transmisor D2D hace

No interfiere con la comunicación celular UE manteniendo

el requisito mínimo de la SINR receptor D2D.

En D2D fuera de banda, la interferencia entre D2D y celular

usuario no es motivo de preocupación. Por lo tanto, la asignación de potencia puede parecer

irrelevante en D2D fuera de banda. Sin embargo, con el aumento de ocupación

de bandas ISM, la asignación eficiente de la energía se convierte en crucial

para la congestión evitando, problemas de colisión, y entre sistemas

interferencia.

Asignación de Recursos: Este es otro aspecto importante de

Comunicación D2D especialmente para D2D en banda. Interferencia

se pueden gestionar de manera eficiente si los usuarios se comunican a través D2D

bloques de recursos que no se utilizan por la intromisión en las inmediaciones

UEs celulares. La asignación de recursos para el fuera de banda D2D simplemente

consiste en evitar bandas ISM que se utilizan actualmente por

otros usuarios D2D, puntos de acceso WiFi, etc.

Modulación Formato: Este es uno de los retos que

rara vez abordado por los investigadores. Los UEs LTE existentes utilizan

un receptor OFDMA en el enlace descendente y un SC-FDMA para el enlace ascendente

la transmisión. Por lo tanto, para el uso de los recursos de enlace descendente (resp. De enlace

ascendente),

la UE D2D debe estar equipado con transmisor OFDMA

(Resp. El receptor SC-FDMA) [20].

Medición Canal: información del canal precisa es

indispensables para llevar a cabo la gestión de interferencias eficiente,

asignación de potencia, y la asignación de recursos. Convencional celular

sistemas sólo necesitan la información del canal de enlace descendente desde los UE

y la información de canal de enlace ascendente se calcula fácilmente a

la estación base. Desafortunadamente, la comunicación D2D requiere

información sobre la ganancia de canal entre pares D2D, el canal de

aumento de entre el transmisor D2D y UE celular, y la

ganancia del canal entre el transmisor y el receptor celular D2D.

El intercambio de dicha información canal adicional puede llegar a ser

Page 37: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

una sobrecarga intolerable para el sistema si las necesidades del sistema

retroalimentación instantánea CSI. El compromiso entre exactitud de

CSI y sus gastos generales resultante es de mayor investigación.

Consumo de energía: D2D comunicaciones puede potencialmente

mejorar la eficiencia energética de la UE. Sin embargo, esta altamente

depende del protocolo diseñado para la detección de dispositivos y D2D

la comunicación. Por ejemplo, si el protocolo obliga a la UE a

despertar muy a menudo para escuchar las solicitudes de emparejamiento o transmitir

los mensajes de descubrimiento con frecuencia, la duración de la batería de la UE

puede reduce significativamente. El equilibrio entre el poder de UE

el consumo y la velocidad de descubrimiento de los UE deberían estar mejor

estudiado.

HARQ: Teniendo en cuenta la complejidad de la gestión de interferencias

en comunicación D2D, HARQ parece ser una opción viable

técnica para aumentar la robustez. HARQ puede enviarse ya sea

directamente (es decir, desde el receptor al transmisor D2D) o

indirectamente (es decir, desde el receptor D2D al eNB, y desde

el eNB al transmisor D2D) [20]. Las poses en modo directo

menos sobrecarga para el eNB en comparación con el modo indirecto.

Por otra parte, se beneficia de los mensajes ACK / NACK llegan a la

transmisor con retardo más corto.

F. Potencial Trabajo Futuro

Aquí, elaboramos sobre algunas de las posibles líneas de investigación

y problemas abiertos en comunicaciones D2D en celular

edes. A continuación enumeramos algunos problemas abiertos basados

en diferentes metodologías de investigación.

El trabajo teórico: Como hemos mencionado anteriormente, el uso de

herramientas y técnicas de optimización matemática en el stateof-

la técnica son muy limitadas. La literatura actual definitivamente

carece de las técnicas de selección de modo óptimo y la interferencia y

mecanismos de control de potencia. El análisis de estabilidad cola utilizando

técnicas tales como la optimización estocástica pueden ser Lyapunov

también un tema interesante para abordar. Esto se puede ampliar aún más

para proporcionar compensación de servicios públicos, el rendimiento-energía basada en el

rendimiento,

demora límites y el análisis de retardo de las comunicaciones D2D en

redes celulares.

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Arquitectura: hay muy poco trabajo explicando la necesaria

la arquitectura con el fin de apoyar las comunicaciones D2D en

redes celulares [5], [79]. Es interesante investigar más a fondo

en la capacidad de la corriente de la arquitectura celular centralizado

para manejar procedimientos D2D tales como la detección de dispositivos, D2D

configuración de la conexión, el proceso de registro de la red celular, la interferencia

control, asignación de recursos, la seguridad, y así sucesivamente. Del mismo modo,

arquitecturas de redes orientadas definidos software pronto

que incluir D2D en la ecuación. De hecho, tiene que ser D2D

estudiado en el contexto más complejo de HetNets debido a la creciente

interés de mercado para la disponibilidad de múltiples tecnologías de radio

desplegado en dispositivos móviles.

Aplicación: Hace una década, D2D se propuso por primera vez para

propósitos en redes celulares reinstalación. Hasta la fecha, los investigadores

propuestas de nuevos casos de uso para las comunicaciones D2D en celular

redes como multicasting [9], [10], la comunicación peer-to-peer

[11], la difusión de vídeo [5], [12], [14], la comunicación M2M

[15], y la descarga celular [16]. Creemos D2D

la comunicación puede tener más aplicaciones en las telecomunicaciones

mundo. Por ejemplo, sería interesante ver

la aplicación de la comunicación D2D en las redes sociales,

servicios de localización-conscientes, redes vehiculares, las redes inteligentes [112],

[113], etc.

Análisis: Como se ve en la Tabla VI, la mayoría de

la literatura disponible se basa en adulto numérica o en el hogar

simulaciones. Aunque estos tipos de método de evaluación son

adecuado para el estudio de las ganancias potenciales, todavía están lejos de

realidad debido a assumptions.We simplificado cree una actuación

Evaluación utilizando los simuladores de redes existentes, como NS3

[106], OPNET [107], omnet ++ [108] o una evaluación experimental

puede ayudar a revelar tanto el rendimiento real y nueva

retos de comunicaciones D2D en redes celulares.

VIII. CONCLUSIÓN

En este trabajo, hemos proporcionado un amplio estudio sobre la disposición

literatura sobre comunicaciones D2D en redes celulares.

Page 39: Articulo 1 comunicaciones digitales 2

Hemos clasificado la literatura disponible sobre la base de la comunicación

espectro de transmisión D2D en dos grandes grupos,

a saber, dentro de banda y fuera de banda. Las obras bajo D2D en banda

se dividieron aún más en arpillera y superposición. D2D fuera de banda

literatura relacionada también fue sub-clasificarse como controlada y

autónoma.

El principal problema que enfrentan en la comunicación D2D subyacente es

el control de potencia y la gestión de la interferencia entre D2D

y usuarios celulares. Comunicación D2D Overlay no tiene

el problema de interferencia porque los recursos D2D y celulares hacen

no solaparse. Sin embargo, este enfoque asigna dedicado celular

recursos a los usuarios D2D y tiene una eficiencia espectral menor que

arpillera. En D2D fuera de banda, no hay interferencia y el poder

tema de control entre D2D y los usuarios celulares. Sin embargo, el

nivel de interferencia del espectro sin licencia es incontrolable,

por lo tanto, garantizar QoS en las zonas inalámbricas altamente saturados es una

tarea difícil.

También hablamos sobre las debilidades y fortaleza de la existente

literatura. Hemos señalado las deficiencias del actual

obras y líneas de investigación futuras potencial propuestas. Nuestro

encuesta mostró que la comunicación D2D en redes celulares es

inmaduro y todavía hay muchas cuestiones abiertas, como la interferencia

gestión, control de potencia, etc. También arrojan luz

en algunas posibles líneas de investigación necesarias para mejorar la

la comprensión de las potencialidades D2D para aplicaciones del mundo real.