用户移动状态下的5G超密集异构网络自优化技术研究

The ultra-dense heterogeneous network is believed as one of the most important solutions to support the rapid increase of data traffic of the 5th generation (5G) networks. But there are several challenges arisen with ultra-dense heterogeneous network deployments, such as the large-amount base stations (BSs), overlapped coverages, increased energy consumptions, frequent handovers and service continuity, especially with user mobility. Therefore, the self-optimization approach is the new paradigm for 5G network deployment and optimization, which will have key impacts on 5G future commercial applications. This project focuses on the self-optimization for 5G ultra-dense heterogeneous networks with user mobility. The research contents include the self-optimization of BS deployment density and corresponding adaptive cell on/off techniques for moving users, handover parameter self-configuration and handover decision self-optimization, service continuity for multi-frequency cooperation in ultra-dense heterogeneous networks. The performance of the proposed schemes will be verified by system-level simulations and field tests. We will actively attend the 3GPP and IMT-2020 standard work to promote the potential applications of the research outcomes.

超密集异构网络被认为是应对5G数据业务需求快速增长的重要技术之一，但是网络的超密集异构部署导致基站数量及类型大幅增加，重叠覆盖、能耗加剧、切换频繁、网络共存时的服务连续性难以保障，特别是在用户移动场景下，为网络部署及优化带来了极大的挑战。网络自优化技术作为网络自组织技术的重要组成部分，将成为影响5G网络未来能否成功应用的关键技术环节之一。本项目拟开展针对用户移动性的5G超密集异构网络自优化技术研究，主要研究内容包括用户移动状态下超密集异构网络基站部署密度自优化及自适应动态开关技术、超密集异构网络切换参数自配置及切换策略自优化技术、用户移动状态下的高低频协作组网自优化技术，并开展关键技术标准化与试验验证，在对研究成果进行评估验证的同时进一步通过国际标准化工作进行课题成果的推广应用。

针对5G及后续移动通信网络超密集异构部署导致的基站数量及类型大幅增加，重叠覆盖、能耗加剧、切换频繁、网络共存时的服务连续性难以保障等关键科学问题，本项目开展了面向用户移动状态下超密集异构网络的自优化技术研究。.具体研究成果如下：.（1）针对超密集异构网络部署的密集重叠覆盖及能耗加剧问题，项目组开展了基站部署密度自优化及自适应动态开关技术研究，提出了基于终端簇通信的小区休眠策略、基于终端协同的计算卸载与休眠调度策略、移动性感知主动缓存策略等多项技术方案，在保证网络覆盖率的同时提升了系统能效；.（2）针对超密集异构网络切换频繁及性能下降问题，项目组开展了切换参数自配置及切换策略自优化技术研究，基于随机几何理论和强化学习方法进行网络性能分析，并提出了跨层切换优化策略、跨层资源参数自配置及自优化策略及空天地网络中基于演化博弈的垂直切换等多项技术方案，提高了切换性能并保证了组网性能的稳定性；.（3）针对高低频协作组网场景下移动用户的服务连续性问题，项目组开展了高低频协作组网自优化技术研究，开展了毫米波高低频组网下的网络性能分析，提出了高低频协同组网下基于非正交多址接入技术的业务迁移技术和多频段协同使能的全场景覆盖扩展技术等多项技术方案，提高了移动用户的服务连续性。.基于上述创新成果，项目组在国内外高水平学术期刊和会议上发表论文39篇，其中SCI检索23篇，EI检索15篇；申请发明专利14项，已授权8项；由科学出版社出版专著《5G业务迁移技术》一部；向国际标准化组织3GPP和中国通信标准化协会（CCSA）提交标准提案4篇，成功立项标准研究项目1项；项目组搭建了支持用户移动性的5G超密集异构网络自优化关键技术的系统级仿真平台及试验平台，对超密集异构部署场景下的切换等关键技术进行了试验验证；项目组共开展国际学术交流与访问25人次，主办国际学术研讨会5次；培养博士、硕士研究生28人。.综上所述，本项目已超额完成预定研究计划，取得了一系列创新成果。