文章目录

- - 背景与简介
- 原理
- - 密集组网技术
  - 密集组网规划
  - 微小区
19-01-16
- 关键技术
- - （1）[多连接技术](https://www.zhihu.com/question/54919933)
  - （2）无线回传技术
- 超密集组网规划部署（实现方案）
优缺点
- - 超密集组网的主要问题
- 如何实现

大规模MIMO技术的潜在应用场景包括 异构网络。

增加单位面积内微基站密度是解决热点地区移动数据流量飞速增长的最有效手段。超密集组网（UDN，Ultra-Dense Network）是基于既有微基站相关的技术研究，在5G阶段引起普遍关注的技术研究方向和网络站点规划重要方式。

背景与简介

原理

热点地区的数据流量需求一直是电信企业亟需解决的重要难题，

为了解决5G网络建设中的频谱效率和容量提升问题，采用超密集组网的方法，

增加单位面积内微基站密度是解决热点地区移动数据流量飞速增长的最有效手段。超密集组网是基于既有微基站相关的技术研究。

密集组网技术

无线物理层技术，如编码技术、MAC、调制技术和多址技术等，只能提升约10倍的频谱效率，即便采用更宽的带宽也只能提升几十倍的传输速率，远远不能满足5G的需求，
采用频谱资源的空间复用带来的频谱效率提升的增益达到千倍以上，通过

减小小区半径，
采用UDN网络部署，增加单位面积内小基站的密度，
通过在异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量，

打破了传统的扁平单层宏网络覆盖，使得多层立体异构网络（HetNet）应运而生，可显著

提高频谱效率，
改善网络覆盖，
大幅度提升系统容量，系统容量提升如（1）式所示，

通过增加小区数和信道数，容量成倍提升，同时UDN具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。

UDN采用虚拟层技术，即单层实体网络构建虚拟多层网络，如图1所示，单层实体微基站小区搭建两层网络（虚拟层和实体层），宏基站小区作为虚拟层，虚拟宏小区承载控制信令，负责移动性管理；实体微基站小区作为实体层，微小区承载数据传输。该技术可通过单或者多载波实现；单载波方案通过不同的信号或者信道构建虚拟多层网络；多载波方案通过不同的载波构建虚拟多层网络，将多个物理小区（或多个物理小区上的一部分资源）虚拟成一个逻辑小区。虚拟小区的资源构成和设置可以根据用户的移动、业务需求等动态配置和更改。虚拟层和以用户为中心的虚拟小区可以解决超密集组网中的移动性问题。

密集组网规划

5G中的网络规划主要针对广覆盖、热点高容量、低时延高可靠和大规模MTC（mMTC，Massive Machine Type Communication，海量物联网通信）等业务网络形态，各形态特点如下：

对于移动广覆盖业务场景的网络形态，以宏蜂窝基站簇覆盖为主，支持高移动性，核心网控制功能集中部署，无线资源管理功能下沉到宏蜂窝和基站簇，基站簇场景下，结合干扰协调需求，实现基于独立模块的集中式增强资源协同管理；
对于热点高容量业务场景的网络形态，微蜂窝进行热点容量补充，同时结合大规模天线、高频通信等无线技术；核心网控制面集中部署，在干扰严重受限的宏微和微蜂窝簇场景下，资源协同管理和小范围移动性管理下沉至无线侧，用户面网关、业务使能和边缘计算下沉到接入网侧，实现本地业务分流和内容快速分发；
对于低时延高可靠业务场景的网络形态，通用控制功能和大范围移动性相关功能集中，小范围移动性管理功能、特定业务特定控制功能下沉至无线侧，用户面网关、内容缓存、边缘计算下沉至无线侧，实现快速业务终结和分发，支持网络控制的设备间直接通信；
对于大规模MTC业务场景的网络形态，网络控制功能依据MTC业务进行定制和裁剪，增加MTC信息管理、策略控制、 MTC安全等，简化移动性管理等通用控制模块，用户面网关下沉，增加汇聚网关，实现海量终端的网络接入和数据汇聚服务，在覆盖弱区和盲区，基于覆盖增强技术，提供网络连接服务。

5G规划覆盖重要发展方向是精细化超密集组网。根据不同的场景需求，采用多系统、多分层、多小区、多载波方式进行组网，满足不同的业务类型需求。需采用UDN部署的应用场景如表1所示：

未来5G站点规划可在现有4G站点上增加5G站点，由于5G频段比4G高，需要增加弱覆盖区域的站点规划，在业务热点区域采用密集组网的方式解决覆盖和容量问题，如图2所示：

微小区

从图2可以看出，5G网络采用HetNet部署，5G同时也支持全频段接入，低频段提供广覆盖能力，密集组网采用高频段，从而提供高速无线数据接入能力。根据工信部现有频谱划分3.3GHz-3.6GHz和4.8GHz-5GHz的低频为5G的优选频段，解决覆盖的问题，高频段如28GHz和73GHz邻近频段主要用于提升流量密集区域的网络系统容量。但高频段穿墙损耗非常大，不适合用于室外到市内的通信覆盖场景。高频段穿透植被也有较大的损耗，高频段视距（LOS，Line of Sight）传播损耗模型如公式（2）所示：

当前高频段用于5G覆盖的有28GHz和73GHz，两个频段的传播损耗参数值如表2所示：

高频段非视距（NLOS，None Line of Sight）传播损耗模型如公式（3）所示：

对于热点高业务容量区域，覆盖主要是采用高频段密集组网的微基站来完成，规划站点可直接根据高频段指标要求；
根据传播损耗模型及参数值，对28GHz和73GHz两个频段进行了LOS和NLOS仿真，
仿真结果如图3和图4所示，从仿真的结果来看，

高频段的损耗较大，NLOS和LOS在距离较近时，损耗差距较小，随着覆盖距离的增大，损耗差距也越大；
同时，73GHz传播损耗与28GHz传播损耗差距也随距离的增大而增大。
从图中可以看出对于高业务量的热点区域，超密集组网站间距在20~50米左右，这就需要部署至少10倍以上现网站点，

站点数量增多、有线回传成本大幅提高，从网络建设和维护成本的角度考虑，不适宜为所有的UDN微基站铺设光纤来提供有线回传；
同时即插即用的组网要求，使得有线回传不能覆盖所有UDN组网场景，利用和接入链路相同频谱的无线回传技术,由于高频段可以提供足够大的带宽做无线回传，优选高频段无线回传，且需采用点对点LOS回传。

无线回传方式中，相同的无线网络资源被共享，同时提供终端接入和节点回传，需接入和回传相统一的高频段移动通信系统，相应需要对无线回传组网方式、无线资源管理以及高频段无线接入与移动回传等构建统一的空口、分级/分层调度机制的设计。UDN网络中节点之间的距离减少，导致存在同频干扰、共享频谱干扰、不同覆盖层次之间的干扰，同时，邻近节点传输损耗差别小，导致多个干扰源强度相近，网络性能恶化，需通过采用多点协同（CoMP，Coordinated Multipoint）等多个小区间集中协调处理，实现小区间干扰的减弱、消除，甚至利用，使得UDN网络干扰系统转化为近似无干扰系统。

5G网络规划采用低频段广覆盖、高频段解决热点高业务流量区域，同时采用超密集组网方式来解决覆盖，提升频谱效率和业务速率，同时采用无线回传的方式解决传输工程建设难实施的问题。

19-01-16

高频段是未来5G 网络的主要频段，在5G 的热点高容量典型场景中将采用宏微异构的超密集组网架构进行部署，以实现5G 网络的高流量密度、高峰值速率性能。为了满足热点高容量场景的高流量密度、高峰值速率和用户体验速率的性能指标要求，基站间距将进一步缩小，各种频段资源的应用、多样化的无线接入方式及各种类型的基站将组成宏微异构的超密集组网架构。

关键技术

（1）多连接技术

对于宏微异构组网，

多连接技术的主要目的在于实现 UE 与宏微多个无线网络节点的同时连接。
不同的网络节点可以采用相同的无线接入技术，也可以采用不同的无线接入技术。
因宏基站不负责微基站的用户面处理，因此不需要宏微小区之间实现严格同步，降低了对宏微小区之间回传链路性能的要求。
在双连接模式下，宏基站作为双连接模式的主基站，提供集中统一的控制面；微基站作为双连接的辅基站，只提供用户面的数据承载。辅基站不提供与 UE 的控制面连接，仅在主基站中存在对应 UE 的 RRC 实体。主基站和辅基站对 RRM 功能进行协商后，辅基站会将一些配置信息通过X2 接口传递给主基站，最终 RRC 消息只通过主基站发送给 UE。UE 的 RRC 实体只能看到从一个 RRU 实体发送来的所有消息，并且 UE 只能响应这个 RRC 实体。用户面除了分布于微基站，还存在于宏基站。由于宏基站也提供了数据基站的功能，因此可以解决微基站非连续覆盖处的业务传输问题。详情

（2）无线回传技术

现有的无线回传技术主要是在视距传播环境下工作，主要工作在微波频段和毫米波频段 ，传播速率可达 10 Gbit/s。
当前无线回传技术与现有的无线空口接入技术使用的技术方式和资源是不同的。
在现有网络架构中，基站与基站之间很难做到快速、高效、低时延的横向通信。
基站不能实现理想的即插即用，部署和维护成本高昂，其原因是受基站本身条件的限制，另外底层的回传网络也不支持这一功能。
为了提高节点部署的灵活性，降低部署成本，利用与接入链路相同的频谱和技术进行无线回传传输能解决这一问题。
在无线回传方式中，无线资源不仅为终端服务，还为节点提供中继服务。

超密集组网规划部署（实现方案）

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。

宏基站+ 微基站部署模式
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。
微基站+ 微基站部署模式
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。

优缺点

超密集组网通过更加密集化的无线网络基础设施部署，

在局部热点区域实现百倍量级的系统容量提升；

要点在于通过小基站加密部署提升空间复用方式。

目前，UDN正成为解决未来5G网络数据流量1000倍以及用户体验速率10～100倍提升的有效解决方案。

超密集异构组网技术可以促使终端在部分区域内捕获更多的频谱，距离各个发射节点距离也更近：

UDN可以带来可观的容量增长，然而在实际部署中UDN面临着巨大的挑战：

但在超密集部署场景下，由于各个发射节点间距离较小，网络间的干扰将不可避免，主要类型有：

等。

在现实场景下，如何有效进行节点协作、干扰消除、干扰协调成为重点解决的问题，现在业内已经提出了一系列的方案，如

等，但效果皆有待进一步检验。

超密集组网的主要问题

在热点高容量密集场景下，无线环境复杂且干扰多变，基站的超密集组网

可以在一定程度上提高系统的频谱效率，
并通过快速资源调度可以快速进行无线资源调配，提高系统无线资源利用率和频谱效率，

如何实现

1.引入D-MIMO技术，解决干扰并提升单位面积容量
2.引入Virtual Cell技术，实现一致的用户体验
3.小小区动态调整，频谱利用率最大化

图片

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超密集组网（UDN）