5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

王新

摘要：隨著5G網(wǎng)絡(luò)的不斷推進(jìn)，各式各樣的創(chuàng)新型業(yè)務(wù)也隨之出現(xiàn)，豐富了人們的生活，給人們提供了方便，提高了人們的生活質(zhì)量。為了可以有效的解決未來(lái)數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，大批量的設(shè)備連接和各類(lèi)新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，我國(guó)已經(jīng)展開(kāi)對(duì)未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分析研究。本文主要分析探討了5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：5G超密集組網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);實(shí)現(xiàn)

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度方面提出了更高要求，這也成為促進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的根本前提。用戶有著隨時(shí)高速無(wú)線接入的這一需求，而且在人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)在容量和覆蓋范圍上提出了更高要求的這一前提基礎(chǔ)下，密集市區(qū)的整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也從傳統(tǒng)的宏站和室內(nèi)分布的這一方式朝著宏微協(xié)同和超密集分層立體組網(wǎng)的方向發(fā)展，提高服務(wù)質(zhì)量，滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用的更高需求。

15G的定義

預(yù)計(jì)到2020年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)各類(lèi)新型業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，將帶來(lái)1000倍的數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)以及超過(guò)500億量級(jí)的終端設(shè)備連接。同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)等業(yè)務(wù)應(yīng)用帶來(lái)了嚴(yán)格的端到端時(shí)延要求。例如，當(dāng)操作桿在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中移動(dòng)3D對(duì)象時(shí)，如果響應(yīng)時(shí)延超過(guò)1ms，會(huì)導(dǎo)致用戶產(chǎn)生眩暈的感覺(jué)。相比較傳統(tǒng)的無(wú)線系統(tǒng)端到端時(shí)延要求，5G網(wǎng)絡(luò)毫秒級(jí)的時(shí)延要求提高了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，為了滿足上述移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，相比于現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：數(shù)據(jù)流量密度提升1000倍;設(shè)備連接數(shù)目增加10～100倍;用戶體驗(yàn)速率改善10～100倍;MTC終端待機(jī)時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)10倍;端到端時(shí)延縮短5倍。

25G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

基于前期“三朵云”的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，本文針對(duì)超密集組網(wǎng)主要應(yīng)用的熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景提出了5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?？梢钥闯?，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（辦公室、大型場(chǎng)館和家庭等）帶來(lái)的挑戰(zhàn)，即如何在網(wǎng)絡(luò)資源有限的情況下提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和傳輸效率，保證良好的用戶體驗(yàn)速率，5G超密集組網(wǎng)需要如下方面的進(jìn)一步增強(qiáng)。首先，接入網(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(wú)線技術(shù)，提高無(wú)線側(cè)的吞吐量。其中，在宏一微覆蓋場(chǎng)景下，通過(guò)覆蓋與容量的分離（微基站負(fù)責(zé)容量，宏基站負(fù)責(zé)覆蓋及微基站間資源協(xié)同管理），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。同時(shí)，由宏基站充當(dāng)?shù)奈⒒鹃g的接入集中控制模塊，負(fù)責(zé)無(wú)線資源協(xié)調(diào)、小范圍移動(dòng)性管理等功能;除此之外，對(duì)于微一微超密集覆蓋的場(chǎng)景，微基站間的干擾協(xié)調(diào)、資源協(xié)同、緩存等需要進(jìn)行分簇化集中控制。此時(shí)，接入集中控制模塊可以由所分簇中某一個(gè)微基站負(fù)責(zé)或者單獨(dú)部署在數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)提供無(wú)線資源協(xié)調(diào)、小范圍移動(dòng)性管理等功能。其次，為了盡快對(duì)大流量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和響應(yīng)，需要將用戶面網(wǎng)關(guān)、業(yè)務(wù)使能模塊、內(nèi)容緩存/邊緣計(jì)算等轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)功能盡量下沉到靠近用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣。例如在接入網(wǎng)基站旁設(shè)置本地用戶面網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)本地分流。同時(shí)，通過(guò)在基站上設(shè)置內(nèi)容緩存/邊緣計(jì)算能力，利用智能的算法將用戶所需內(nèi)容快速分發(fā)給用戶，同時(shí)減少基站向后的流量和傳輸壓力。更進(jìn)一步地將諸如視頻編解碼、頭壓縮等業(yè)務(wù)使能模塊下沉部署到接入網(wǎng)側(cè)，以便盡早對(duì)流量進(jìn)行處理，減少傳輸壓力。

3超密集組網(wǎng)站點(diǎn)的設(shè)計(jì)

為了更好的解決未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的增大和用戶體驗(yàn)度的要求，除了增加頻譜帶寬和利用先進(jìn)的無(wú)線傳輸技術(shù)來(lái)提升頻譜利用率以外，通過(guò)加密小區(qū)部署來(lái)提升空間的利用率是解決無(wú)線系統(tǒng)容量的關(guān)鍵。在5G超密集組網(wǎng)中，基站覆蓋半徑會(huì)在很大程度上減小，這種現(xiàn)象直接影響了小區(qū)的數(shù)量和基站的密度，最后使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得繁瑣。傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)是根據(jù)小區(qū)分裂的方法來(lái)縮短半徑，小區(qū)的覆蓋范圍減小，分裂就會(huì)難以實(shí)施，這就要在室內(nèi)外熱點(diǎn)區(qū)域密集部署低功率小基站，從而形成超密集組網(wǎng)。5G超密集組網(wǎng)站點(diǎn)方案，由傳統(tǒng)宏站+室分方式漸漸向宏微協(xié)同，超密集分層立體組網(wǎng)方向改變，通過(guò)準(zhǔn)確的問(wèn)題定位，完善規(guī)劃方案，盡可能多的為人們提供更為便利的服務(wù)。

45G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

在5G超密集組網(wǎng)條件下，5G基站的覆蓋半徑將會(huì)出現(xiàn)明顯的縮小狀況，在數(shù)百米或者幾十米，這種明顯的縮小就可以導(dǎo)致小區(qū)數(shù)量和基站密度的增加。也就是說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜的今天，傳統(tǒng)的傳播模型已經(jīng)不能滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃科學(xué)指導(dǎo)的需要。因此，人們?yōu)榱诉_(dá)到期望的標(biāo)準(zhǔn)值，就采用適當(dāng)?shù)氖侄?，借助大?shù)據(jù)的分析方法，進(jìn)行精細(xì)化的仿真。因此，在現(xiàn)階段，依托于5G的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)要求，通過(guò)用戶所提交的動(dòng)態(tài)MR數(shù)據(jù)數(shù)值，進(jìn)行小區(qū)無(wú)線信號(hào)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果之上，在應(yīng)用上具有更高效率和更全信息的優(yōu)勢(shì)，為最新的基站進(jìn)行具體的規(guī)劃，提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。在構(gòu)建室內(nèi)外信號(hào)之間差異的實(shí)驗(yàn)和場(chǎng)景模擬的過(guò)程中，基于用戶精準(zhǔn)定位的需求，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在問(wèn)題區(qū)域的精準(zhǔn)定位，就可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法采集測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)。進(jìn)行微基站的部署，就可以科學(xué)合理的規(guī)劃5G超密集組網(wǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容，基站要考慮到人流量和覆蓋區(qū)域的要求，考慮到建筑結(jié)構(gòu)對(duì)基站造成的影響，對(duì)于微基站的設(shè)備和微基站的需求量進(jìn)行嚴(yán)格的考察。權(quán)衡移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)商來(lái)選擇適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的可連續(xù)的覆蓋模式。采用LTE系統(tǒng)作為針對(duì)性分析基站覆蓋建設(shè)的聯(lián)系方法，對(duì)于微基站和宏基站的異步部署，就可以避免基站與基站之間相互干擾的問(wèn)題，若微基站位于熱點(diǎn)流量系數(shù)，同宏基站覆蓋存在重疊，會(huì)存在嚴(yán)重的通頻干擾，因要線對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行識(shí)別，對(duì)與目前和未來(lái)可能會(huì)存在的熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃，然后通過(guò)ABS結(jié)合CRE等技術(shù)，對(duì)通頻干擾問(wèn)題加以解決。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著網(wǎng)絡(luò)信息的不斷更新與發(fā)展，超密集組網(wǎng)利用基站加密部署提升空間的方式，成為解決5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量用戶體驗(yàn)速率合理的有效方案。對(duì)于5G通信時(shí)代的不斷推進(jìn)，流量高，智能化，延遲低，損耗低的問(wèn)題是非常嚴(yán)重的。在5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，超密集組網(wǎng)站點(diǎn)設(shè)計(jì)是非常重要的。對(duì)此在發(fā)展過(guò)程中，就要對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)的研究分析，使得5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更好的為人們提供服務(wù)。