87
сотовой связи, который основывался на улучшении спектральной эффек-
тивности; наиболее существенный прирост производительности системы в
будущем будет получен за счет уплотнения сетевой инфраструктуры.
Сверхплотная сеть (UDN) - это многообещающий метод, отвечающий
требованиям стремительного потока данных в мобильной связи 5G. В UDN
узлы доступа и/или количество каналов связи на единицу площади уплот-
няются. Более того, при наложении поверх макросот маломощные соты
(такие как фемтосоты и пикосоты) могут улучшить покрытие и пропускную
способность
сотовых сетей, используя пространственное повторное
использование спектра. Плотные небольшие соты также могут разгружать
беспроводной трафик данных от макроячейки, особенно в помещениях, где
происходит более 80% трафика данных.
Вообще говоря, повышение пропускной способности может быть
реализовано тремя способами, а именно: повышение эффективности
использования спектра, расширение полосы пропускания и уплотнение
ячеек. Среди них уплотнение ячеек было доминирующим фактором
повышения пропускной способности в предыдущих
поколениях систем
мобильной связи. Например, редко развёртываемые малые ячейки в зоне
охвата макросоты LTE могут формировать многоуровневую гетерогенную
сеть (HetNet) для повышения пропускной способности. Принимая концепцию
малой соты на шаг вперёд, 5G UDN развёртывает точку передачи с малой
потребляемой мощностью (точка передачи) с чрезвычайно высокой
плотностью, в результате чего межсайтовое расстояние (ISD) составляет
всего десять или несколько метров.
Однако взаимосвязь между плотностью ячеек и пропускной способ-
ностью системы не пропорциональна, поскольку уплотнение создает ряд
проблем,
включая помехи, мобильность, транзитные соединения и потреб-
ление энергии. При более плотных точках передачи покрытие соседних точек
передачи с большей вероятностью может перекрываться, что приводит к
значительным межсотовым помехам и ухудшению SINR на границах сот.
Мобильные пользователи могут испытывать частые хэндоверы из-за
меньшего покрытия соты, что приводит к высоким издержкам передачи
сигналов и резким колебаниям скорости передачи данных. Поскольку
развёрнуто большое количество небольших ячеек, стратегия развёртывания и
обеспечение транзитного соединения должны быть гибкими и экономически
эффективными, чтобы сделать UDN экономически жизнеспособным. Потреб-
ление энергии также является важным фактором в условиях глобального
потепления и стремительного роста расходов на электроэнергию.
Фактически,
такие проблемы, как мобильность и помехи, являются
классическими проблемами систем мобильной связи, и в LTE предлагается
несколько решений, таких как двойное подключение, улучшенная координа-
ция межсотовых помех (eICIC)[4]. Проблемы мобильности и помех станоаят-
ся более существенными и сложными в 5G UDN с более высокой плотностью
точкой передачи. Например, проводное транзитное соединение (обычно
88
оптоволокно) часто используется для обеспечения соединений между eNB и
MME и связи между eNB в LTE. В UDN стоимость обеспечения проводного
транзитного соединения для каждого точки передачи чрезмерно высока, и
некоторые точки передачи могут находиться в местах, недоступных для
проводного транзита. Поэтому существующих решений в LTE может быть
недостаточно для UDN, и для полного использования
преимуществ уплот-
нения необходима группа новых технологий.
В идеальном случае ёмкость должна масштабироваться линейно с
плотностью точек передачи. Но проблемы, включая помехи и мобильность,
могут серьезно затруднить усиление уплотнения. Кроме того, практические
аспекты, связанные с развертыванием и обслуживанием, такие как транзит-
ные перевозки и обеспечение энергией, также важны для осуществимости
UDN.
С более плотными сотами условие помех в UDN еще сложнее,чем в LTE
HetNet.
Когда ISD становится меньше, большее количество соседних ячеек
может вызывать значительные помехи. Замечено, что в UDN одна ячейка
обычно имеет два или более доминирующих источников помех, в то время
как для макросети наблюдается только один доминирующий источник помех.
Это означает, что требуется координация с большим количеством ячеек,
участвующих в сети. Значительное снижение эффективности использования
спектра предполагает, что в UDN необходимы
инновационные схемы
координации помех.
Мобильность обычно обрабатывается передачей обслуживания в
системах мобильной связи. Первоначально разработанный для макросот с
большим охватом в LTE, передача обслуживания не ожидается очень часто.
Таким образом, принята сложная процедура с огромными накладными расхо-
дами сигнализации. Кроме того, механизм жесткого хэндовера означает, что
соединение с исходной ячейкой освобождается перед подключением к целе-
вой ячейке. Нарушение передачи может инициировать процесс управления
перегрузкой TCP, что приводит к колебаниям скорости передачи данных.
Ожидается, что с небольшим охватом ячеек UDN передача обслужива-
ния будет происходить гораздо чаще. Очевидно, что для решения проблемы
мобильности необходимо элегантное решение, чтобы пользовательский опыт
был более согласованным. В идеальном случае новое решение должно быть
прозрачным для UE, чтобы минимизировать издержки на сигнализацию и
колебания скорости.
Основываясь на этих проблемах и технологиях, предполагается,что UDN
может потребовать фундаментального изменения парадигм проектирования
систем мобильной связи. То есть, переходя от традиционного сотовоориенти-
рованного дизайна на основе «главный-подчиненный» к ориентированному
на пользователя, одноранговому дизайну. Дизайн UDN - все еще открытый
вопрос со многими нерешенными проблемами и непрерывными усилиями,
которые все еще необходимы. UDN должен
быть важным фактором при
принятии важных проектных решений 5G. Различия в плотности и мощности
89
передачи UE и соты уменьшаются в UDN.С развитием микропроцессоровUE,
вероятно, будет иметь такие же возможности обработки, что и ячейки в
будущем. Поэтому границы между сотой и UE, нисходящей линией связи и
восходящей линией связи начинают исчезать с уплотнением ячеек. Одноран-
говый дизайн означает принятие одинакового дизайна для нисходящей линии
связи и восходящей линии связи, UE и соты. Преимущества одноранговой
конструкции включают в себя низкую стоимость, так как та же конструкция
используется повторно, и гибкая сеть, поскольку роль узла может быть
настроена динамически.
Столкнувшись с вышеупомянутыми проблемами, академические круги и
промышленность выделяют много ресурсов для разработки эффективных
решений.
Do'stlaringiz bilan baham: