5G通信中小小區面臨的挑戰及解決方案

劉宇巍

山西交通實業發展集團信息技術有限公司 山西 太原 030000

1.小小區是什么

小小區嚴格意義上，是指工作在授權頻段上的低功率的無線接入點。它不僅可以改善家庭或企業的蜂窩數據覆蓋、容量和應用體驗，也可以改善城市、郊縣區公共區域的網絡性能。

小小區類型多種多樣，從尺寸和發射功率最小的家庭基站到最大的微基站。廣義上講，盡管密集部署基于無線局域網的IEEE 802.11網絡工作在非授權頻段，且不確定是否在運營商還是服務提供商的管控之下，它們歸為小小區的范圍內。小小區也是異構網絡的重要組成部分，它的目標是提供更高容量頻譜、增加頻譜效率和改善用戶體驗，同時減少傳輸數據的每比特成本，從而增加移動數據的使用率。

2.小小區的挑戰

2.1 基站回傳的挑戰

小小區需要通過回傳鏈路與核心網、Internet、其他服務器連接。移動運營商認為小小區的回傳鏈路比宏小區的回傳鏈路更有挑戰。小小區一般部署在距離街道較近的那些難以接近的區域，而不是部署在空曠的區域。對于很多運營商而言，既要保證可靠性又要節約成本。目前，利用光纖技術實現小小區的連接。在實際應用中，由于受到技術瓶頸的影響，實現所有小小區間的光纖連接的全覆蓋還存在很大困難。因此，小小區基站間的回傳是一大挑戰。

2.2 頻譜利用的挑戰

在之前無線通信技術中大多數使用的是低頻率的頻譜資源，隨著移動通信用戶數量的激增，頻譜資源的供需矛盾越來越明顯。頻譜資源存在分區的現象。比如，資源需求量較大的地區通過使用高頻率的頻譜彌補頻譜資源不足的問題，相對于整個頻譜資源覆蓋的地區，存在很大的局限性。小小區的部署可以有效減少頻譜資源的需求，但是，小小區間的存在密度上限，一旦超過就會產生干擾等問題。這些問題都是我們不得不面對的，頻譜資源的利用也是面臨的一大挑戰。

2.3 網絡配置和維護管理的挑戰

目前4G移動通信系統來看，在市中心，小區的密度已達到每平方公里近30個，在商業比較發達的地區甚至達到50個。步入5G移動通信時代，數字會不斷攀升，未來小區的部署會與現有的設備是共存的，因此，在網路配置和維護上面臨巨大的挑戰。

2.4 自動化配置的挑戰

在異構網絡中，運營商面臨一系列新的挑戰，包括網絡部署和管理。運營商會在需求的位置部署或在可用位置部署，進而提供小范圍高容量的用戶需求。在某種程度上，這種方法適用于家庭基站網絡，它只部署在住宅中并且和宏蜂窩網絡獨立運營，產生干擾很小。在市區和高密集場景中很難高效地管理整個小小區網絡。自動化可以被看作實現密集化的先決條件。當運營商部署了大量小小區且需要和現有的設備共存，傳統小區的規劃和優化過程需要完全的自動化。自動化面臨適配、優化等諸多挑戰。

3.小小區面臨的挑戰及解決方案

3.1 小小區基站回傳問題及解決方案

在設有小小區的基站，由于光纖傳輸存在不能全覆蓋，可以采用無線回傳鏈路，回傳鏈路提供的是宏基站，宏基站提供無線回傳服務。在此基礎上。不受環境、地點等因素的限制，小小區基站間的回傳鏈路問題都會迎刃而解。同時，還降低回傳鏈路的成本。因此，基于宏基站和小小區的配合，使網絡服務質量大幅提升。

3.2 頻譜利用的挑戰及解決方案

頻譜利用問題中，有效提高頻譜的利用率是很重要的，可采用兩種解決方案：一種，可以采用毫米波的開發，一方面，它可開發的頻譜資源儲量大，另一方面能夠滿足連續帶寬的需求。另一種，利用認知無線電技術。認知無線電又被稱為智能無線電，能夠感知外界環境，從而及時有效的調整發射機的參數，實現動態頻譜分配和頻譜共享。認知無線電技術通過對頻譜進行感應，一旦發現需求感應，就找準時機接入，保證主用戶頻譜資源利用效果以及增強了頻譜利用的效率。

3.3 網絡配置和維護管理的挑戰及解決方案

在第五代移動通信系統中，小小區基站大量布局，只依靠運營商進行安裝和維護已經不太現實，為解決網絡配置和維護的問題，同時能有效控制成本，自組織網絡SON應運而生，該技術的應用，對小小區廣泛應用意義重大，自組織網絡的開發是對頻譜資源的調整，對干擾控制、系統維護、發射功率的調整及自動更迭。對解決網絡配置和維護管理有很大幫助。

3.4 自動化配置的挑戰及解決方案

當小小區數量不斷遞增時，為了同現有的設備共存，傳統小區的規劃和優化需要采用綜合無線布控系統。人機界面和跨平臺的數據訪問能夠隨時隨地獲取，防止數據傳輸過程的干擾。真正做到宏基站對小小區的實時監控，數據資源綜合共享。

4.未來展望

“頻譜緊缺”始終是一個面臨的挑戰，部署小小區時，減少站間距可以有效減少所需要的頻譜資源。在部署中考慮成本和回傳鏈路的挑戰。使用小小區可以增加空間復用，減少發射功率，進而增加網絡的吞吐量。同時面臨需要干擾管理技術和部署過多小小區基站的成本。小小區出現和發展在一定程度上推動了頻譜資源增加、蜂窩小區的微型化和動態頻譜接入成為現實，能快速實現1000倍容量提升的主要手段。

在未來，小小區扮演的角色會越來越重要，小小區在未來5G網絡中的異構網絡和超密集小小區網絡的主要組成形式。這些技術結合形成下一代SON(自組織網絡)系統的自配置、自管理功能，將作為解決顯著增加的業務需求、小區間的業務量波動、干擾和移動性變化的主要方式。