随着移动互联网的发展,人们对各种应用场景下的通信体验要求越来越高,希望能在体育场、露天集会、演唱会等超密集场景也获得良好的业务体验。随时无缝接入的要求,使网络重心由覆盖受限转化为容量受限。随着4K视频及虚拟现实业务的快速发展,对带宽的需求也不断增长,比如1080P视频业务的带宽需求仅为4Mbps,而4K视频业务的带宽达到了20Mbps,未来虚拟现实VR业务的带宽需求将达到100Mbps以上。
超密集组网(UDN)将是满足5G以及未来移动数据流量需求的主要技术手段。超密集组网通过更加“密集化”的无线网络基础设施部署,可获得更高的频率复用效率,从而在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升。随着站点密度的增加,用户将受到多个密集邻区的同频干扰,且移动时切换过于频繁,用户体验急剧下降。中兴通讯提出的Pre5G UDN解决方案,可以化多个基站的干扰为有用信号,且服务集合随小区移动不断更新,始终使用户处于小区中心的状态,实现小区虚拟化,达到一致性的用户体验。干扰管理与抑制、小区虚拟化技术和小小区动态调整等是Pre-UDN阶段超密集组网的重要研究方向。
引入D-MIMO技术,解决干扰并提升单位面积容量
在同频组网场景下,随着站点数量增加和站点密度增大,小区间重叠覆盖度增加,同频干扰的问题严重,导致站点增加带来的吞吐量提升有限,特别是小区边缘用户的感知很难保证。如图1所示,D-MIMO(Distribute-MIMO)通过将分布在不同地理位置的天线进行联合数据发送,可以将其他基站的干扰信号变成有用信号,在协调基站间同频干扰的同时提升单用户的吞吐量和系统频谱效率,保证单位面积的吞吐量随着站点数的增加稳步增长,是高密组网阶段重要的干扰解决和容量提升技术之一。
D-MIMO簇间引入虚拟小区技术,实现一致的用户体验
随着小站部署越来越密集,小区边缘越来越多,当UE在密集小区间移动时,不同小区间因PCI不同导致UE小区间切换频繁。虚拟小区(Virtual Cell)技术的核心思想是“以用户为中心”分配资源,达到“一致用户体验”的目的。虚拟小区技术为UE提供无边界的小区接入,随UE移动快速更新服务节点,使UE始终处于小区中心;此外,UE在虚拟小区的不同小区簇间移动,不会发生小区切换/重选。
具体来说,虚拟小区由密集部署的小站集合组成。其中重叠度非常高的若干小站组成D-MIMO簇,若干个D-MIMO簇组成虚拟小区。在D-MIMO簇构建的虚拟小区中,构建虚拟层和实体层网络,其中虚拟层涵盖整个虚拟小区,承载广播、寻呼等控制信令,负责移动性管理;各个D-MIMO簇形成实体层,具体承载数据传输,用户在同一虚拟层内不同实体层间移动时,不会发生小区重选或切换,从而实现用户的轻快体验。
小小区动态调整,频谱利用率最大化
自适应小小区分簇通过调整每个子帧、每个小小区的开关状态并动态形成小小区分簇,关闭没有用户连接或者无需提供额外容量的小小区,从而降低对临近小小区的干扰。即使是超级小区场景,如果UE接收到的CRS功率和实际激活的CP下发的PDSCH功率有差异,也会导致UE下行解调性能的下降。因此在超密小区分簇的情况下,需要将话务量较低的小小区关断(见图2)。
此外,对于展会或者球赛这种突发性质的集会和赛事,其话务波动特性明显,用户群体网络分享行为较为普遍,因此对上行容量要求较高。对于相对封闭的室内场馆区域,需要根据实时话务的情况实现动态UL/DL子帧配比调整,比如图2中Small Cell4和5,上下行子帧配比从现网配置的DL/UL=3:1调整到DL/UL=2:2。
未来超高清、3D和浸入式视频的流行会使得数据流量大幅提升。大量个人数据和办公数据存储在云端,海量实时的数据交互需要可以媲美光纤的传输速率。5G无线网络需要支持1000倍的容量增益,UDN(超密集组网)可以实现系统频率复用效率和网络容量的巨大提升,将成为热点高容量场景的关键解决方案。
2016年2月,在巴塞罗那举办的世界移动通信大会上,中兴通讯展示了Pre5G UDN解决方案,现场天花板上部署了8个基站,组成同频超密组网,网络中部署8台UE。通过Pre5G UDN解决方案降低干扰,使8小区总吞吐量达到300Mbps,展示了中兴通讯在5G技术发展之路的成果。