5G无线接入网超密集组网设计方案

摘要：超密集组网将是未来5G网络的一种重要组网方式。分析了5G无线接入网超密集组网的特性，对其设计方案进行了研究，提出超密集组网的部署建议。

关键词：5G；超密集组网；UDN

引言

目前产业界就5G网络的总体要求已经达成共识，主要包括更高的数据流量和用户体验速率、海量终端连接以及更低时延、更高可靠性等。除了增加频谱带宽、提高频谱利用率外，通过在室内外热点区域密集部署低功率小基站，形成超密集异构组网网络成为应对未来大数据流量及高用户速率的5G网络的解决手段[1]。5G网络为干扰受限系统，超密集组网会在小覆盖范围内部署大量的基站，有较高移动速度的终端用户在此环境下会频繁切换，提升了网络干扰信号。“覆盖”和“容量”仍然是5G网线网络需要重点关注的问题。因此，为了提升网络容量，如何有效进行干扰消除、干扰协调成为超密集组网需要重点解决的问题[2]。

15G超密集组网网络架构

5G无线接入网采用了控制面与数据面的分离的技术，通过簇化集中控制，提升了系统容量和资源利用率。为了解决特定区域内持续发生高流量业务的热点高容量场景带来的挑战，5G超密集组网采用微基站进行热点容量补充，同时结合大规模天线、高频通信等无线技术，提高无线侧的吞吐量。5G超密集组网可以划分为宏基站+微基站及微基站+微基站两种模式，两种模式通过不同的方式实现干扰与资源的调度。在宏基站+微基站覆盖模式下，宏基站负责覆盖及微基站间资源协同管理，作为微基站间的接入集中控制模块，负责无线资源协调、小范围移动性管理，而由微基站负责容量，通过覆盖与容量的分离，从而实现接入网根据业务发展需求以及分布特性灵活部署微基站。在微基站+微基站的超密集覆盖模式下，微基站间的干扰协调、资源协同、缓存等则是通过分簇化集中控制来实现[3]。5G超密集组网在此模式下，在业务层面，由宏基站负责低速率、高移动性类业务的传输，微基站主要承载高带宽业务。以上功能实现由宏基站负责覆盖以及微基站间资源协同管理，微基站负责容量的方式，实现接入网根据业务发展需求以及分布特性灵活部署微基站，从而实现宏基站+微基站模式下控制与承载的分离。通过控制与承载的分离，5G超密集组网可以实现覆盖和容量的单独优化设计，解决密集组网环境下频繁切换问题，提升用户体验，提升资源利用率。5G超密集组网微基站+微基站模式未引入宏基站这一网络单元，为了能够在微基站+微基站覆盖模式下，实现类似于宏基站+微基站模式下宏基站的资源协调功能，需要由微基站组成的密集网络构建一个虚拟宏小区。虚拟宏小区的构建，需要簇内多个微基站共享部分资源（包括信号、信道、载波等），此时同一簇内的微基站通过在此相同的资源上进行控制面承载的传输，以达到虚拟宏小区的目的。同时，各个微基站在其剩余资源上单独进行用户面数据的传输，从而实现5G超密集组网场景下控制面与数据面的分离。在低网络负载时，分簇化管理微基站，由同一簇内的微基站组成虚拟宏基站，发送相同的数据。在此情况下，终端可获得接收分集增益，提升了接收信号质量。当高网络负载时，则每个微基站分别为独立的小区，发送各自的数据信息，实现了小区分裂，从而提升了网络容量[3]。

25G超密集组网部署建议

根据微基站的部署场景，主要可以划分为以下几类场景。当宏基站站间距达到如下表的密集度时，建议新增的站址应以微基站为主，特殊覆盖要求或宏基站小区覆盖能够良好控制时，才选择采用宏基站建设。针对用户密度大、无线环境复杂的区域，可结合5m高精度电子地图进行仿真，寻找弱覆盖区并在潜在站址的基础上制定微基站覆盖方案，再通过网络仿真对方案验证和调整，最终完成微基站方案的制定。

3结论

针对未来5G超密集组网覆盖和容量的分析了超密集组网的网络架构，分析了宏基站+微基站及微基站+微基站部署场景，对微基站的部署场景及部署站间距给出了建议方案，为后续研究发展提供参考。

参考文献

[1]段弘涛.5G面临的挑战与网络架构[C]//2017年7月建筑科技与管理学术交流会论文集，2017.

[2]杨峰义，张建敏，谢伟良，等.5G蜂窝网络架构分析[J].电信科学，2015，31（5）：46-56.

[3]张建敏，谢伟良，杨峰义.5G超密集组网网络架构及实现[J].电信科学，2016，32（6）：36-43

作者：吴昊 单位：福建省邮电规划设计院有限公司