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Cloud Radio是LTE網(wǎng)絡(luò)的性能加速方案，它能夠高效抑制LTE網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)間干擾，顯著提升LTE網(wǎng)絡(luò)的性能，尤其是對(duì)用戶體驗(yàn)影響較大的小區(qū)邊緣性能，為4G用戶提供全程高速、無縫移動(dòng)的寬帶接入體驗(yàn)。
Cloud Radio方案的核心是云協(xié)同(Cloud Coordination)，云協(xié)同在標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)協(xié)同處理(CoMP)的基礎(chǔ)上引入了輕量級(jí)協(xié)同、動(dòng)態(tài)協(xié)同等差異化創(chuàng)新技術(shù)，因而能夠打破標(biāo)準(zhǔn)CoMP技術(shù)的應(yīng)用限制，不需要裸纖資源，基于運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有PTN/微波等承載網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)跨站、物理層協(xié)同。
Cloud Radio創(chuàng)新之源
LTE網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)間干擾超出運(yùn)營(yíng)商預(yù)期，而標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)協(xié)同方案又受到移動(dòng)承載條件的限制。
相對(duì)于2G、3G網(wǎng)絡(luò)，LTE網(wǎng)絡(luò)中的干擾問題更為嚴(yán)重，原因有三方面。
同頻組網(wǎng)：相對(duì)于采用頻分復(fù)用的GSM技術(shù)和采用碼分復(fù)用的WCDMA，基于OFDMA技術(shù)的LTE無天生的小區(qū)間干擾抑制機(jī)制，加上LTE頻譜資源稀缺，牌照價(jià)格高昂，通常采用同頻組網(wǎng)模式，使LTE網(wǎng)絡(luò)中的干擾更為嚴(yán)重。
密集小區(qū)：LTE網(wǎng)絡(luò)面向高速數(shù)據(jù)接入，不僅要考慮信號(hào)覆蓋，還要兼顧接入帶寬，LTE站間距勢(shì)必越來越密集（密集城區(qū)通常只有幾百米），小區(qū)分裂更多地使站間干擾惡化，性能變差。
異構(gòu)組網(wǎng)：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為進(jìn)一步提升LTE系統(tǒng)容量的主流方案，Small cell通常使用與宏基站相同的頻譜資源，在提升容量的同時(shí)也惡化了干擾，使LTE網(wǎng)絡(luò)中的干擾情況更加復(fù)雜，其網(wǎng)絡(luò)性能尤其是小區(qū)邊緣的性能嚴(yán)重依賴于干擾的抑制和消除水平。
規(guī)模商用LTE網(wǎng)絡(luò)中的干擾問題超出運(yùn)營(yíng)商預(yù)期，而標(biāo)準(zhǔn)干擾協(xié)同方案受到移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)條件的限制。
運(yùn)營(yíng)商對(duì)干擾問題認(rèn)識(shí)不足：現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)均為輕載，干擾問題還沒完全體現(xiàn)出來，也未引起運(yùn)營(yíng)商足夠的重視；規(guī)模放號(hào)后，LTE業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)的同時(shí)也會(huì)引發(fā)干擾水平的急劇惡化，系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降，標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)間干擾消除技術(shù)ICIC協(xié)同效率低，不足以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的干擾問題。
標(biāo)準(zhǔn)CoMP應(yīng)用受限：LTE商用網(wǎng)絡(luò)中承載網(wǎng)絡(luò)多樣化，存在從幾十Mbit/s帶寬到光纖到站等多種場(chǎng)景；標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)協(xié)同方案(CoMP)可以在高帶寬，低時(shí)延移動(dòng)承載場(chǎng)景下提供最佳的協(xié)作性能，但對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的性能要求往往遠(yuǎn)高于現(xiàn)有主流承載網(wǎng)絡(luò)的能力，應(yīng)用場(chǎng)景嚴(yán)重受限。
從用戶體驗(yàn)的角度，站間協(xié)同比站內(nèi)協(xié)同更重要。
● 站內(nèi)協(xié)同造成網(wǎng)絡(luò)性能有縫，而用戶天然是無縫移動(dòng)的
鑒于標(biāo)準(zhǔn)CoMP解決方案對(duì)承載的帶寬/時(shí)延要求高，實(shí)施層面通常局限在站內(nèi)，站內(nèi)協(xié)同主要提升同一基站多個(gè)扇區(qū)重疊覆蓋區(qū)域的容量，用戶跨站移動(dòng)的情況難以避免，造成移動(dòng)過程中用戶體驗(yàn)波動(dòng)較大。
● 從用戶體驗(yàn)提升的角度，站間協(xié)同比站內(nèi)協(xié)同更重要
站間(小區(qū)覆蓋邊緣)接入性能是影響接入成功率，切換掉話率等網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)的關(guān)鍵因素，也是影響用戶體驗(yàn)的短板，因而從整網(wǎng)性能和用戶體驗(yàn)提升的角度，協(xié)同的重點(diǎn)應(yīng)該放在站間(小區(qū)覆蓋邊緣)，小區(qū)邊緣性能的一點(diǎn)提升就能帶來用戶體驗(yàn)的顯著變化，而小區(qū)中心性能在已經(jīng)夠好的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升對(duì)用戶體驗(yàn)的改善已經(jīng)不明顯。
Cloud Radio差異化創(chuàng)新技術(shù)亮點(diǎn)與客戶價(jià)值
針對(duì)以上問題，中興在2013年2月的巴塞羅那展會(huì)上發(fā)布了創(chuàng)新的Cloud Radio解決方案。
Cloud Radio基于標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)協(xié)同技術(shù)，但打破了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同技術(shù)對(duì)移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)格指標(biāo)要求，比如引入輕量級(jí)協(xié)同技術(shù)將協(xié)同帶寬要求降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，將時(shí)延要求變得更為寬松，使這些先進(jìn)的技術(shù)更為“平民化”，能夠在當(dāng)前主流的PTN, IP-RAN，甚至微波承載網(wǎng)絡(luò)上也能發(fā)揮作用，從而可以顯著降低移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在4G網(wǎng)絡(luò)上的投資。
借助中興創(chuàng)新的云協(xié)同解決方案，運(yùn)營(yíng)商可用更加優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)成本高效解決LTE網(wǎng)絡(luò)中的干擾問題，為用戶提供超越4G的無線接入性能。
基于IP傳輸?shù)亩嗉?jí)云協(xié)同，自動(dòng)適配多種移動(dòng)承載條件, 顯著降低LTE建網(wǎng)成。
標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同技術(shù)的局限性：標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)協(xié)同技術(shù)如聯(lián)合均衡通過多天線聯(lián)合處理可顯著提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能，但其對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的性能要求數(shù)倍于已有的傳輸資源，通常僅適用于站內(nèi)或集中部署的BBU池內(nèi)，而用戶天然是無縫移動(dòng)的，當(dāng)用戶穿越協(xié)同的邊界時(shí)，接入性能會(huì)顯著下降。
高級(jí)協(xié)同技術(shù)平民化：Cloud Radio通過創(chuàng)新的CoMP Lite技術(shù)、提前調(diào)度技術(shù)、JT(Joint Transmission)/CS(Coordinated Scheduling)自適應(yīng)技術(shù)等多種措施，可顯著降低多點(diǎn)協(xié)同對(duì)移動(dòng)承載的帶寬和時(shí)延的要求，使多點(diǎn)協(xié)同不再局限于站內(nèi)或BBU池內(nèi)，使Cloud Radio技術(shù)不在依賴于裸纖資源，可以適用于當(dāng)前多種主流的IP承載網(wǎng)絡(luò)。
動(dòng)態(tài)適配移動(dòng)承載條件：Cloud Radio支持IP化的協(xié)同數(shù)據(jù)傳輸，通過多級(jí)協(xié)同模式及彈性帶寬機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)條件的動(dòng)態(tài)適配，無論運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有承載網(wǎng)絡(luò)是微波、MPLS、還是PTN、Cloud Radio方案總能找到最適合當(dāng)前傳輸條件的協(xié)同方案，并最大限度地將承載網(wǎng)絡(luò)的空閑帶寬轉(zhuǎn)換為無線接入性能。另外，彈性帶寬機(jī)制使云協(xié)同技術(shù)在傳輸網(wǎng)絡(luò)性能波動(dòng)較大的情況下依然能夠工作，并且獲得相應(yīng)的性能提升，與傳統(tǒng)方案相比具備良好的環(huán)境適應(yīng)性。
以最低承載代價(jià)獲取可觀的協(xié)同收益：中興的自適應(yīng)云協(xié)同技術(shù)使LTE接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和承載網(wǎng)絡(luò)升級(jí)可以獨(dú)立進(jìn)行，且在任何階段都能在可用的承載資源條件下獲取最佳的無線協(xié)同性能。因而，運(yùn)營(yíng)商不需要在LTE部署初期為了實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同方案而投入巨資進(jìn)行承載網(wǎng)絡(luò)的改造，僅重用現(xiàn)有的承載網(wǎng)絡(luò)即可獲得可觀的性能收益。借助ZTE的Cloud Radio方案，運(yùn)營(yíng)商甚至可以在PTN承載的條件下獲得逼近裸纖承載條件下的協(xié)同性能。如圖1所示。
無邊界動(dòng)態(tài)協(xié)同，打造全程高速、無縫移動(dòng)的完美體驗(yàn)。
常規(guī)多點(diǎn)協(xié)同技術(shù)在實(shí)現(xiàn)過程中需要配置靜態(tài)協(xié)同小區(qū)簇，且協(xié)同簇的大小非常有限，雖然可在協(xié)同簇內(nèi)部獲得較好的協(xié)同性能，但用戶跨越協(xié)同簇的邊界時(shí)，體驗(yàn)將急劇下降，從而造成協(xié)同性能是有縫的，而隨意移動(dòng)是用戶的天然屬性。
Cloud Radio云協(xié)同采用IP化的協(xié)同數(shù)據(jù)，自動(dòng)適配的協(xié)同帶寬，以及動(dòng)態(tài)協(xié)同小區(qū)簇等差異化技術(shù)組合實(shí)現(xiàn)宏宏，宏微多層網(wǎng)絡(luò)之間的無縫、無邊界協(xié)同，可有效消除整網(wǎng)的性能低谷，提供全程高速無線接入性能，為用戶提供最佳的靜態(tài)和移動(dòng)使用體驗(yàn)。如圖2。
Cloud Radio創(chuàng)新應(yīng)用和效果
Cloud Radio是對(duì)基帶集中部署，RRU分布式部署C-RAN解決方案的繼承和發(fā)展，不僅適用于目前主流的基站分布式式建設(shè)模式，也適用于基帶池集中部署的C-RAN建網(wǎng)模式，最大的差異化亮點(diǎn)是不依賴裸纖資源，可以基于現(xiàn)有主流的移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速部署。
以下為Cloud Radio解決方案在商用LTE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的測(cè)試情況。
案例1：廣州天河商業(yè)區(qū)測(cè)試，云協(xié)同業(yè)界首創(chuàng)
在廣州天河商業(yè)區(qū)的Cloud Radio測(cè)試中，中興通訊基于第三方PTN傳輸網(wǎng)絡(luò)，未做任何改動(dòng)就實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)級(jí)的跨站云協(xié)同功能，這在業(yè)界尚屬首例。以聯(lián)合接收為例，LTE-A標(biāo)準(zhǔn)方案的承載帶寬要求是幾個(gè)Gbit/s，時(shí)延在幾百微妙內(nèi)，中興的創(chuàng)新云協(xié)同技術(shù)僅需幾百兆帶寬(甚至幾十兆)，對(duì)傳輸時(shí)延的要求也更為寬松，從幾百微秒擴(kuò)展到幾個(gè)毫秒，從而可以不依賴于裸纖傳輸資源，不用對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)做大的升級(jí)改造，僅利用已有IP承載網(wǎng)絡(luò)的空閑帶寬即可為運(yùn)營(yíng)商帶來非常可觀的性能收益。
測(cè)試結(jié)果表明，采用ZTE的跨站云協(xié)同技術(shù)，吞吐量小于2Mbit/s的概率，由8%下降到1%以內(nèi)； 吞吐量小于4Mbit/s的概率，由20%下降到了8%, 最差5%用戶的吞吐量改善300%, 最差10%用戶的吞吐量改善100%。無論是JT（Joint Transmission）,CS（Coordinated Scheduling），還是JT/CS自適應(yīng)，對(duì)降低站間干擾，提升用戶性能的作用都非常明顯。
參與測(cè)試的中國(guó)移動(dòng)研究院專家和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)Cloud Radio的測(cè)試效果非常滿意，相關(guān)協(xié)同功能已經(jīng)寫入中國(guó)移動(dòng)的技術(shù)評(píng)標(biāo)規(guī)范，與云協(xié)同相關(guān)的技術(shù)評(píng)標(biāo)測(cè)試項(xiàng)ZTE通過了6項(xiàng)，少數(shù)供應(yīng)商僅測(cè)試1到2項(xiàng)，其它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)這些測(cè)試項(xiàng)則直接放棄。
案例2：泉州華僑大學(xué)Cloud Radio測(cè)試，多用戶商用網(wǎng)絡(luò)真實(shí)演練
如果說廣州的外場(chǎng)測(cè)試是Cloud Radio良好的開端，泉州華僑大學(xué)的外場(chǎng)測(cè)試則是Cloud Radio走向規(guī)模商用的一次真實(shí)演練。泉州外場(chǎng)測(cè)試共涉及10多個(gè)TD-LTE基站，20多個(gè)真實(shí)用戶，不僅測(cè)試了上、下行的定點(diǎn)性能，還對(duì)移動(dòng)過程中的接入性能進(jìn)行了完備的驗(yàn)證。
在泉州華僑大學(xué)的外場(chǎng)測(cè)試中，云協(xié)同對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)的要求非常低（協(xié)同帶寬最低5Mbit/s，傳輸時(shí)延小于4ms即可），無需對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造和擴(kuò)容，因而可以最小的網(wǎng)絡(luò)代價(jià)，實(shí)現(xiàn)跨站的云協(xié)同并獲取顯著的性能收益。
在鄰區(qū)50%加載，本區(qū)100%負(fù)荷，更符合實(shí)際商用場(chǎng)景。開啟CoMP，邊緣UE吞吐量最高提升237.4%，邊緣UE平均吞吐量提升92.7%，主測(cè)小區(qū)平均吞吐量提升 19.5%。
在100%負(fù)荷下行移動(dòng)測(cè)試過程中，且協(xié)同門限設(shè)置為6dB時(shí)，5%邊緣移動(dòng)用戶吞吐量平均提升161.5%。
在100%負(fù)荷上行移動(dòng)測(cè)試過程中， 5%邊緣移動(dòng)用戶吞吐量平均提升146.7%, 小區(qū)整體平均吞吐量提升2.8%。
此外，云協(xié)同方案完全兼容R8商用終端，在LTE商用初期即讓用戶享受LTE-A的性能優(yōu)勢(shì)，從而搶占4G商用的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)先機(jī)。
案例3：天津密集城區(qū)測(cè)試，Cloud Radio規(guī)模商用漸行漸近
天津外場(chǎng)測(cè)試環(huán)境包含30多個(gè)基站、100多個(gè)小區(qū)，測(cè)試網(wǎng)格覆蓋范圍屬于天津最繁華的區(qū)域，其間高樓林立，民房穿插其中，各種干道包括公路、步行街等應(yīng)有盡有，廣場(chǎng)、大賣場(chǎng)、CBD星羅棋布，屬于典型的密集城區(qū)，極具代表意義。覆蓋區(qū)域內(nèi)天線高度參差不齊，小區(qū)間干擾嚴(yán)重，重疊覆蓋度高，無線環(huán)境非常復(fù)雜。另外，天津移動(dòng)的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)放號(hào)半年以上，有近兩萬的較活躍用戶，是驗(yàn)證Cloud Radio性能的理想場(chǎng)所。
在室外定點(diǎn)測(cè)試中，開啟云協(xié)同功能后，邊緣用戶吞吐量提升幅度在20%~80%；由于室內(nèi)信號(hào)一般較室外信號(hào)弱，在室內(nèi)定點(diǎn)測(cè)試中開啟云協(xié)同功能后，邊緣用戶吞吐量提升幅度在40%~150%，無論室外還是室內(nèi)，輔測(cè)小區(qū)的干擾越強(qiáng)，邊緣UE的協(xié)同增益就越明顯。
在室外移動(dòng)拉網(wǎng)測(cè)試中，移動(dòng)UE頻譜效率的CDF分布曲線表明，在70%負(fù)荷環(huán)境下，SE低于1的比例從Normal環(huán)境下的約70%~80%下降到約10%~15%，也就是說云協(xié)同和ICIC功能打開后，低吞吐量UE的比例下降了約4~5倍。
此外，天津外場(chǎng)測(cè)試還對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下的移動(dòng)性能進(jìn)行了遍歷測(cè)試，為Cloud Radio的規(guī)模商用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
作者：中興通訊 段曉偉 陳志萍 來源：通信世界周刊
