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多流会聚:未来无线网络演进的关键技术

多流汇聚:未来无线网络演进的关键技术-随着无线技术的发展,多流汇聚MSA通过采用多制式、多载波及多网络融合,可以带来500%边缘吞吐量提升,真正实现无边界网络。使用户无论处于网络何处,均能享受到高速稳

  跟着无线网络的不断发展,多流会聚(MSA,Multiple Stream Aggregation)经过选用多制式、多载波和多层网络的深度交融,能够带来500%的边际吞吐量提高,真实完结无鸿沟网络的理念,运用户不管处于网络的任何方位,都能够享遭到高速安稳的数据接入服务,它将成为未来网络演进的关键技能。

  智能终端的遍及以及移动宽带的迅猛发展,使移动数据事务呈现爆发式添加。业界估计,未来十年,全球移动数据事务量将以指数级添加,这将给当时网络带来史无前例的巨大冲击。

  当时网络所面对的应战

  当时网络一般选用单层网络布置,即:不同的无线接入技能(RAT,Radio Access Technology),如GSM、UMTS、LTE和Wi-Fi等,别离进行独立布置和办理,且经过不同的中心网设备接入网络。用户在同一时刻只能与一种RAT中的单个节点进行数据传输,然后导致无线资源运用不充分,网络基础设施重复出资,网络容量无法进一步提高级问题。

  尽管HetNet是现在用于提高网络容量的一种典型运用场景,可是跟着小站个数的逐渐增多,未来将呈现越来越多的“小区边际”,使得频频切换、切换失败率添加以及边际用户的吞吐量下降一级现象越来越杰出,这些都对用户体会有所影响。因而,移动性、搅扰、资源运用率等问题是当时网络所面对的首要应战。

  移动性

  跟着HetNet的密布布置,小站的个数逐渐增多,频频切换以及乒乓切换等现象将不断涌现。一般情况下,因为小站天线的布置方位较低,导致小站和宏站的信号传达特性有所不同。跟着间隔的添加,宏站信号的衰减比较缓慢。小站布置后,尽管小站邻近的信号强度显着提高,可是跟着离小站间隔的添加,信号会呈现快速的衰减现象,严峻时还将导致用户掉话。

  简言之,因为小站信道的快衰特性,以及引进小站所带来的搅扰等要素,使得HetNet场景下的切换失败率遍及高于传统同构(仅布置宏站)场景下的切换失败率,特别以用户从小站切换到宏站时更为显着。

  搅扰假如小站布置在宏站的掩盖规模之内,因为遭到宏站的同频搅扰,所以小站的掩盖规模会呈现显着的缩短现象,即:小站越接近宏站,其掩盖规模越小。例如,小站假如布置在宏站的边际,其掩盖规模能够到达100m以上;而小站假如布置在宏站的中心,则其掩盖规模仅能够到达几十米乃至十几米。此外,因为同频搅扰的存在,也会使得用户的吞吐量显着下降。

  资源运用率

  一般来说,在不同的时刻和地理方位,宏站和小站之间总是存在不同事务需求的差异。在传统HetNet场景下,不同站点之间无法进行资源共享,然后导致资源运用不充分,不同站点下的用户体会也有所不同。

  宏站因为其掩盖规模大,能够吸附更多的用户,因而,一般来说宏站的负载或许较重,这将导致宏站内用户的吞吐量较低,特别是宏站的边际用户,因为间隔宏站较远,一起又遭到同频小站的搅扰,其用户吞吐量就更低。而对小站而言,因为遭到掩盖规模的束缚,导致其吸附的用户个数不多,负载较轻,所以小站内用户的吞吐量较高。因而,宏站和小站下的用户感触显着不一致。

  未来无线网络演进的关键技能——MSA

  跟着无线网络的不断发展,MSA经过选用多制式、多载波和多层网络的深度交融,能够较好地处理当时网络所面对的移动性支撑待提高、搅扰问题杰出和资源运用率不高级问题,然后极大地提高边际吞吐量,真实完结无鸿沟网络的理念。

  未来无线网络经过选用网络分层和MSA的完美结合,能够运用户不管处于网络的任何方位,都能够享遭到高速安稳的数据接入服务,完结超宽带、零等候和无处不在的衔接,然后带来高速、高质量以及简略自在共享的事务体会。其间,网络分层是指多层的网络架构,包含Host Layer和Boosting Layer,如图1所示。Host Layer首要用于确保网络掩盖,经过树立Host link来为用户供给信令和数据的传输,供给无处不在的衔接,确保牢靠的根本用户体会;Boosting Layer首要用于提高网络容量,经过树立Boosting link来为用户供给数据的传输,到达最佳的用户体会。而MSA是有机聚合Host Layer和Boosting Layer的关键技能,经过多个节点为用户供给多流会聚,进一步提高了用户感触和网络容量,该技能现已被业界广泛认可,并从3GPP R10版别开端逐渐被支撑,成为当时规范评论的热门。

  RAN侧的网络实体,如BBU pool或许SRC(Single Radio Controller),可作为MSA的集中操控节点,履行一致的操控功用,然后更好地完结网络分层、数据分流以及和谐调度等。

  Host Layer:确保牢靠的根本用户体会

  Host Layer能够有效地处理当时网络所面对的移动性和搅扰问题。

  在同频场景下,Host Layer可选用相同小区ID的网络布置方法,经过不同节点运用相同的物理小区标识(PCI,Physical Cell Identifier),然后防止同频切换;在异频场景下,例如多载波或许多制式场景,Host Layer可运用户总是附着在宏站上,即:不管用户在宏站掩盖规模内怎么移动,一直坚持用户和宏站之间的Host link存在,然后防止异频切换。

  网络分层后,搅扰进一步可分为层内搅扰和层间搅扰。和谐调度可用于处理层内搅扰,例如:针对搅扰灵敏用户,Host Layer能够经过和谐邻区的调度,下降其所受搅扰。时频资源别离可用于处理层间搅扰,例如:预留一部分时频资源在Host Layer的不同节点间进行SFN(Single Frequency Network)传输,以到达最佳的掩盖,而其他的时频资源在节点间进行空间复用,以到达最佳的功率。换言之,不同层之间经过确保资源的彼此独立,然后下降层间搅扰。

  Host Layer经过防止切换,确保了用户事务的连续性;经过下降搅扰,提高了用户的吞吐量,然后确保了牢靠的根本用户体会。

  Boosting Layer:供给最佳的用户体会

  MSA是有机聚合Host Layer和Boosting Layer的关键技能,针对不同的运用场景又进一步包含:Intra-frequency MSA、Inter-frequency MSA和Inter-RAT MSA.

  Intra-frequency MSA:运用多个同频节点为用户供给多流会聚

  在传统HetNet场景下,用户仅能与其单个附着节点进行数据的传输,系统资源无法得到充分运用。而未来网络可经过选用Intra-frequency MSA技能,使得用户能够动态地完结与一个或许多个最佳节点进行数据传输,完结同频节点间的多流会聚,到达最佳的用户体会。同频MSA中,数据传输节点对用户而言是通明的,即使是在不同小区ID的场景下,也不需要信令的开支,然后最大化运用系统资源,更好地处理当时网络存在的资源运用不充分问题,完结用户体会的一致性。

  此外,Intra-frequency MSA还选用了一些先进的算法,可带来200%的边际吞吐量提高,包含:CS-PC(Coordination Scheduling Power Control),经过和谐调度功率操控来完结搅扰办理;CLB(Coordination Load Balance),经过自适应和谐负载均衡提高频谱功率;CoMP(Coordinated Multi-Point),依据实时的信道改变进行动态节点挑选或许联合传输,然后完结事务的负载均衡等。

  Inter-frequency MSA:运用多个异频节点为用户供给多流会聚

  在传统HetNet场景下,当用户在宏站和小站之间移动过程中,异频切换将被触发,或许影响用户的体会。而未来网络可经过选用Inter-frequency MSA技能,使得用户总是附着在宏站上,即:一直坚持用户和宏站之间存在Host link,并动态挑选最佳小站,经过用户和最佳小站之间的Boosting link来对宏站进行数据分流。对用户而言,形成了不同载波间的多流会聚,进一步提高了用户感触和网络容量。

  依据宏站和小站之间backhaul link的时延特性,Inter-frequency MSA又分为两种场景:抱负backhaul和非抱负backhaul.抱负backhaul指的是宏站和小站之间backhaul link的传输时延能够疏忽不计,非抱负backhaul指的是宏站和小站之间backhaul link的传输时延不行疏忽。值得一提的是,非抱负backhaul场景下将不同节点不同载波上的数据流进行灵敏的会聚,是3GPP Rel-12规范的中心热门之一,遭到业界的广泛重视。

  Inter-RAT MSA:运用多个不同制式的节点为用户供给多流会聚

  异制式的多流会聚(Inter-RAT MSA)是完结不同制式交融计划的关键技能。其间,Host Layer能够是UMTS或许LTE,Boosting Layer能够是LTE或许Wi-Fi.

  以LTE和Wi-Fi交融场景为例。LTE作为Host Layer,用于供给掩盖,坚持用户和宏站之间的Host link一直存在,确保牢靠的根本用户衔接;Wi-Fi作为Boosting Layer,用于容量提高,经过用户和Wi-Fi之间的Boosting link提高传输速率,到达最佳的用户体会。

  在网络布置时,大多数数据事务的下行事务量远超过上行,但是蜂窝网络的传输资源根本上是上下行对称的,所以蜂窝网络的下行数据传输更急需增强。此外,因为Wi-Fi网络的上行存在更为严峻的接入抵触、躲藏终端以及QoS等问题,而且这些问题会跟着用户数意图添加而急剧恶化。依据上述考虑,华为以为,最高效的传输计划是将Wi-Fi首要用于下行数据传输,即:依据信道、网络负载和搅扰情况等要素,经过在RAN侧新界说的操控实体SRC,灵敏地将蜂窝的Host link上的下行数据分流到Wi-Fi的Boosting link上,然后使得用户的峰值体会成倍提高,一起也能够极大地提高网络容量。

  现在,依据上述计划和技能,华为现已运用现有的产品渠道完结了MSA技能,并在外场成功地验证了网络分层和MSA技能交融所带来的用户体会提高,真实完结了未来无鸿沟网络的理念。

  

  图1 未来无线网络中网络分层和MSA的交融

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