數據傳輸繞開運營商？關鍵是D2D

常常坐火車的同窗可能都遇到過這種狀況：

「

李雷：長途旅行太無聊了，你在看什麼影片？

韓梅梅：我在看《復仇者聯盟4》，終局之戰，太好看了。

李雷：哦，我還沒看過呢，能發給我看嗎？

韓梅梅：這個片子有1G多呢，我這個月的套餐流量很少了，無法發給你，動車上信號也不怎麼好，要不用藍牙傳。

李雷：藍牙太慢了，咱們到站了都還不必定傳得完。只能回去再用Wifi傳了。就沒有方法能夠手機對手機直接傳數據了嗎？

」

今天咱們就來討論這個問題。

1.通訊範圍分類

按照通訊範圍的大小來分類，能夠把無線網絡分爲近場通訊，個域網，局域網，城域網，廣域網。

✔ 近場通訊（NFC，Near Field Communication），顧名思義，通訊雙方距離很是短，在1米之內，經過非接觸式射頻識別（RFID）技術雙方能夠實現點對點通訊和感應式讀卡功能。兩臺具有NFC功能的手機觸碰一下，能夠實現文件傳輸；咱們平常刷門禁卡，刷銀行卡用的用的就是RFID技術，這在物聯網方面獲得了普遍應用。

✔ 個域網的範圍在10米左右，主要實現小數據量的通訊，藍牙就是一種個域網的技術，你們用的無線耳機，無線鼠標鍵盤，自拍杆採用的就是藍牙通訊。還有在智能家居中常常用到的ZigBee技術，鏈接節點數和數據傳輸速率都比藍牙有所增長。

✔ 無線局域網（WLAN，Wireless Local Area Network）最爲你們所熟悉，覆蓋100米範圍內的通訊。Wifi就是一種無線局域網技術，家裏裝上無線路由器，就能夠盡享網上衝浪的樂趣了。Wifi成了許多人的最基本需求。

無線城域網的範圍擴大到了幾公里到幾十公里，提供點到多點的通訊服務。WiMax（全球微波接入互操做性）做爲3G移動通訊技術標準之路雖然終結了，但做爲一種無線寬帶城域網的技術，還在繼續發展中。

而咱們的重點——移動通訊技術是做爲廣域網技術存在的，目的是實現長距離，大範圍的通訊功能，讓地球上每一個角落均可以自由通訊。拿起手機，咱們能夠和遠隔萬里的家人朋友面對面聊天，能夠查詢地球另外一面的服務器上的數據，給生活工做和學習帶來了極大的便利。

不過有些時候，咱們只是要給坐在身邊的朋友發個圖片，和同宿舍的好基友聯機打遊戲，或是在兩臺手機間傳些文件。雖然數據的起點和終點近在咫尺，但網絡但是一視同仁，都得從手機到基站，通過核心網處理，送到外部服務器，再送回移動核心網，經基站到達手機。因此若是你坐在北京的辦公室用微信給隔壁的同事發了個圖片，數據可能要從北京送到貴州的騰訊數據中心的服務器上再回到北京，千里迢迢繞了個大圈。

移動通訊技術能實現長距離的通訊，但咱也得勤儉持家，對於近距離的通訊，可否不佔用基站的信道資源，手機本身直接處理了，那得省下多少資源啊。

2.D2D通訊

D2D通訊就是這麼一種技術。D2D(Device-to-Device，設備到設備) 是指兩個對等的用戶節點之間直接進行通訊的一種方式。藍牙是兩個設備間直接通訊，雙方自行配對，無需第三方干預。D2D通訊稍有區別，是一種基於蜂窩網系統的近距離數據直接傳輸技術。用戶數據不須要經過基站轉發，每一個用戶節點都能發送和接收信號，並具備轉發消息的功能，直接在終端之間進行數據傳輸。但這一系列動做的控制，如會話的創建、維持，無線資源分配以及計費、鑑權、識別、移動性管理等仍由蜂窩網絡負責，所以相關的控制指令數據仍是須要通過基站傳輸。也就是用戶面採用D2D傳輸，控制面仍是通過網絡。

3.D2D應用

在D2D通訊網絡中，設備同時扮演服務器和客戶端的角色，可以意識到彼此的存在，自組織地構成一個虛擬或者實際的羣體。這很像社交的特徵，因此D2D自然可用於基於地理鄰近特性的社交應用，進行如內容分享、互動遊戲等鄰近用戶之間數據的傳輸，用戶經過D2D的發現功能尋找鄰近區域的感興趣用戶。本地廣告服務也可利用D2D精肯定位附近目標用戶，推送商品打折促銷、影院新片預告等信息，實現效益最大化。

隨着高清視頻等大流量特性的多媒體業務日益增加，巨大的數據流量給網絡無線信道和核心層帶來巨大的挑戰。在人羣密集的商業區或夜間的高校宿舍，常常出現手機信號滿格但卻上不了網的狀況，這就是網絡不堪重負，資源不足的狀況。利用D2D通訊的本地特性開展本地多媒體業務，能夠節省網絡資源的開銷。好比，運營商或內容提供商能夠在熱點區域設置服務器，將當前熱門的媒體內容存儲在服務器中，服務器以D2D模式向有業務需求的用戶提供業務；用戶也可從鄰近的已得到該媒體業務的用戶終端處得到所需的媒體內容，無需通過基站，從而緩解基站的傳輸壓力。近距離用戶之間的蜂窩通訊也可切換到D2D通訊模式以實現對網絡流量的分流。這樣，能夠騰出無線信道用於正常的通訊，提高了頻譜的利用效率。

除了分流大數據外，D2D在大鏈接方面也具備優點。5G中的mMTC大規模機器類型通訊場景下大量的物聯網終端將接入網絡。在這些場景中，不少狀況下設備都是近距離分佈，像智能工廠，智能停車場，局部區域內有大量的通訊設備，或是車聯網中的V2X，車輛要和周邊的車輛、行人、設施、網絡通訊。若是所有經過基站轉接，大量的請求指令和數據傳輸將讓網絡疲於奔命。利用D2D，設備間直接通訊，減小中間環節後，通訊時延大爲縮短，可靠性和安全性也獲得了提高。

因爲D2D具備自動組網鏈接功能，在應急通訊方面將有出色表現，解決極端天然災害引發通訊基礎設施損壞致使的通訊中斷問題。搶險救災時，D2D通訊模式下，鄰近的移動終端之間無需基站信號就可以創建無線通訊，快速組建災難救援通訊網絡，進行救援的指揮調度。另外，在無線網絡覆蓋盲區，用戶經過一跳或多跳D2D通訊能夠鏈接到蜂窩網覆蓋區域內的用戶終端，藉助該用戶終端進行正常的通訊業務。

正是因爲這些優勢，D2D已經被列爲了5G的一項關鍵技術，經過複用無線頻譜資源，增長頻譜效率，在必定程度上緩解無線通訊系統頻譜資源匱乏的問題。

4.D2D分類

前面已經說到D2D和其餘近距離通訊技術最大的區別就在因而受到基站的控制，使用的是受權的頻段，所以它的干擾是可控的，數據傳輸具備更高的可靠性。在無線接入層面，按照蜂窩網絡覆蓋範圍區分，D2D通訊分紅了三個場景。

4.1 基站控制下的D2D通訊

當D2D通訊設備雙方都在基站覆蓋範圍內時，基站將對D2D的頻譜資源調度和發射功率進行管理控制。

D2D通訊經過無線方式進行，同樣要佔用特定的頻段。網絡能夠分配一段專用的頻譜用於D2D通訊，這樣一來，D2D和普通蜂窩網就不會產生干擾，能夠最大功率發射信號。在頻譜資源緊張或D2D需求不大的狀況下，專用頻譜顯然不是一個好主意，所以D2D還能夠和蜂窩網共用頻譜，使用基站到手機的下行信道頻段或手機到基站的上行信道頻段。這樣不可避免地會和蜂窩網通訊互相干擾。

上圖中手機1和2之間是D2D通訊，採用的是上行頻段，1發射信號，2接收信號。手機3和基站4之間是蜂窩網通訊。1發射給2的信號被基站4收到，由於和手機3發給基站4的上行信號頻段同樣，就對基站接收產生了干擾。一樣，手機3發給基站的信號被手機2收到，也對手機2產生了干擾。因此必須對網絡中的這些干擾進行控制和消除。

在基站的管理下，D2D設備的發射功率受到嚴格控制，而且經過基站的干擾協調，調整週圍設備使用的頻率資源和功率，能夠把干擾影響控制在可接受範圍內，確保服務質量。這樣一來，在有限的頻譜資源內，蜂窩網和D2D經過複用傳輸了更多的數據，增長了小區吞吐量，提高了頻譜效率。

4.2 基站輔助控制下的D2D通訊

在蜂窩網覆蓋的邊界，D2D通訊設備只有部分處於基站控制下，這時基站只在開始階段參與設備發現和會話創建，引導雙方創建鏈接，後續再也不進行資源調度，由D2D設備根據內置算法選擇資源，其網絡複雜度比徹底受控的D2D通訊有大幅下降，可是通訊業務體驗相應也會受到影響。

4.3 不受基站控制的D2D通訊

在蜂窩網覆蓋範圍以外，D2D設備自主發現設備，創建鏈接，調度資源，這對設備能力提出了更高的要求，設備複雜度大於前面兩種方式。這種方式主要用於應急通訊或信號盲區的狀況，能夠經過多跳傳輸最終鏈接到蜂窩網絡中。

4.4 比較一下這三種場景：

在5G的高速率，低時延，大鏈接的要求下，傳統的以基站爲中心的業務模式感覺到了極大的壓力，D2D做爲一種補充通訊模式將爲新時代的移動終端海量接入，實現大規模低時延的數據傳輸開闢新的途徑。

說了這麼多，總結起來D2D通訊不通過運營商的基站，那是否是流量不收錢了？

想太多了，別忘了D2D的控制權還在基站手上呢。你們能期待的就是對這部分流量有個更優惠的套餐了。

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