[發明專利]一種5G超密集網絡虛擬小區構建方法

有效

• 申請號: 201710844972.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107466045B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 郭磊;漢鵬超;劉業君;宋嵩
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/22;H04W16/32;H04W24/06;H04W36/00;H04W36/08;H04W36/30;H04W36/32
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明設計一種5G超密集網絡虛擬小區構建方法，包括：步驟1：構建UDN網絡，設置網絡中所有基站的發射功率、接收信噪比閾值、無線信道帶寬、無線信號衰減系數相關參數；步驟2：隨機生成具有不同運動速率和運動軌跡的用戶；步驟3：宏基站周期性的根據用戶當前位置和瞬時運動方向構建動態象限，并根據用戶接收所有小小區基站的接收信號強度選擇同步基站以構建該用戶此時刻的虛擬小區；步驟4：宏基站周期性的根據接收信噪比閾值和接收信號強度差值閾值選擇每個用戶的服務基站；步驟5：計算傳輸速率并統計吞吐量信息。本發明的虛擬小區構建方法可解決傳統UDN網絡中用戶服務基站頻繁切換和Ping?Pang效應的問題。

技術領域

本發明屬于第五代移動通信技術(5G)領域，尤其涉及一種5G超密集網絡虛擬小區構建方法。

背景技術

近年來，互聯網用戶數目激增，高清晰視頻、云計算、邊緣計算、在線游戲、觸覺通信、機器通信等多種新型業務不斷涌現，對網絡容量、速率和可靠性提出了更高的要求。第五代移動通信技術(5G)利用新型物理層通信技術、網絡虛擬化技術以及多網融合的方式，能夠以更高的接入速率(高達10Gbps)，更低的網絡能耗，實現為用戶提供靈活定制的接入服務，成為目前研究的熱點。

在第三代移動通信(3G)網絡中，宏基站(Macrocell)部署密度為4-5個/km²，第四代移動通信技術(4G)通過在用戶密集地區部署小小區基站(如Femtocell)解決了網絡熱點問題，保證了用戶服務質量。此時Macrocell基站與Femtocell基站能夠以合作的方式實現用戶數據傳輸，小小區基站僅為原宏小區基站的補充。而5G為實現數據傳輸速率的百倍提升，在小小區基站引入無需注冊的毫米波通信技術，既實現了高速數據傳輸也避免了與宏基站之間的同道信號干擾。同時，將宏基站通信業務卸載到小小區基站，使原始宏基站負責擴大網絡覆蓋范圍并控制小小區基站，能夠大幅度提高信號傳輸速率、降低網絡能耗，因此成為5G通信系統重要的解決方案。然而，毫米波通信受氧氣吸附等影響傳輸距離受限，需要通過大量部署小區基站才能保證網絡完全覆蓋，即超密集組網(UDN)。

5G超密集網絡拓撲如圖1所示。小小區基站處于宏基站的覆蓋范圍內，并通過宏基站接入到回程網絡和骨干網。宏基站負責網絡控制指令的傳輸以及小小區的管理，并保證了整個網絡的覆蓋范圍。而數據業務被卸載到小小區基站，利用光毫米波通信技術實現高速數據通信。回程網絡采用目前流行的無源光網絡(PON)，結合其光纖傳輸的遠距離、大容量和高可靠性特征使整個接入網具有高速靈活的特性，能夠實現隨時隨地用戶接入。

在UDN網絡中，由于基站之間距離較短，使得移動用戶服務基站選擇以及用戶移動過程中越區切換的問題變得更加復雜。如何通過合理管控實現用戶透明的基站無縫切換成為亟待解決的重要問題。為此，研究者提出了虛擬小區的概念。既將網絡中的所有傳輸基站分成三類：異步基站、同步基站以及服務基站。如圖1所示，對于每個移動用戶，利用周圍基站構建一個虛擬小區，虛擬小區內的所有基站相互同步，為同步基站，虛擬小區之外的基站為異步基站。用戶在一個時間選擇一個同步基站為其服務基站。同時，隨著用戶移動，虛擬小區所含基站范圍不斷變化，用戶服務基站也在同步基站之間切換。然而，由于小小區基站距離較近，用戶的不規則運動會帶來小區頻繁切換和乒乓(Pang-Ping)效應等問題，影響用戶服務質量以及系統性能。因此，設計切實可行的虛擬小區創建和重構方案和服務基站選擇方法尤為重要。

發明內容

本發明實施例提供一種5G超密集網絡虛擬小區構建方法，以解決傳統UDN網絡中移動用戶服務基站頻繁切換和Ping-Pang效應的問題。

本發明提供一種5G超密集網絡虛擬小區構建方法，包括以下步驟：

步驟1：構建UDN網絡，設置網絡中所有基站的發射功率、接收信噪比閾值、無線信道帶寬、無線信號衰減系數相關參數；

步驟2：隨機生成具有不同運動速率和運動軌跡的用戶，運動軌跡包括圓周型、直線型和折線型；