传统无线网络的问题与挑战

随着用户无线传输需求的逐年提升，传统的无线网络架构逐渐显现出其弊端；具体地，主要表现在网络能耗及建设维护费用过高、基带资源利用率低下及小区间干扰过大等。下面对于这四个方面进行详细说明。

1.传统基站部署方式导致网络能耗过高

为了提供更好的网络覆盖和网络容量，中国联通的基站数量在逐年增加，尤其是近些年来，基站数量几乎增加了一倍。同时，中国联通的总耗电数量也增长了近一倍。高能耗意味着高运营维护成本及巨大的环境冲击，特别是在现有的社会形势下，网络运营对于环境的冲击变得愈加难以接受，节能减排已迫在眉睫。

根据图5-1中的数据统计可知，无线网络的主要能耗在于无线接入网的基站机房，其占用73%的能耗。在基站机房中，基站站点能耗有51%来自于主设备，而机房空调占用46%的能耗。

2.传统建网方式导致网络建设及维护费用过高

无线网络的整体拥有成本主要包括资本支出（CAPEX）以及运营维护支出（OPEX）。CAPEX主要包括设备购买及建设相关的工程费用，OPEX主要包括站点租金、传输带宽租金、人工维护及电力消耗等。基于传统蜂窝网络架构，每个基站的建设中，主设备费用只占33%；而配套设备、电费等所导致的资本支出达到60%，如图5-2所示。这意味着在传统的蜂窝网络建设中超过一半的成本没有被用于产生直接效益的基站主设备，因此，对于运营商而言，降低接入网的建设与维护成本不仅局限于基站主设备，更多的需要关注如何有效地降低基站配套设备及站点安装、部署成本、能耗开销等。

图5-1 无线网络能耗比例示意图

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图5-2 单个基站站点成本比例示意图

3.网络潮汐效应导致基站利用率低下

无线网络的固有特性之一即为用户的移动性。由于用户的移动性导致无线网络的“潮汐效应”，如图5-3所示。在传统的无线接入网络中，每个基站的处理能力只能被其服务的小区内的用户使用。当小区内用户离开，基站的处理能力无法转移，只能处于浪费状态。由于运营商需要时刻保持网络的覆盖，使得这些空载或者低负载的基站必须和高负载的基站消耗一样的资源。特别地，当负载较高时，基站一般满负荷运转，其需要的处理能力远高于平均水平。因此，基于传统的蜂窝网络架构，无线网络无法适应潮汐效应，造成网络处理资源的浪费。

图5-3 潮汐效应示意图

4.蜂窝网络小区间干扰导致小区边缘频谱效率低

为了充分利用有限的无线频谱资源，蜂窝网络逐渐使用较小频率复用因子；然而，小区间共道干扰的增强使得系统频谱效率降低，特别是小区边缘用户受到严重的干扰而无法满足数据传输的需求。传统的无线网络架构中，由于基站之间通信受限，只能进行小速率数据通信，且通信时延较大难以满足基站间联合无线信号处理的要求。一般地，基站间利用无线资源分配协调的方式，在较大的时间颗粒度上进行小区间的干扰协调。这种方法可以在一定程度上降低小区间干扰，提升边缘用户传输性能；但是，其一般会造成小区中心用户性能的下降。如果能够联合相邻基站之间进行联合无线信号处理，将干扰信号转化为有用信号，不仅可以有效降低小区间干扰，提升边缘用户性能，也可以有效提高系统频谱效率，提升所有用户传输性能。