3GPP相应的5G UDN场景及性能需求 | 带你读《5G UDN(超密集网络)技术详解》之十九-阿里云开发者社区

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3GPP相应的5G UDN场景及性能需求 | 带你读《5G UDN(超密集网络)技术详解》之十九

简介: 相比 IMT-2020 推进组,3GPP 对 5G UDN 场景的研究更加具有针对性。 在业务应用独立式部署(SA)技术组的研究中,与 UDN 相关的场景都是服务 室内用户的,具体有两种:办公室和热点区域。

第 3 章 5G UDN 技术概述

第十八节:5G UDN的部署场景

| 3.2 3GPP相应的5G UDN场景及性能需求|

相比 IMT-2020 推进组,3GPP 对 5G UDN 场景的研究更加具有针对性。 在业务应用独立式部署(SA)技术组的研究中,与 UDN 相关的场景都是服务 室内用户的,具体有两种:办公室和热点区域。
办公室场景中所有的基站服务节点都部署在室内,且每个节点的无线覆盖 范围都相对较小(例如 20m)。回程链路可以认为是理想的或者是能够优化的, 以保证极低的时延和极高的传输率。用户会经常地从公司服务器上传或者下载 数据,其中还包括实时的无线电视会议。KPI 指标有:用户通信体验速率可达 Gbit/s 量级、值速率可达几十 Gbit/s、每平方千米的业务总流量在 TB 量级。
热点区域场景比较类似密集城区,用户可以在室外或者室内。其覆盖范围 较办公室广一些。回程链路不一定都是有线连接的,无线回程也需要考虑,使 得部署的灵活性大大增强。网络的部署可能存在随机性或者半随机性。KPI 指 标有:如果用户是慢速移动,体验速率可达 Gbit/s、峰值速率可达几十 Gbit/s、 每平方千米的业务总流量在 TB 量级。
随着 3GPP 5G 系统技术的全面研究启动,3GPP 对室内覆盖及密集城区的 UDN 主要场景,进行了重点分析评估,并提出了更高的性能目标要求。以室内 覆盖为例,3GPP TR22.891 研究报告中假设:所有的基站服务节点都应部署在 室内,且每个节点的无线覆盖范围都相对较小(比如 20m),那么对应的 UDN 性能要求为:用户通信体验速率小区边缘 1 Gbit/s,中心用户峰值速率下行 20 Gbit/s,上行 10 Gbit/s,区域总体吞吐量可达 Tbit/(s·km2),极低的传 输时延为 4 ms,每平方千米内支持百万终端连接。上述性能目标要求也基本和 5G NR 的系统性能设计目标一致。
3GPP TR 38.913 研究报告中给出了一种典型的室内密集部署和密集城区 的模型,并赋予了具体的部署参数,供仿真评估用,见表 3-4 和表 3-5。这里 假设被服务的用户基本处于室内,相对静止或处于受限的移动性。其他环境条 件下的部署场景,比如,市内宏微叠层小区、郊区和乡村宏小区,也可参见后 面章节和相关仿真实例内容。
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3GPP TR 38.913 中列举的密集部署场景和模型,相对还是比较“初级”的, 因为 NR 早期版本会优先支持 eMBB 场景,且该模型还是以同构同 RAT 网部署为前提基础的,ITU IMT-2020 对异构异 RAT 网下的频谱效率和场景模型, 并没有明确的要求和仿真模型定义。预计到 Rel-16 或者 Rel-17,会有更完善 的建模和性能要求。
在对室内场景进行研究的同时,3GPP 也对密集城区及热点覆盖的场景进 行了类似的评估。与室内覆盖场景不同,密集城区及热点覆盖场景具有更广的 无线覆盖范围,且被服务用户可能处于室内也可能处于室外,并且保持较大的 随机移动性。面向密集城区及热点覆盖的场景,针对慢速移动用户,3GPP 研 究后确定了与上述室内覆盖同样的性能目标要求。此外,相对于室内覆盖,密 集城区及热点场景需要更好地去支持多 RAT、多小区间的协作,基站节点的动 态搭建,回程网络的灵活适配,比如,通过无线自回程网络针对突发事件或紧 急情况,按需地去进行网络动态临时组建。

| 3.3 5G UDN中的主要技术问题和挑战|

在 5G UDN 异构网络中,存在着各种 RAT 制式、各种类型大小的基站,它们有的部署在室外,既要进行室外覆盖又要进行室内覆盖,有的部署在室内,既进行室内覆盖还要辅助室外覆盖。这些基站节点有的配置、工作在中高频载波上(易进行定向发射和定向扫描),有的配置、工作在低频载波上(进行全向 或扇区发射),它们的无线覆盖能从几十千米到几米,各自之间以及它们和相关核心网 5GC 之间,有的通过理想回程链路连接,有的则只能通过非理想回程链 路连接,且回程链路的性能差异可能很大。因此,在如此复杂的 5G UDN 异构 网络中,需要重点研究和解决下面几个关键问题。
如何更灵活高效地部署组网,相关技术点例如,基站 CU/DU 分离、基站 CP/UP 分离、网络自组织自优化、无线自回程技术、网络切片化等各种异构部 署方式。
如何更充分地利用系统各种无线资源,相关技术点,例如,各种增强的物 理层和空口机制、多 RAT、多基站、多小区之间的多连接 / 多载波聚合操作、 多点协同传输操作、上下行资源动态分配技术、动态帧结构、本地数据分流技术、 移动边缘计算技术等。
如何不断地增加系统容量,相关技术点,例如,进一步提升异构基站的部 署密度、无线谱效的增强、干扰抑制协调、克服小区远近边缘效应。如何针对各类混搭的蜂窝业务,进行传输和路由服务优化(差异化处理超高速率业务、低时延业务、混合类业务、小数据包业务、上行业务风暴等)。
如何不断提升用户通信体验,尽可能地消除减轻无线链路间的干扰,提升 无线链路的健壮性,节能省电,基于内容感知的移动性管理增强,高速场景下的移动性增强等。
在下面的各章节中,笔者将会围绕上述 5G UDN 异构网络中的主要问题和挑战以及关键技术点来分别展开阐述,其中有些内容已经被3GPP 5G标准化的, 有的则还没标准化,未来可能被标准化,有的可能完全依赖于厂家的内部实现解决。对于已经标准化的内容,受限于本书的篇幅,大部分内容叙述对标于当前 3GPP Stage_2 层面的协议内容,读者若对 Stage_3 层面的协议内容感兴趣,可查阅相关 Stage_3 协议资料。
第二十节: 5G UDN物理层关键使能技术

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