超密集网络简述--论文阅读笔记

超密集网络(UDN)的定义
分为两种:(1)根据基站数和用户数的关系来定义,即基站密度远大于用户密度的网络。
     (2)直接根据基站密度来定义为大于1000/平方公里。
     
网站中功能类型节点分类:微微小区、毫微微小区、中继、RRH(射频拉远头)
微微小区:覆盖范围在100平米内的基站,可被部署在室内或者室外,其回程链路与大的宏基站回程链路相似,主要作用是增加容量,由运营商部署。
毫微微小区:由用户自己部署的,位于室内的小功率节点,通常覆盖范围只有几十米。
中继节点:由运营商部署,目的是为了改善宏小区边缘的覆盖情况,且其回程链路属于无线回程链路。
RRH:对中心基站的扩展节点。

UDN存在的问题:用户周围存在大量覆盖范围较小的小小区,小区数远大于用户数。存在:小小区的开关是否节能、小小区之间的相互干扰、运营商无法保证众多小小区配备高速低时延的回程,回程容量会限制无线接入容量等。

UDN密集化方式:水平面密集化
         垂直面密集化(需要对蜂窝网络进行3D建模,包括3D信道建模)
         
UDN架构两种形态:集中式架构、分布式架构

UDN网络性能指标:覆盖率、中断概率、频谱效率、面积频谱效率、网络吞吐量、能量效率和公平性。

UDN移动性管理问题:切换频繁导致信令负载过重、用户出现在小区边缘概率增加、用户进行频繁测量上报会导致UE能耗增加等。

为解决UDN移动性管理存在的问题:
1.新的网络架构
(1)双连接网络:用户同时连接到主基站和辅基站,主基站主要负责RRC信令传输,辅基站主要分流用户面数据。
(2)虚拟小区:又称为以用户为中心的小区,通常由用户的多个小小区协作传输来构成一个虚拟小区,并且随着用户的移动,虚拟小区所具有的物理小小区发生变化。优点:消除边缘用户,小区的协作传输增大了容量,虚拟小区不存在切换概念,很大程度改善用户移动性体验。
(3)虚拟层网络:将网络分为实际层与虚拟层,在虚拟层上负责移动性管理、广播等,实际层负责实际数据传输。只要用户处于相同的虚拟层,则不需要小区重选及切换。
(4)移动性锚点(物理节点)解决方案:宏小区充当锚定基站,作为移动性锚点,或使用新的节点作为移动性锚点,用户终端在某个小区簇内进行移动时,使用同一个移动性锚点,负责传输控制面信息,小区簇内其他小小区负责传输用户面数据信息。优点:避免了小小区之间的信令交互,控制面信令全部交给中央锚点处理。
2.切换参数设定
切换参数包括:迟滞门限、TTT(Time To Trig)等,LTE中,设定合适的TTT能够有效避免乒乓切换,因为A3要求终端在时间TTT内都满足判决条件才执行切换。对于UDN,较大的TTT可能会导致切换过晚,进而导致切换失败,所以UDN需要对切换参数进行重新设定。

3.改进切换流程机制
切换机制改进:主要包括无线链路失败模型、改进切换触发、改进候选小区排序准则等。

无线链路失败原理:当服务小区信号加干扰噪声比SINR低于某个阈值时会触发计时器,满足一定时间后即宣告无线链路失败。如果这段时间SINR高于某个阈值,则停止计时,连接恢复。
改进切换触发:例如跳切换,即用户选择跳过某些切换,牺牲某些情况下的最佳连接,作为减少切换频率、降低切换时延的代价。
改进候选小区排序准则:传统的候选小区排序的原则是根据RSRP进行排序,最终切换发起的目标小区是排序后小区列表的第一个小区。在超密集情况下,仅仅根据RSRP来进行排序指标会影响切换的性能,常用的方法有基于多目标决策、贝叶斯决策等。

4.新的移动性测量机制
  在UDN中,由于小区边缘情况增加,用户会经常测量周围的小小区,频繁的测量会导致很大能耗。LTE中采用DRX周期机制来进行测量,DRX周期分为接收期和休眠期,用户只在接收期进行测量。在UDN中,对于高速移动时或者具有较长DRX周期时,可能用户已经移出本小区的覆盖范围需要进行切换时,系统还处于DRX休眠期,则会导致切换和无线链路失败。

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