5G通信中小小区面临的挑战及解决方案

刘宇巍

山西交通实业发展集团信息技术有限公司 山西 太原 030000

1.小小区是什么

小小区严格意义上，是指工作在授权频段上的低功率的无线接入点。它不仅可以改善家庭或企业的蜂窝数据覆盖、容量和应用体验，也可以改善城市、郊县区公共区域的网络性能。

小小区类型多种多样，从尺寸和发射功率最小的家庭基站到最大的微基站。广义上讲，尽管密集部署基于无线局域网的IEEE 802.11网络工作在非授权频段，且不确定是否在运营商还是服务提供商的管控之下，它们归为小小区的范围内。小小区也是异构网络的重要组成部分，它的目标是提供更高容量频谱、增加频谱效率和改善用户体验，同时减少传输数据的每比特成本，从而增加移动数据的使用率。

2.小小区的挑战

2.1 基站回传的挑战

小小区需要通过回传链路与核心网、Internet、其他服务器连接。移动运营商认为小小区的回传链路比宏小区的回传链路更有挑战。小小区一般部署在距离街道较近的那些难以接近的区域，而不是部署在空旷的区域。对于很多运营商而言，既要保证可靠性又要节约成本。目前，利用光纤技术实现小小区的连接。在实际应用中，由于受到技术瓶颈的影响，实现所有小小区间的光纤连接的全覆盖还存在很大困难。因此，小小区基站间的回传是一大挑战。

2.2 频谱利用的挑战

在之前无线通信技术中大多数使用的是低频率的频谱资源，随着移动通信用户数量的激增，频谱资源的供需矛盾越来越明显。频谱资源存在分区的现象。比如，资源需求量较大的地区通过使用高频率的频谱弥补频谱资源不足的问题，相对于整个频谱资源覆盖的地区，存在很大的局限性。小小区的部署可以有效减少频谱资源的需求，但是，小小区间的存在密度上限，一旦超过就会产生干扰等问题。这些问题都是我们不得不面对的，频谱资源的利用也是面临的一大挑战。

2.3 网络配置和维护管理的挑战

目前4G移动通信系统来看，在市中心，小区的密度已达到每平方公里近30个，在商业比较发达的地区甚至达到50个。步入5G移动通信时代，数字会不断攀升，未来小区的部署会与现有的设备是共存的，因此，在网路配置和维护上面临巨大的挑战。

2.4 自动化配置的挑战

在异构网络中，运营商面临一系列新的挑战，包括网络部署和管理。运营商会在需求的位置部署或在可用位置部署，进而提供小范围高容量的用户需求。在某种程度上，这种方法适用于家庭基站网络，它只部署在住宅中并且和宏蜂窝网络独立运营，产生干扰很小。在市区和高密集场景中很难高效地管理整个小小区网络。自动化可以被看作实现密集化的先决条件。当运营商部署了大量小小区且需要和现有的设备共存，传统小区的规划和优化过程需要完全的自动化。自动化面临适配、优化等诸多挑战。

3.小小区面临的挑战及解决方案

3.1 小小区基站回传问题及解决方案

在设有小小区的基站，由于光纤传输存在不能全覆盖，可以采用无线回传链路，回传链路提供的是宏基站，宏基站提供无线回传服务。在此基础上。不受环境、地点等因素的限制，小小区基站间的回传链路问题都会迎刃而解。同时，还降低回传链路的成本。因此，基于宏基站和小小区的配合，使网络服务质量大幅提升。

3.2 频谱利用的挑战及解决方案

频谱利用问题中，有效提高频谱的利用率是很重要的，可采用两种解决方案：一种，可以采用毫米波的开发，一方面，它可开发的频谱资源储量大，另一方面能够满足连续带宽的需求。另一种，利用认知无线电技术。认知无线电又被称为智能无线电，能够感知外界环境，从而及时有效的调整发射机的参数，实现动态频谱分配和频谱共享。认知无线电技术通过对频谱进行感应，一旦发现需求感应，就找准时机接入，保证主用户频谱资源利用效果以及增强了频谱利用的效率。

3.3 网络配置和维护管理的挑战及解决方案

在第五代移动通信系统中，小小区基站大量布局，只依靠运营商进行安装和维护已经不太现实，为解决网络配置和维护的问题，同时能有效控制成本，自组织网络SON应运而生，该技术的应用，对小小区广泛应用意义重大，自组织网络的开发是对频谱资源的调整，对干扰控制、系统维护、发射功率的调整及自动更迭。对解决网络配置和维护管理有很大帮助。

3.4 自动化配置的挑战及解决方案

当小小区数量不断递增时，为了同现有的设备共存，传统小区的规划和优化需要采用综合无线布控系统。人机界面和跨平台的数据访问能够随时随地获取，防止数据传输过程的干扰。真正做到宏基站对小小区的实时监控，数据资源综合共享。

4.未来展望

“频谱紧缺”始终是一个面临的挑战，部署小小区时，减少站间距可以有效减少所需要的频谱资源。在部署中考虑成本和回传链路的挑战。使用小小区可以增加空间复用，减少发射功率，进而增加网络的吞吐量。同时面临需要干扰管理技术和部署过多小小区基站的成本。小小区出现和发展在一定程度上推动了频谱资源增加、蜂窝小区的微型化和动态频谱接入成为现实，能快速实现1000倍容量提升的主要手段。

在未来，小小区扮演的角色会越来越重要，小小区在未来5G网络中的异构网络和超密集小小区网络的主要组成形式。这些技术结合形成下一代SON(自组织网络)系统的自配置、自管理功能，将作为解决显著增加的业务需求、小区间的业务量波动、干扰和移动性变化的主要方式。