5G無線接入網(wǎng)超密集組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

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摘要：超密集組網(wǎng)將是未來5g網(wǎng)絡(luò)的一種重要組網(wǎng)方式。分析了5G無線接入網(wǎng)超密集組網(wǎng)的特性，對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究，提出超密集組網(wǎng)的部署建議。

關(guān)鍵詞：5G；超密集組網(wǎng)；UDN

引言

目前產(chǎn)業(yè)界就5G網(wǎng)絡(luò)的總體要求已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，主要包括更高的數(shù)據(jù)流量和用戶體驗(yàn)速率、海量終端連接以及更低時(shí)延、更高可靠性等。除了增加頻譜帶寬、提高頻譜利用率外，通過在室內(nèi)外熱點(diǎn)區(qū)域密集部署低功率小基站，形成超密集異構(gòu)組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)成為應(yīng)對(duì)未來大數(shù)據(jù)流量及高用戶速率的5G網(wǎng)絡(luò)的解決手段[1]。5G網(wǎng)絡(luò)為干擾受限系統(tǒng)，超密集組網(wǎng)會(huì)在小覆蓋范圍內(nèi)部署大量的基站，有較高移動(dòng)速度的終端用戶在此環(huán)境下會(huì)頻繁切換，提升了網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)。“覆蓋”和“容量”仍然是5G網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。因此，為了提升網(wǎng)絡(luò)容量，如何有效進(jìn)行干擾消除、干擾協(xié)調(diào)成為超密集組網(wǎng)需要重點(diǎn)解決的問題[2]。

15G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G無線接入網(wǎng)采用了控制面與數(shù)據(jù)面的分離的技術(shù)，通過簇化集中控制，提升了系統(tǒng)容量和資源利用率。為了解決特定區(qū)域內(nèi)持續(xù)發(fā)生高流量業(yè)務(wù)的熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景帶來的挑戰(zhàn)，5G超密集組網(wǎng)采用微基站進(jìn)行熱點(diǎn)容量補(bǔ)充，同時(shí)結(jié)合大規(guī)模天線、高頻通信等無線技術(shù)，提高無線側(cè)的吞吐量。5G超密集組網(wǎng)可以劃分為宏基站+微基站及微基站+微基站兩種模式，兩種模式通過不同的方式實(shí)現(xiàn)干擾與資源的調(diào)度。在宏基站+微基站覆蓋模式下，宏基站負(fù)責(zé)覆蓋及微基站間資源協(xié)同管理，作為微基站間的接入集中控制模塊，負(fù)責(zé)無線資源協(xié)調(diào)、小范圍移動(dòng)性管理，而由微基站負(fù)責(zé)容量，通過覆蓋與容量的分離，從而實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求以及分布特性靈活部署微基站。在微基站+微基站的超密集覆蓋模式下，微基站間的干擾協(xié)調(diào)、資源協(xié)同、緩存等則是通過分簇化集中控制來實(shí)現(xiàn)[3]。5G超密集組網(wǎng)在此模式下，在業(yè)務(wù)層面，由宏基站負(fù)責(zé)低速率、高移動(dòng)性類業(yè)務(wù)的傳輸，微基站主要承載高帶寬業(yè)務(wù)。以上功能實(shí)現(xiàn)由宏基站負(fù)責(zé)覆蓋以及微基站間資源協(xié)同管理，微基站負(fù)責(zé)容量的方式，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求以及分布特性靈活部署微基站，從而實(shí)現(xiàn)宏基站+微基站模式下控制與承載的分離。通過控制與承載的分離，5G超密集組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)覆蓋和容量的單獨(dú)優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決密集組網(wǎng)環(huán)境下頻繁切換問題，提升用戶體驗(yàn)，提升資源利用率。5G超密集組網(wǎng)微基站+微基站模式未引入宏基站這一網(wǎng)絡(luò)單元，為了能夠在微基站+微基站覆蓋模式下，實(shí)現(xiàn)類似于宏基站+微基站模式下宏基站的資源協(xié)調(diào)功能，需要由微基站組成的密集網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)虛擬宏小區(qū)。虛擬宏小區(qū)的構(gòu)建，需要簇內(nèi)多個(gè)微基站共享部分資源（包括信號(hào)、信道、載波等），此時(shí)同一簇內(nèi)的微基站通過在此相同的資源上進(jìn)行控制面承載的傳輸，以達(dá)到虛擬宏小區(qū)的目的。同時(shí)，各個(gè)微基站在其剩余資源上單獨(dú)進(jìn)行用戶面數(shù)據(jù)的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)5G超密集組網(wǎng)場(chǎng)景下控制面與數(shù)據(jù)面的分離。在低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載時(shí)，分簇化管理微基站，由同一簇內(nèi)的微基站組成虛擬宏基站，發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。在此情況下，終端可獲得接收分集增益，提升了接收信號(hào)質(zhì)量。當(dāng)高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載時(shí)，則每個(gè)微基站分別為獨(dú)立的小區(qū)，發(fā)送各自的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)了小區(qū)分裂，從而提升了網(wǎng)絡(luò)容量[3]。

25G超密集組網(wǎng)部署建議

根據(jù)微基站的部署場(chǎng)景，主要可以劃分為以下幾類場(chǎng)景。當(dāng)宏基站站間距達(dá)到如下表的密集度時(shí)，建議新增的站址應(yīng)以微基站為主，特殊覆蓋要求或宏基站小區(qū)覆蓋能夠良好控制時(shí)，才選擇采用宏基站建設(shè)。針對(duì)用戶密度大、無線環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，可結(jié)合5m高精度電子地圖進(jìn)行仿真，尋找弱覆蓋區(qū)并在潛在站址的基礎(chǔ)上制定微基站覆蓋方案，再通過網(wǎng)絡(luò)仿真對(duì)方案驗(yàn)證和調(diào)整，最終完成微基站方案的制定。

3結(jié)論

針對(duì)未來5G超密集組網(wǎng)覆蓋和容量的分析了超密集組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析了宏基站+微基站及微基站+微基站部署場(chǎng)景，對(duì)微基站的部署場(chǎng)景及部署站間距給出了建議方案，為后續(xù)研究發(fā)展提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]段弘濤.5G面臨的挑戰(zhàn)與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[C]//2017年7月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，2017.

[2]楊峰義，張建敏，謝偉良，等.5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析[J].電信科學(xué)，2015，31（5）：46-56.

[3]張建敏，謝偉良，楊峰義.5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)[J].電信科學(xué)，2016，32（6）：36-43

作者：吳昊 單位：福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司