5G UDN（超密集网络）技术详解

杨立 黄河 袁弋非 卢照华 郝鹏 著

前言

超密集网络（UDN，Ultra Dense Networks）的核心特点，可用 4 个词来高度 抽象地概括，即基站小型化、小区密集化、节点多元化和高度协作化。超密集网络 是未来蜂窝移动系统必然的发展趋势，它不仅关系到 5G 网络的系统容量，还密切 关系到 5G 网络的各层面综合性能和各种中高级移动应用业务的用户体验。UDN 部署组网方式及其相关技术的发展，是由蜂窝移动业务市场、丰富暴增的各类业务 应用需求和计算机通信软硬件技术，不断地发展演进，而强力双重驱动的。一方面， 随着过去十余年，移动互联网业务应用的高速发展和伴随而来的数字问题，蜂窝业 务市场对蜂窝系统的网络容量和无线覆盖的要求越来越高，对更高性能 / 更大商业 价值的各类新式业务应用的渴望、追求也越来越强烈。这些市场诉求，迫使蜂窝移 动网络中的网元节点（如基站）部署，必须朝着小型化、小小区化、密集化、云化、 异构化和高度协作化的方向发展，从而呈现出：运营商“同一大网”中，多种无线 接入制式并存、多频段 / 多带宽 / 多类型的小区部署并存、多种不同的节点部署方 式并存、多种不同程度的耦合工作方式并存等特征。另一方面，伴随着计算机和通 信软硬件技术、芯片集成技术等的高速发展，相同能力通信网元节点的物理小型化 和低成本化，在工程实现方面，已变得不再困难且愈发成熟。就像今日强大的各种 智能终端，其各种功能和处理性能，相当于几十年前的大型服务器工作站。UDN 下的各种类型的网元节点，同样可具备强大的数据传输和分析处理能力。那些小微 基站，除了在无线发射功率和无线覆盖方面天然较小之外，其网络内和空口的数据 传输功能和数据处理性能，亦堪比昔日强大的大型宏基站。
UDN 概念并不诞生和局限于 5G 时代，或仅限于移动通信领域之内，但 5G UDN 的部署和相关技术的应用，在蜂窝 5G 时代，却十分具有典型性和代表性。 本书和其他专门介绍 5G 某方面技术的书籍或参考资料不同，倾向从 5G 蜂窝移动 业务应用和 5G UDN 部署场景之根本出发，其涉及的应用场景和技术解决方案可谓包罗万象，涵盖整个 5G 蜂窝系统，具体包含：5G 蜂窝业务应用、网络部署组 网、系统架构功能、诸多网元节点和网络接口、空中接口，以及各式各样的物理层 关键技术（含已被标准化的和尚未标准化的）。因此，本书力图以 5G UDN 的实际 部署应用为线索和原点，紧密串接起 5G 系统，从网络高层到空口物理层，自上而 下的一系列关键技术点。这些不同协议层面和网元节点的技术，只有当它们全部有 机地结合、运用在一起时，才能更高效地支撑起 5G UDN 的成功部署，以及各类 新旧蜂窝业务应用的顺利开展。反过来说，若没有这些和 5G UDN 息息相关的关 键技术的支撑，5G UDN 将会面临诸多在系统网络性能、部署组网维护、运营成本、 用户通信体验等方面的问题挑战，因此不利于蜂窝移动新兴业务的普及应用和深入 开展，不利于运营商们既提升用户通信体验，又实现商业利润的最大化；蜂窝移动 运营商们未来可能仍将面临：蜂窝市场收益、利润和财力、人力投入不平衡和不匹配的窘境。

1.1　5G前蜂窝移动系统和业务概述