下一代协作式无线接入网的网络架构

1 背景与目标

传统的UMTS无线通信网络基本都是围绕语音业务为核心进行设计,从3G、LTE以及未来4G技术的发展中,我们都可以看到网络架构的变迁之中数据业务的驱动起着重要的作用。未来通信网络不仅是多种异构无线网络的融合,还是无线网络与有线互联网的融合。然而随着各种各样的互联网应用的兴起并且互联网仍然在不断地推陈出新,这就对未来的无线接入网的架构提出更高的容量要求。

未来的网络架构需要适应未来网络发展的需要,对数据业务特性进行优化,以满足多样化、个性化的通信需求。

在3GPP中,3GPP长期演进(LTE)项目,致力于进一步改进和增强现有3G技术的性能,提供更快的分组速率、频谱效率以及更低的延迟[1]。虽然LTE网络架构已经在UMTS网络架构的基础上向全IP扁平化方向前进了一大步,但是面对未来的应用发展趋势,我们仍然需要一个高效的网络架构可以向用户提供高速的宽带接入体验。现有的蜂窝网络仍采用以蜂窝为单位进行无线资源的分配模式,在接入网中基站间资源难以共享,网络不能适应话务迁徙规律,导致网络的建设成本(CAPEX)过高且设备利用不充分。此外,在基于LTE或LTE-A的正交频分复用(OFDM)系统中,为了保证频谱效率,小区间采用同频组网模式,然而以蜂窝为单位的无线资源配置模式,显然会给小区之间带来干扰,并导致小区边缘节点的性能急剧恶化。

为了避免单小区为组织模式的网络架构对网络性能的约束,显然通过分布式的模式考虑小区之间的无线资源配置可以更好优化信道干扰对网络性能的影响,以分布式天线系统的方式实现无线接入网部分,通过天线的分布化布置以及网络资源的合理利用,可以进一步提高无线接入网络的容量。

与此同时,对于无线网络,无线链路的衰落特性随时间不断地变化;网络中的用户也不停地在无线网络中运动;用户的业务会依据个人喜好有不同的选择。无线网络动态性使得其不适合进行大规模集中信息处理,例如多小区的信号联合处理,应当进行分布式信息处理。分布式信息处理可以更快地适应网络状态的变化,能够减少很多网络开销,使得网络更健壮,具有更好的可扩展性、自组织性,自配置性,从而从整体上提高网络的性能。

2 分布式无线接入网的需求

未来的无线接入网架构为了支持基站间的协作,满足分布式资源配置以及信息处理的要求,需要具备以下特征:

频谱资源可以共享并支持动态配置

网络架构可以支持硬件资源的共享并且具备资源间互相协作的机制

同一硬件平台下多制式的支持,多模基站长期共存.

扁平化的网络架构,面向IP的系统设计更适合与互联网融合

无处不在的覆盖与接入方式

永远在线的无线连接方式以及高速率的数据服务支持