《5G移动通信技术》课件 项目四-任务五-了解超密集组网(UDN)

《5G移动通信技术》《5G移动通信技术》项目四5G无线网的关键技术任务五了解超密集组网（UDN）回顾知识点1上节学习5GD2D技术及其特点和带来的增益。回顾任务五引入

在未来的5G通信中，无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及，数据流量将出现井喷式的增长。未来数据业务将主要分布在室内和热点地区，这使得超密集网络成为实现未来5G的1000倍流量需求的主要手段之一。任务描述:本任务主要介绍学习5G无线网的六大关键技术。各类5G标准化组织及其主要职能，了解5G网络的各类性能指标等基础概念。为后面章节5G网络系统管理和相关设备的学习打下基础。任务教学目标：1、了解超密集组网（UDN）任务概要教学内容了解超密集组网（UDN）一了解超密集组网（UDN）知识点一（一）了解超密集组网（UDN）超密集组网：是满足2020年后超高流量通信的需求，将成为一种关键技术。通过在UDN中大量装配无线设备，可实现极高的频率复用。满足热点地区500-1000倍的流量增长的需求。现代办公大型露天集会地铁密集商业区

5G移动通信系统较4G系统在网络容量方面达到1000倍提升，减少小区半径、密集部署传达节点，获得更大的小区分裂增益是达到这一目标的关键手段。超密集网络（UDN）是小区增强技术的进一步演进。在超密集网络中，低功率传输节点的密度进一步提高，覆盖范围进一步缩小，服务对象局限在很少几个用户。超密集网络部署拉近了低功率传输节点与终端的距离，使得他们的发射功率大大降低，且非常接近，上下行链路的差别也越来越小。超密集组网（一）了解超密集组网（UDN）

5G系统采用平滑的虚拟小区技术能满足网络密集化的需求。5G超密集网络中，把移动通信网络带到每一个用户身边，带来的不仅是容量，是用户体验的全面提升。

接入云：接入控制云承载分离、接入资源协同管理、支持多种部署场景（集中、分布、无线mesh）、灵活的网络功能及拓扑

控制云：网络控制功能集中，网元功能虚拟化、软件化、可重构，支持网络功能开放；

转发云：剥离控制功能，转发功能靠近基站，业务能力与转发能力融合超密集组网（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）技术原理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。功能和优势满足热点地区500-1000倍的流量增长的需求（几十Tbps/k㎡,1百万连接/k㎡，1Gbps用户体验速率）（一）了解超密集组网（UDN）应用场景密集街区、密集住宅、办公室、公寓、大型集会、体育场、购物中心、地铁技术方案5G高密度小区的网络架构干扰管理移动性管理连接管理多层，多RAT融合组网节能SON（一）了解超密集组网（UDN）场景一：密集住宅区用户状态该场景同时存在室外移动状态用户和室内静止状态用户，用户密度较高。业务务类型丰富多样，包括FTP业务、互动游戏、视频业务、上网浏览等场景特点如何有效解决边缘效应问题，让不同位置的终端有相同的、高质量的通信体验是这一场景需要重点解决的问题。（一）了解超密集组网（UDN）场景二：密集商务区用户状态以室内用户为主，且多为高端用户业务以FTP、视频业务、移动办公等业务为主场景特点通过部署低功率传输节点提供高容量的数据传输服务。超密集部署使每个传输节点的服务终端数降低，且各个传输节点处于中低负载状态。为上下行业务波动时充分利用资源，该场景需要使用动态上下行资源分配技术。（一）了解超密集组网（UDN）场景三：公寓用户状态低用户密度，用户以静止状态为主，包括高、中、低端用户业务业务类型比较丰富，需要针对混合业务进行部署场景特点该场景存在室内传输节点与室外基站间的干扰，室内传输节点之间的干扰；每个传输节点负载不均衡，需使用上下行链路动态资源分配技术。（一）了解超密集组网（UDN）场景四：购物中心及交通枢纽用户状态室内用户高度密集，用户处于移动状态业务业务类型丰富场景特点低功率节点密集部署在室内，提供大容量的数据传输业务。为了实现室内广域覆盖，在低功率传输节点的基础上再部署高功率传输节点，形成多层室内异构网络。（一）了解超密集组网（UDN）场景五：大型活动场馆用户状态用户密度在活动期间非常高，平时则非常低业务以视频业务为主，且上行业务大于下行业务场景特点部署低功率传输节点使用定向天线，无线信号的传播以直射为主。场景空旷区域较大，需要解决干扰问题、核心网信令压力和上行业务风暴问题。（一）了解超密集组网（UDN）场景六：地铁用户状态用户超高密度分布，且处于高速移动状态业务业务类型多种多样场景特点在车厢内密集部署低功率传输节点提供高速数据服务，也可以在地铁沿线部署泄露电缆，利用沿线的外部基站为车厢用户提供服务。（一）了解超密集组网（UDN）

超密集组网是解决未来5G网络数据流量爆炸式增长的有效解决方案。据预测，在未来无线网络宏基站覆盖的区域中，各种无线接入技术的小功率基站的部署密度将达到现有站点密度的10倍以上，形成超密集的异构网络，如图超密集组网面临的问题：

低功率基站较小的覆盖范围会导致具有较高移动速度的终端用户遭受频繁切换，从而降低了用户体验速率。

降低基站与终端用户间的路径损耗，在增大有效接收信号的同时也提升了干扰信号。可以看出，如何能够同时考虑“覆盖”和“容量”这两个无线网络重点关注的问题，成为5G超密集组网需要重点解决的问题应用场景总结（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）5G超密集异构组网网络架构首先，接入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。其次，为了尽快对大流量的数据进行处理和响应，需要将用户面网关、业务使能模块、内容缓存/边缘计算等转发相关功能尽量下沉到靠近用户的网络边缘。5G超密集组网待增强（一）了解超密集组网（UDN）综上，5G超密集组网网络架构：一方面通过控制承载分离，实现未来网络对于覆盖和容量的单独优化设计，实现根据业务需求灵活扩展控制面和数据面资源；另一方面通过将基站部分无线控制功能进行抽离进行分簇化集中式控制，实现簇内小区间干扰协调、无线资源协同、移动性管理等，提升了网络容量，为用户提供极致的业务体验。5G超密集组网待增强（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）

5G超密集组网具体部署场景——宏-微和微-微部署场景针对宏-微部署场景，5G超密集组网通过微基站负责容量、宏基站负责覆盖以及微基站间资源协同管理的方式，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。为了实现宏-微场景下控制承载分离以及簇化集中控制的目标，5G超密集组网可以采用基于双连接的技术方案

终端的控制面承载，由宏基站负责维护。终端用户面承载与控制面分离，对中断时间敏感、带宽需求较小的业务承载由宏基站进行承载，而对中断时延不敏感、带宽需求大的业务承载由微基站负责。除此之外，对于微基站负责传输的数据会由SGW直接分流到微基站，而维持在宏基站的数据承载，其数据将保持由SGW到宏基站的路径。宏-微部署场景（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）宏-微部署场景控制与承载分离方案一与方案一类似，终端的控制面承载始终由宏基站负责维护。终端的用户面承载与控制面分离，对于低速率、移动性要求较高的业务承载和高带宽需求的业务承载分别由宏基站和微基站负责传输，其中微基站主要负责系统容量的提升。对于用户面协议架构，与方案一不同的是对于微基站负责的数据承载仅将无线链路控制层、媒体接入控制层以及物理层切换到微基站，而分组汇聚协议PDCP层则依然维持在宏基站。换句话说，也就是分流到微基站的数据承载首先由SGW到宏基站，然后再由宏基站经过PDCP层后分流到微基站。宏-微部署场景（一）了解超密集组网（UDN）宏-微部署场景控制与承载分离方案二（一）了解超密集组网（UDN）综上所述，通过基于双连接的技术方案一和方案二，5G超密集组网可以实现控制与承载分离。其中，终端的控制面承载由宏基站负责传输，微基站会将一些配置信息打包通过Xn接口传送给宏基站，由宏基站生成最终的RRC信令发送给终端。通过控制与承载的分离，使得对于未来5G超密集组网可以实现覆盖和容量的单独优化设计，灵活地根据数据流量的需求在热点区域实现按需的资源部署扩容数据面传输资源，并不需要同时进行控制面增强。宏-微部署场景（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）虚拟宏小区方案为了能够在5G超密集组网微-微覆盖场景下实现类似于宏-微场景下宏基站的作用，即宏基站负责控制面承载的传输，此时需要利用微基站组成的密集网络构建一个虚拟宏小区。此时，由虚拟宏小区承载控制面信令的传输，负责移动性管理以及部分资源协调管理，而微基站则主要负责用户面数据的传输，从而达到与宏-微覆盖场景下控制面与数据面分离相同的效果.虚拟宏小区方案（一）了解超密集组网（UDN）（一）了解超密集组网（UDN）该上述方案的主要思想是，当网络负载较轻时，将微基站进行分簇化管理，其中同一簇内的微基站发送相同的数据，从而组成虚拟宏基站，如上图（a）所示。此时，终端用户在同一簇内微基站间移动时不需要切换，降低高速移动终端在微基站间的切换次数，提升用户体验。除此之外，由于同一簇内多个微基站发送相同的数据信