基于CUPS的蜂窝无线接入网

1.研究背景与目的

为了减少控制开销、提高容量和确保无缝移动性,蜂窝无线接入网(RAN)的控制面(CP)和用户面(UP)之间的逻辑隔离已经成为一个有前景的解决方案。在控制-用户面分离(CUPS)体系结构中,宏蜂窝的基站(MBSs)作为控制面基站,构成了控制面,提供连接性服务。另一方面,微蜂窝(SBSs)作为数据基站,构成了用户面,负责高数据速率传输。

(1)移动性:对于超密集网络中的频繁切换问题,CUPS架构变得更有吸引力;

(2)灵活性:CUPS架构被设想为以一种灵活的方式来增强网络,例如,减少延迟,同时不影响现有BSs的功能;

(3)mMTC:传统蜂窝系统的设计是为了确保大规模机器类型通信(mMTC)服务的始终连通性;

(4)eMBB:近年来用户终端(如智能手机和平板电脑)的广泛发展,引发了对增强型移动宽带(eMBB)高数据速率的需求。

2.CUPS使能的小区无线接入网

在实际的蜂窝系统中,如在LTE中,控制信道是必不可少的,它承载着重要的控制信号,包括切换命令、数据信道调制和编码方案、资源分配指示器等。因此,一个成功的控制信号传递对于维持正常的系统功能是必不可少的。

在传统的LTE系统中,终端只与一个服务于基站的终端相关联,以接收其数据流量和控制信号。然而,在CUPS架构中,UE可以将这两个信道分别关联到不同的BSs上。具体地说,UE将根据基于接收信号强度指示器(RSSI)的关联策略在MBS和SBS之间选择以接收数据流量。

3.研究目标

为了进行性能分析,我们将考虑CP和UP在逻辑上分离的蜂窝运行体系结构。我们的分析明确考虑了终端的动态数据速率需求,流量到达模式,以及CP和UP的不同MA技术。我们将为依赖CUPS运行的下行单元考虑一个易于处理的分析模型,使用数学分析来评估性能,该数学分析将考虑传播特性,然后将执行详细的系统级仿真来验证分析框架。

然后,在超密集场景下简化了所提出的框架,以实现最大的特定覆盖概率、吞吐量和能源需求。这对于灵活的未来网络和一致的控制功能来说是非常重要的。为了有效地分配资源,我们还将研究不同参数对基于CUPS的蜂窝无线接入网的影响。

4.未来研究计划

在基于CUPS的网络架构中还存在许多有待解决的问题,如:有效的资源分配、CP容量的增加、严重的干扰、信令开销、建立双连接下的切换信令开销模型等。CUPS旨在提供一个可以克服传统架构限制的框架。然而,为了具体评估这种架构相对于传统架构的可行性和优越性,还有一些研究挑战和问题需要回答。这些问题包括:服务节点选择、控制消息和数据帧设计、回溯机制、双连通性异构部署、信道估计和不连续传输技术的管理。

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