解析移动通信基站的体系结构

解析移动通信基站的体系结构

陈家俊 441900199308231351

摘要：本文首先对通信网络结构进行相关的阐述，然后针对其基站的一定管理进行仔细地分析，具有一定的研究和参考价值。

关键词：移动通信；基站；体系结构

引言

随着5G技术的发展，移动通信网络的发展动力不仅来源于用户/事务的需求，更重要的是网络的自动化运维能力的提升，以及实现更加灵活高效的体系。然而，目前多种制式共存的烟囱式网络给运维办理带来了更大的挑战，也导致了用户体验的下降。随着技术的发展，当前的移动通信网络已经不再能够有效地应对未来的流量和数据的快速增长。这种情况导致了网络的长期性，限制了网络的创新能力。此外，由于缺乏有效的监控、处理和调度能力，这些网络也难以实现精细化的功能布局和资源的弹性.此外，由于缺乏开放的特性，这些网络也难以有效地感知用户和事务的特征，从而无法满足未来的差异化需求。  

1.未来移动通信网络架构研究

1.1 SDN技术对移动通信网络架构的影响

SDN技术的应用可以说是一种革命性的改变，它将操作权从传统的分散式管理模式变为一种更加灵活的管理模式，从而极大地改变了传统的移动通信系统，并且引入了一系列全新的、更加高效的、可扩展的、可扩展的CROWD、 OpenRAN、Softcell、MobileFlow等。   

CROWD项目旨在构建一种支撑超密异构WiFi的框架，它可以通过CRC操控器实现网络的有效组织，并且可以根据需要进行灵活的调整，从而实现最佳的性能。CROWD的操控器可以根据不同的需求进行升级，其中包括CRC区域操控器，CLC本地操控器，它们可以实现更高效的组织，从而实现更好的性能。CRC通常位于电信公司的核心数据库，主要负责根据电信公司提供的集群流量来实现电信公司的长远性优化，并且能够实现对CLC系统的实时调整，从而实现对电信公司整个系统的全面监测。CLC通常位于电信公司的核心网络，主要负责根据电信公司提供的特定频率的集群流量来实现对电信公司的短期性优化。根据SDN操控器的规范，CRC和CLC为南方和北方的操控器提供了可靠的联系，其中，南方操控器可以将LTE的信号进行有效的控制，并且可以实现LTE的混乱控制、WLAN的有效性、LTE的接入精确度、以及基站的有效管控、以及流量的有效减少。此外，操控器还可以为操控者提供一个开放的API，以便操控者可以更加轻松地控制整个系统，实现更高效的操作。

1.2 NFV对移动通信网络架构的影响

NFV的最终目的在于提高移动通信系统的性能，它的核心理念在于将传统的机械部分转换为更具灵活性的模块。为了满足这一目的，许多国家、公司都在努力推动这一进程，比如3GPP、国家信息产业部（IMT 2020）、爱立信、中国移动、华为等。这些努力的目的在于为移动通信系统提供更好的性能，并为客户提供更灵活的服务。   

网络切片技能是未来移动通讯网络的关键技能之一，用于支持不同需求的事务场景。根据NGMN白皮书和3GPP技能陈述对网络切片概念的描述，网络切片是一组提供特定服务和网络能力的网络功用以及运转这些网络功用的资源的集合，包括了接入网和核心网的网络功用。从逻辑上看，一个网络切片其实构成了一个独立的移动通讯网络来服务于特定的事务场景。

2.5G超密集网络中的移动性管理方法

2.1 UDN网络架构及移动性管理机制的研究

与传统蜂窝移动网络比较，UDN网络布置场景具有以下特色:

（1）由于小型基站具有许多功能，因此它们的安装非常灵活。比如，picocell可以被安装在运营商那里，而femtocell则可以被安装在用户那里。

（2）在热门地区，比如商场、电信基站、写字楼或者展览馆，由于小型基站的布局密度较高，因此无法确保所有的小型基站都能与网络直接连接。为了更好地区分这些小型基站，我们将它们称为“规划布局的小型基站（PBS），其他小型基站则需要通过PBS与网络相连。     

（3）UDN的发展使得有线回传和无线回传的应用变得更加普遍，因为小型基站的布局受到地理位置、建筑物等因素的限制，无法满足所有基站的需求，因此，无线回传将成为UDN发展的重要组成部分。

通过研究UDN网络的布局特点，我们发现，由于无线回传的使用，尤其是使用无线回传的小型基站，UDN的回传网络结构发生了巨大的改变。因此，我们必须采取措施，以确定最佳的回传路线并确定回传连接，同时还必须采取措施，以维持回传网络的稳定。

UDN是一种重要的通信技术，它旨在在热门地区实现快速、有效的通信。这些地区的通信需求往往是Internet，所以它必须具有快速通信的特性。但是，在当前的情况下，UDN的安装需求较多，并且需要在一定的时间内完成通信。

2.2集中控制的本地化移动性管理

采取SDN架构的本地化移动性管理系统，由两个部门组成：LSC（LSC端），负责实施移动性监测，而Macro BS（Base Station端）则承担起信号发送的任务。LDC是一种可靠的网络设备，它可以将大量的信息通过SC APs进行传送，而且这些信息的流转可以通过LSC进行统一的监督，从而提供更加可靠的移动性。   

图2.11展示了一种基于CPU分离和集中网络控制的UDN架构，它可以有效地实现本地化的移动性管理，而且还具备一系列其他功能，如：  

图2.1集中控制的UDN逻辑架构

从图2.1可以看到，为实现有效的本地化移动性管理，需要先将移动终端从宏基站和LSC分离，然后再将其从微型基站和LDC分离，以实现有效的切换。在将设备连接至周围的社区之前，我们需要对每个可能的社区的信号强度进行测量。然后，我们将这些数据传输给LSC，由LSC来做出最佳的调整。比如，根据测量结果，我们可以调整每个可能的社区的信号强度，以便找出最佳的社区。在LSC中，当确定最佳的目的地点是小型基站时，必须充分评估回传网络的性能，包括其可用的距离、可用的带宽以及可用的连接数，以确保其可靠性和可用性，以及可以抵御端到端的延误。

2.3分布控制的本地化移动性管理

如果LSC能够在图2.2中提供控制平面和用户平面的功能，那么它就可以实现分布式移动性管理，从而使得移动性管理控制功能可以分布到多个小基站，而且它还可以根据多种属性来确定最终的目标小区，从而实现更加有效的管理。为了实现目标小基站的发现，这种网络架构需要彼此之间的协作，比如为每个小基站建立一个相关的邻居列表。

图2.2分布控制的UDN网络架构

    通过采用分布式控制的本地化移动性管理系统，可以实现从激活的空口到未激活的空口的转变。为此，需要从激活的空口转变到未激活的空口，并且从未激活的空口转变到当前的源侧小基站，并且将该转变后的小区的信号强度记录下来。LSC会检测当前终端的接收信号，并决策何时进行切换。一旦决策，lsc会将所有候选的候选候测点的信号强度数据发送给LSC。LSC会综合考虑候测点的信号强度、当前的通讯情况、终端的运行速率以及运行轨迹，来决策何时进行切换。

为了提升LTE系统的可靠性和可操作性，我们应该采取措施，以便更好的利用其高性能的通用处理器，同时利用其实时的数据处理功能，确保其载波带宽稳定在20MHz以内，而且载波频率也应该被精确的调节至2.3GHz以内，以便更好的满足当前的实际应用环境的需求。  

3.结语

随着科技的发展，未来的移动通信网络将会面临更多的挑战，不仅要满足不同的通信场景和用户/事务需求，而且还要求更高的移动性，以满足未来的需求。随着新的环境和任务的出现，未来的移动通信网络架构以及移动性处理技术已经成为国际上IT领域的研究焦点。 

随着3G移动通讯全面商用，开端向LTE、IMT-A等规范演进，未来移动通讯基站的研发即将开端。但是，经过本文的相关材料搜集，已有的2G、3G、4G基站体系结构存在问题，不能满意5G系统需求，迫切需要研究能支撑未来移动通讯的新型基站体系结构。

参考文献

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