Cloud Radio是LTE網絡的性能加速方案,它能夠高效抑制LTE網絡中的小區間干擾,顯著提升LTE網絡的性能,尤其是對用戶體驗影響較大的小區邊緣性能,能為4G用戶提供全程高速、無縫移動的寬帶接入體驗。
Cloud Radio方案的核心是云協同(Cloud Coordination),云協同在標準多點協同處理(CoMP)的基礎上引入了輕量級協同、動態協同等差異化創新技術,因而能夠打破標準CoMP技術的應用限制,不需要裸纖資源,基于運營商現有的PTN/微波等承載網絡即可實現跨站、物理層協同。
Cloud Radio創新之源
LTE網絡中小區間干擾超出運營商的預期,而標準多點協同方案又受到移動承載條件的限制。
相對于2G、3G網絡,LTE網絡中的干擾問題更為嚴重,原因如下:
同頻組網:相對于采用頻分復用的GSM技術和采用碼分復用的WCDMA,基于OFDMA技術的LTE無天生的小區間干擾抑制機制,加上LTE頻譜資源稀缺,牌照價格高昂,通常采用同頻組網模式,使LTE網絡中的干擾更為嚴重。
密集小區:LTE網絡面向高速數據接入,不僅要考慮信號覆蓋,還要兼顧接入帶寬,LTE站間距勢必越來越密集(密集城區通常只有幾百米),小區分裂更多地使站間干擾惡化,性能變差。
異構組網:異構網絡已經成為進一步提升LTE系統容量的主流方案,Small Cell通常使用與宏基站相同的頻譜資源,在提升容量的同時也惡化了干擾,使LTE網絡中的干擾情況更加復雜,其網絡性能尤其是小區邊緣的性能嚴重依賴于干擾的抑制和消除水平。
LTE網絡規模商用后的干擾問題超出運營商的預期,而標準干擾協同方案又受到移動承載網絡條件的限制。
干擾問題認識不足:現有LTE網絡均為輕載,干擾問題還沒完全體現出來,也未引起運營商足夠的重視;規模放號后,LTE業務快速發展的同時也會引發干擾水平的急劇惡化,系統性能嚴重下降,標準小區間干擾消除技術ICIC協同效率低,不足以應對復雜的干擾問題。
標準CoMP應用受限:LTE商用網絡中承載網絡多樣化,存在從幾十Mbps帶寬到光纖到站等多種場景;標準多點協同方案(CoMP)可以在高帶寬、低時延移動承載場景下提供最佳的協作性能,但對承載網絡的性能要求往往遠高于現有主流承載網絡的能力,應用場景嚴重受限。
從用戶體驗改善的角度,站間協同比站內協同更重要。站內協同造成網絡性能有縫,而用戶天然是無縫移動的。鑒于標準CoMP解決方案對承載的帶寬/時延要求高,實施層面通常局限在站內,站內協同主要提升同一基站多個扇區重疊覆蓋區域的容量,用戶跨站移動的情況難以避免,造成移動過程中用戶體驗波動較大。
從用戶體驗提升的角度考慮,站間協同比站內協同更重要。站間(小區覆蓋邊緣)接入性能是影響接入成功率、切換掉話率等網絡KPI指標的關鍵因素,也是影響用戶體驗的短板,因而從整網性能和用戶體驗提升的角度,協同的重點應該放在站間(小區覆蓋邊緣),小區邊緣性能的一點提升就能帶來用戶體驗的顯著變化,而小區中心性能在已經夠好的基礎上,進一步的提升對用戶體驗的改善已經不那么明顯。
Cloud Radio差異化創新
技術亮點和客戶價值
針對以上問題,ZTE在2013年2月的巴塞羅那世界移動通信大會上發布了創新的Cloud Radio解決方案。
Cloud Radio基于標準多點協同技術,但打破了標準協同技術對移動承載網絡的嚴格指標要求,比如引入了輕量級協同技術將協同帶寬要求降低了一個數量級,將時延要求變得更為寬松,使這些先進的技術更為“平民化”,能夠在當前主流的PTN、IP-RAN甚至微波承載網絡上也能發揮作用,從而可以顯著降低移動運營商在4G網絡上的投資。
借助ZTE創新的云協同解決方案,運營商可用更加優化的網絡成本高效解決LTE網絡中的干擾問題,為用戶提供超越4G的無線接入性能。
基于IP傳輸的多級云協同,自動適配多種移動承載條件,可顯著降低LTE建網成本。
標準協同技術的局限性:標準多點協同技術如聯合均衡通過多天線聯合處理可顯著提升LTE網絡性能,但其對承載網絡的性能要求數倍于已有的傳輸資源,通常僅適用于站內或集中部署的BBU池內,而用戶天然是無縫移動的,當用戶穿越協同的邊界時,接入性能會顯著下降。
高級協同技術平民化:Cloud Radio通過創新的CoMP Lite技術,提前調度技術,JT(Joint Transmission)/CS(Coordinated Scheduling)自適應技術等多種措施,可顯著降低多點協同對移動承載的帶寬和時延的要求,使多點協同不再局限于站內或BBU池內,使Cloud Radio技術不再依賴于裸纖資源,可以適用于當前多種主流的IP承載網絡。
動態適配移動承載條件:Cloud Radio支持IP化的協同數據傳輸,通過多級協同模式及彈性帶寬機制實現對承載網絡條件的動態適配,無論運營商現有承載網絡是微波、MPLS 還是PTN, Cloud Radio方案總能找到最適合當前傳輸條件的協同方案,并最大限度地將承載網絡的空閑帶寬轉換為無線接入性能。另外,彈性帶寬機制使云協同技術在傳輸網絡性能波動較大的情況下依然能夠工作,并且獲得相應的性能提升,與傳統方案相比具備良好的環境適應性。
以最低承載代價獲取可觀的協同收益:ZTE的自適應云協同技術使LTE接入網絡建設和承載網絡升級可以獨立進行,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同性能。因而,運營商不需要在LTE部署初期為了實現標準協同方案而投入巨資進行承載網絡的改造,僅重用現有的承載網絡即可獲得可觀的性能收益。借助ZTE的Cloud Radio方案,運營商甚至可以在PTN承載的條件下獲得逼近裸纖承載條件下的協同性能。
無邊界動態協同,可打造全程高速、無縫移動的完美體驗。
常規多點協同技術在實現過程中需要配置靜態協同小區簇,且協同簇的大小非常有限,雖然可在協同簇內部獲得較好的協同性能,但用戶跨越協同簇的邊界時,體驗將急劇下降,從而造成協同性能是有縫的,而隨意移動是用戶的天然屬性。
Cloud Radio云協同采用IP化的協同數據,自動適配的協同帶寬,以及動態協同小區簇等差異化技術組合實現宏宏、宏微多層網絡之間的無縫無邊界協同,可有效消除整網的性能低谷,提供全程高速無線接入性能,為用戶提供最佳的靜態和移動使用體驗。
Cloud Radio創新應用和效果
Cloud Radio是對基帶集中部署,RRU分布式部署C-RAN解決方案的繼承和發展,不僅適用于目前主流的基站分布式式建設模式,也適用于基帶池集中部署的C-RAN建網模式,最大的差異化亮點是不依賴裸纖資源,可以基于現有主流的移動承載網絡進行快速部署。以下為Cloud Radio解決方案在商用LTE網絡環境下的測試情況。
廣州天河商業區測試,云協同業界首創
在廣州天河商業區的Cloud Radio測試中,中興通訊基于第三方PTN傳輸網絡,未做任何改動就實現了網絡級的跨站云協同功能,這在業界尚屬首例。以聯合接收為例,LTE-A標準方案的承載帶寬要求是幾個Gbps,時延在幾百微秒內,ZTE的創新云協同技術僅需幾百兆帶寬(甚至幾十兆),對傳輸時延的要求也更為寬松,從幾百微秒擴展到幾個毫秒,從而可以不依賴于裸纖傳輸資源,不用對承載網絡做大的升級改造,僅利用已有IP承載網絡的空閑帶寬即可為運營商帶來非常可觀的性能收益。
測試結果表明,采用ZTE的跨站云協同技術,吞吐量小于2Mbps的概率,由8%下降到1%以內; 吞吐量小于4Mbps的概率,由20%下降到了8%, 最差5%用戶的吞吐量改善了300%, 最差10%用戶的吞吐量改善了100%。無論是JT(Joint Transmission),CS(Coordinated Scheduling),還是JT/CS自適應,對降低站間干擾,提升用戶性能的作用都非常明顯。
參與測試的中國移動研究院專家和領導對Cloud Radio的測試效果非常滿意,相關協同功能已經寫入中國移動的技術評標規范,與云協同相關的技術評標測試項ZTE通過了6項,少數供應商僅測試1到2項,其他的競爭對手對這些測試項則直接放棄。
泉州華僑大學Cloud Radio測試,多用戶商用網絡真實演練
廣州的外場測試是Cloud Radio“落地”良好的開端,泉州華僑大學的外場測試則是Cloud Radio走向規模商用的一次真實演練。泉州外場測試共涉及10多個TD-LTE基站,20多個真實用戶,不僅測試了上、下行的定點性能,還對移動過程中的接入性能進行了完備的驗證。
在泉州華僑大學的外場測試中,云協同對承載網絡的要求非常低(協同帶寬最低為5Mbps,傳輸時延小于4ms即可),無需對傳輸網絡進行改造和擴容,因而可以最小的網絡代價,實現跨站的云協同并獲取顯著的性能收益。
在鄰區50%加載,本區100%負荷,更符合實際商用場景下,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%,主測小區平均吞吐量提升 19.5%。
在100%負荷下行移動測試過程中,且協同門限設置為6dB時, 5%邊緣移動用戶吞吐量平均提升161.5%。
在100%負荷上行移動測試過程中, 5%邊緣移動用戶吞吐量平均提升146.7%, 小區整體平均吞吐量提升2.8%。
此外,云協同方案完全兼容R8商用終端,在LTE商用初期即讓用戶享受LTE-A的性能優勢,從而搶占4G商用的技術優勢和市場先機。
天津密集城區測試,Cloud Radio規模商用漸行漸近
天津外場測試環境包含30多個基站,100多個小區,測試網格覆蓋范圍屬于天津最繁華的區域,其間高樓林立,民房穿插其中,各種干道包括公路、步行街等應有盡有,廣場、大賣場、CBD星羅棋布,屬于典型的密集城區,極具代表性。覆蓋區域內天線高度參差不齊,小區間干擾嚴重,重疊覆蓋度高,無線環境非常復雜。另外,天津移動的TD-LTE網絡已經放號半年以上,有近兩萬的較活躍用戶,是驗證Cloud Radio性能的理想場所。
在室外定點測試中,開啟云協同功能后,邊緣用戶吞吐量提升幅度達20%~80%;由于室內信號一般較室外信號弱,在室內定點測試中開啟云協同功能后,邊緣用戶吞吐量提升幅度達40%~150%,無論室外還是室內,輔測小區的干擾越強,邊緣UE的協同增益就越明顯。
在室外移動拉網測試中,移動UE頻譜效率的CDF分布曲線表明,在70%負荷環境下,SE低于1的比例從Normal環境下的約70%~80%下降到約10%~15%,也就是說云協同和ICIC功能打開后,低吞吐量UE的比例下降了約4~5倍。
此外,天津外場測試還對不同網絡負荷下的移動性能進行了遍歷測試,為Cloud Radio的規模商用積累了寶貴的經驗。
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Cloud Radio可以幫助移動運營商以最小的承載代價獲取超越4G網絡的接入性能,在4G網絡的市場競爭中占據有利的位置,是移動運營商在4G時代的最佳選擇。
Cloud Radio差異化創新是迄今為止概念最前沿,方案最完善的4G網絡加速方案,使中興通訊的無線產品競爭力再次位居業界前列。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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