動态無線接入網絡
為了滿足多樣化需求,5G無線接入網絡(RAN)包括不同的RAN賦能工具或者元素。傳統的宏蜂窩網絡需要提供廣域覆寫,超密集網絡和遊牧節點提升本地容量。在較高頻 段,波束賦形可以用于廣域覆寫和 SINR 提升。D2D 通信既适用于接入,也适用于回傳。 盡管如此,每一個技術各自都無法适應随着時間和位置變化的容量、覆寫、時延需求的 變化。
動态無線接入(DyRAN)以動态的方式內建了所有元素,成為多無線接入技術環境,見圖 2.6。DyRAN 也會在時間和空間上快速适應 5G 一般服務的組合的變化。

不同的技術元素作用于提升覆寫區域内的 SINR 的這一基本技術要求。例如大規模 MIMO 波束賦形和UDN 可以用于提升某一區域的平均 SINR,而具體的技術選擇将基 于技術和非技術的考量。在密集城市環境,UDN 方案可能更獲青睐,而在郊區和農村, 大規模 MIMO 的方案更适合。9.1 ~ 9.4 節介紹 DyRAN 的技術元素,9.5 ~ 9.8 節描述 DyRAN 的一些通用功能。盡管功能是通用的,其實作方式未必相同。 DyRAN 緊密地與系統架構相關聯,并且根據網絡節點的服務能力和計算能力,支援不同的網絡功能分布。
9.1 超密集網絡
網絡密度增加,可以直接提升網絡容量。網絡密度可以通過 Small Cell 的部署成為 UDN 超密集網絡。UDN 可以部署在室内也可以在室外,可以使站間距降低到若幹米。 UDN 的目标使用者速率是 10Gbit/s,被解讀為高(本地)容量和高速率。考慮到能耗效率的要求,隻有在厘米波和毫米波具有很大的連續頻譜時才是現實可行的。第 6 章會介紹 厘米波和毫米波通信,第 7 章介紹 UDN 空中接口。 UDN 應當既能獨立部署,也可以作為容量提升“孤島”和網絡覆寫層(例如 LTE) 緊密協同。當獨立部署時,UDN 網絡需要實作完整的移動網絡功能,包括系統接入、 移動管理等。當 UDN 和網絡覆寫層緊密協作部署時,UDN 和覆寫網絡層可以進行網 絡功能分工。例如,重疊網絡的控制面可以作為 UDN 和覆寫網絡的共同的控制面。二 者的使用者面則可以不同。第三方部署的 UDN(例如室内場景),可以将其具備的覆寫和 容量提供給多個營運商,也就是和多個覆寫網絡緊密結合,甚至支援使用者自行部署的 UDN 接入節點。大量的 UDN 節點不需要傳統的網絡規劃,自組織能力也超越今天的 自組織網絡。創新的技術是必要的,例如幹擾抑制,參見第 9 章和第 11 章。UDN 網絡也可以為其他不同的接入技術提供回傳。根據接入節點的能力,接入技術可以是 WiFi、ZigBee 等。可以預見這種應用将被用于 mMTC 操作,裝置通過不同的空中接口接入 UDN 節點。
9.2 移動網絡
移動網絡包括遊牧節點和 / 或者移動中繼節點。
- 移動中繼節點指無線接入節點為車輛内使用者提供通信能力,特别是在高速移動 的場景。典型的移動中繼節點可以是火車、公共汽車或者有軌電車,也可以是小轎車。 移動中繼節點可以克服金屬化的車窗帶來的穿透損耗。
- 遊牧節點是一種新的網絡節點,它具有的車輛通信能力,可以使車輛作為臨時 接入節點,同時服務于車内和車外的使用者。遊牧節點增加了網絡密度,并且滿足了資料 流量随着時間和空間的變化。遊牧節點內建于 UDN 之中,在不可預測的時間和地點提 供臨時性的接入服務。任何的解決方案都必須能夠處理這種動态變化的要求。
9.3 天線波束
波束賦形,即塑造多個天線波束,可以在一定區域内提升 SINR,也可以應用于大 規模 MIMO 或者 CoMP。盡管天線站址固定在一個位置,天線波束的方向在指向和空間 上卻是動态變化的,它所覆寫的區域可以被認為是虛拟的小區。虛拟小區比遊牧節點更 容易控制。大規模 MIMO 和 CoMP 分别在第 8 章和第 9 章介紹。
9.4 無線終端裝置作為臨時網絡節點
高端無線裝置,例如智能手機和平闆電腦和平價的 UDN 節點的能力相當。一個具備 D2D 能力的裝置可以充當臨時的網絡節點,例如用于覆寫延伸。在這種模式下,終端裝置可能承擔某些網絡管理的角色,例如在D2D組合之間進行資源管理,或者作為mMTC 的網管。盡管如此,允許使用者裝置作為 RAN 的臨時接入節點,還需要解決征信的問題。
9.5 裝置到裝置通信
靈活的 D2D 通信是 DyRAN 的重要元素,它可以用于接入、也可以用于将使用者面負 載分流到 D2D 連接配接,或者充當回傳。當一個終端被發現後,依據不同的标準(例如容 量要求和幹擾水準),選擇最适合的模式。D2D也被用于無線回傳。第5章介紹D2D通信。
9.6 激活和關閉節點
當候選接入節點數增加,某個節點空閑的機率也會增加。為了降低整體網絡能耗和幹擾,DyRAN 通過激活 / 關閉節點的機制來選擇某一個(節點、天線波束、D2D 連接配接 和 / 或終端)在特定的時間和地點被激活,來滿足覆寫和容量的要求。那些沒有使用者接 入的節點和波束将被關閉。激活和關閉節點也會影響網絡功能在 DyRAN 網絡内實作的區域。這可能引起網絡功能的動态實時變化,參見第 3 章。
9.7 幹擾識别和抑制
幹擾環境将變得更加動态變化。幹擾不僅來源于終端和激活 / 關閉節點,天線波束 也會影響幹擾環境。是以,在 DyRAN 中動态幹擾和無線資源管理是必要的功能。幹擾 識别和抑制的方法在第 11 章介紹。
9.8 移動性管理
在DyRAN中,移動性管理适用于終端和 MTC 裝置以及接入節點。例如,遊牧節 點不能接入時,盡管使用者自身是靜止的,終端使用者可能面臨切換的決定。類似地,無線 回傳到移動節點的連結也需要保護,避免突然通信中斷。智能移動管理技術是必要的, 以此來確定 DyRAN 網絡中的無縫連接配接,參見第 11 章。
9.9 無線回傳
組成 DyRAN 的節點不完全連接配接到有線回傳,例如移動節點永遠不會連接配接到有線回 傳,遊牧節點也很少連接配接有線回傳,而 UDN 節點大多具有有線回傳。是以獲得 DyRAN 的增益,必須實作無線回傳。無線回傳連結可以利用 D2D 通信節點組成的網絡拓撲結 構,實作全網網絡容量和可靠性顯著提升。對于移動和遊牧節點,預測天線技術、大規 模 MIMO 和 CoMP 技術可以提升無線回傳的頑健性和流量,參見第 8 章和第 9 章。中繼技術、網絡編碼(參見第 10 章) 和幹擾感覺路由技術也可以提升速率。回傳節點通常被認為是靜止的。但是,回傳到移動節點(如公共汽 車和火車)的回傳鍊路具有接傳入連結 路的特性,見圖 2.7。是以,接入、回傳和 D2D 連接配接傾向于選用相同的空中接口。