5G無線接入網(wǎng)超密集組網(wǎng)設(shè)計方案前瞻

吳 昊

（福建省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司， 福建 福州 350003）

引言

目前產(chǎn)業(yè)界就5G網(wǎng)絡(luò)的總體要求已經(jīng)達成共識，主要包括更高的數(shù)據(jù)流量和用戶體驗速率、海量終端連接以及更低時延、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)會在小覆蓋范圍內(nèi)部署大量的基站，有較高移動速度的終端用戶在此環(huán)境下會頻繁切換，提升了網(wǎng)絡(luò)干擾信號?！案采w”和“容量”仍然是5G網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)需要重點關(guān)注的問題。因此，為了提升網(wǎng)絡(luò)容量，如何有效進行干擾消除、干擾協(xié)調(diào)成為超密集組網(wǎng)需要重點解決的問題[2]。

1 5G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)的熱點高容量場景帶來的挑戰(zhàn)，5G超密集組網(wǎng)采用微基站進行熱點容量補充，同時結(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，負責(zé)無線資源協(xié)調(diào)、小范圍移動性管理，而由微基站負責(zé)容量，通過覆蓋與容量的分離，從而實現(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現(xiàn)[3]。

1.1 宏基站+微基站部署模式

5G超密集組網(wǎng)在此模式下，在業(yè)務(wù)層面，由宏基站負責(zé)低速率、高移動性類業(yè)務(wù)的傳輸，微基站主要承載高帶寬業(yè)務(wù)。以上功能實現(xiàn)由宏基站負責(zé)覆蓋以及微基站間資源協(xié)同管理，微基站負責(zé)容量的方式，實現(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)可以實現(xiàn)覆蓋和容量的單獨優(yōu)化設(shè)計，解決密集組網(wǎng)環(huán)境下頻繁切換問題，提升用戶體驗，提升資源利用率。

1.2 微基站+微基站部署模式

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)建一個虛擬宏小區(qū)。虛擬宏小區(qū)的構(gòu)建，需要簇內(nèi)多個微基站共享部分資源（包括信號、信道、載波等），此時同一簇內(nèi)的微基站通過在此相同的資源上進行控制面承載的傳輸，以達到虛擬宏小區(qū)的目的。同時，各個微基站在其剩余資源上單獨進行用戶面數(shù)據(jù)的傳輸，從而實現(xiàn)5G超密集組網(wǎng)場景下控制面與數(shù)據(jù)面的分離。在低網(wǎng)絡(luò)負載時，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，提升了接收信號質(zhì)量。當(dāng)高網(wǎng)絡(luò)負載時，則每個微基站分別為獨立的小區(qū)，發(fā)送各自的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)了小區(qū)分裂，從而提升了網(wǎng)絡(luò)容量[3]。

2 5G超密集組網(wǎng)部署建議

根據(jù)微基站的部署場景，主要可以劃分為以下幾類場景，如表1所示。

表1 微基站部署場景分類

當(dāng)宏基站站間距達到如下表的密集度時，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，才選擇采用宏基站建設(shè)。根據(jù)這一原則可得出微基站重點覆蓋區(qū)域，如表2所示。

表2 微站間距建議

針對用戶密度大、無線環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，可結(jié)合5 m高精度電子地圖進行仿真，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)仿真對方案驗證和調(diào)整，最終完成微基站方案的制定。

3 結(jié)論

針對未來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+微基站部署場景，對微基站的部署場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。