移动互联网和物联网的快速发展以及各种新型业务的不断涌现,促使移动通信在过去的10年间经历了爆炸式增长。为了能够满足未来5G网络数据流量增长1000倍的要求,除了增加频谱带宽和提高频谱利用率外,最为有效的办法依然是通过加密小区部署从而提升空间复用,即通过在室内外热点区域密集部署低功率小基站(包括小小区基站、微小区基站、微微小区基站以及毫微微小区基站等),形成超密集组网。
考虑到超密集组网场景下单小区的覆盖范围较小,会导致具有较高移动速度的终端用户遭受频繁切换,从而导致用户体验速率显著下降。为了能够同时关注“覆盖”和“容量”这两个无线网络的主要问题,我们在智能无线网络Smart RAN(S-RAN)的解决方案中提出了控制面与数据面的分离技术,即分别采用不同的小区进行控制和数据面操作,实现未来网络对于覆盖和容量的单独优化设计,从而可以灵活地根据数据流量的需求在热点区域扩容数据面传输资源,例如小区加密、频带扩容、增加不同RAT系统分流等,且不需要同时进行控制面和数据面增强。
针对未来5G无线网络部署的主要覆盖场景,宏-宏场景、宏-微场景以及微微覆盖场景,无线接入网络控制承载分离技术如图1所示:
图 1 接入控制与承载分离
通过无线接入网控制与承载分离技术,5G无线接入网可获得如下好处:
(1) 可有效避免控制信息收发与无线业务承载方式的绑定,增加了灵活性,同时更好地保证控制信息传输与无线承载传输的差异化和分头演进,可降低控制信令的复杂性以及控制信令负荷随着数据流量的增加而增加的问题;
(2) 易实现多制式多频段多层次网络的集中控制,通过移动性管理的集中优化控制,可避免在复杂的接入网络环境下,移动终端由于发生非常频繁的系统内和系统间切换,导致业务性能以及用户体验下降的问题。除此之外,多制式多频段多层次网络的集中控制可实现多网融合,进行多张网络的高效的运行和维护;
(3) 易实现不同制式接入网络间及同制式接入网络内(不同层次)无线资源管理、负载均衡、能耗管理等,实现多网融合,从而更高效得进行多张网络运行和维护,提高接入网络整体资源利用率、减少运维成本、降低能源消耗。
可以看出,无线接入网通过控制与承载的分离可以实现“覆盖”与“容量”的分离,并在基础上通过接入网的灵活部署与组网,实现网络拓扑与功能的灵活部署以及动态扩展。其次,基于控制与承载的分离以及部分控制功能的抽取,通过分簇化集中控制实现无线资源的集中式协调管理,提高无线网络资源利用率。
因此,通过无线接入网络控制与承载分离,可以使未来5G无线接入网具备可编程性、灵活性和可扩展性的特点。
中国电信技术创新中心正在进行无线接入网络控制与承载分离技术的理论研究和概念验证工作,主要包括:
(1) 如何更有效地实现“覆盖”与“容量”的分离,进行覆盖和容量的单独优化设计,例如信令基站/数据基站,虚拟宏小区、覆盖和容量动态均衡等;