Cloud Radio打造业界最佳的4G网络

    Cloud Radio是LTE网络的性能加速方案，它能够高效抑制LTE网络中的小区间干扰，显著提升LTE网络的性能，尤其是对用户体验影响较大的小区边缘性能，为4G用户提供全程高速、无缝移动的宽带接入体验。

    Cloud Radio方案的核心是云协同(Cloud Coordination)，云协同在标准多点协同处理(CoMP)的基础上引入了轻量级协同、动态协同等差异化创新技术，因而能够打破标准CoMP技术的应用限制，不需要裸纤资源，基于运营商现有PTN/微波等承载网络即可实现跨站、物理层协同。

Cloud Radio创新之源

    LTE网络中小区间干扰超出运营商预期，而标准多点协同方案又受到移动承载条件的限制。

    相对于2G、3G网络，LTE网络中的干扰问题更为严重，原因有三方面。

    同频组网：相对于采用频分复用的GSM技术和采用码分复用的WCDMA，基于OFDMA技术的LTE无天生的小区间干扰抑制机制，加上LTE频谱资源稀缺，牌照价格高昂，通常采用同频组网模式，使LTE网络中的干扰更为严重。

    密集小区：LTE网络面向高速数据接入，不仅要考虑信号覆盖，还要兼顾接入带宽，LTE站间距势必越来越密集（密集城区通常只有几百米），小区分裂更多地使站间干扰恶化，性能变差。

    异构组网：异构网络已经成为进一步提升LTE系统容量的主流方案，Small cell通常使用与宏基站相同的频谱资源，在提升容量的同时也恶化了干扰，使LTE网络中的干扰情况更加复杂，其网络性能尤其是小区边缘的性能严重依赖于干扰的抑制和消除水平。

    规模商用LTE网络中的干扰问题超出运营商预期，而标准干扰协同方案受到移动承载网络条件的限制。

    运营商对干扰问题认识不足：现有LTE网络均为轻载，干扰问题还没完全体现出来，也未引起运营商足够的重视；规模放号后，LTE业务快速增长的同时也会引发干扰水平的急剧恶化，系统性能严重下降，标准小区间干扰消除技术ICIC协同效率低，不足以应对复杂的干扰问题。

    标准CoMP应用受限：LTE商用网络中承载网络多样化，存在从几十Mbit/s带宽到光纤到站等多种场景；标准多点协同方案(CoMP)可以在高带宽，低时延移动承载场景下提供最佳的协作性能，但对承载网络的性能要求往往远高于现有主流承载网络的能力，应用场景严重受限。

    从用户体验的角度，站间协同比站内协同更重要。

● 站内协同造成网络性能有缝，而用户天然是无缝移动的

    鉴于标准CoMP解决方案对承载的带宽/时延要求高，实施层面通常局限在站内，站内协同主要提升同一基站多个扇区重叠覆盖区域的容量，用户跨站移动的情况难以避免，造成移动过程中用户体验波动较大。

● 从用户体验提升的角度，站间协同比站内协同更重要

    站间(小区覆盖边缘)接入性能是影响接入成功率，切换掉话率等网络KPI指标的关键因素，也是影响用户体验的短板，因而从整网性能和用户体验提升的角度，协同的重点应该放在站间(小区覆盖边缘)，小区边缘性能的一点提升就能带来用户体验的显著变化，而小区中心性能在已经够好的基础上，进一步提升对用户体验的改善已经不明显。

    Cloud Radio差异化创新技术亮点与客户价值

    针对以上问题，中兴在2013年2月的巴塞罗那展会上发布了创新的Cloud Radio解决方案。

    Cloud Radio基于标准多点协同技术，但打破了标准协同技术对移动承载网络的严格指标要求，比如引入轻量级协同技术将协同带宽要求降低一个数量级，将时延要求变得更为宽松，使这些先进的技术更为“平民化”，能够在当前主流的PTN, IP-RAN，甚至微波承载网络上也能发挥作用，从而可以显著降低移动运营商在4G网络上的投资。

    借助中兴创新的云协同解决方案，运营商可用更加优化的网络成本高效解决LTE网络中的干扰问题，为用户提供超越4G的无线接入性能。

    基于IP传输的多级云协同，自动适配多种移动承载条件, 显著降低LTE建网成。

    标准协同技术的局限性：标准多点协同技术如联合均衡通过多天线联合处理可显著提升LTE网络性能，但其对承载网络的性能要求数倍于已有的传输资源，通常仅适用于站内或集中部署的BBU池内，而用户天然是无缝移动的，当用户穿越协同的边界时，接入性能会显著下降。

    高级协同技术平民化：Cloud Radio通过创新的CoMP Lite技术、提前调度技术、JT(Joint Transmission)/CS(Coordinated Scheduling)自适应技术等多种措施，可显著降低多点协同对移动承载的带宽和时延的要求，使多点协同不再局限于站内或BBU池内，使Cloud Radio技术不在依赖于裸纤资源，可以适用于当前多种主流的IP承载网络。

    动态适配移动承载条件：Cloud Radio支持IP化的协同数据传输，通过多级协同模式及弹性带宽机制实现对承载网络条件的动态适配，无论运营商现有承载网络是微波、MPLS、还是PTN、Cloud Radio方案总能找到最适合当前传输条件的协同方案，并最大限度地将承载网络的空闲带宽转换为无线接入性能。另外，弹性带宽机制使云协同技术在传输网络性能波动较大的情况下依然能够工作，并且获得相应的性能提升，与传统方案相比具备良好的环境适应性。

    以最低承载代价获取可观的协同收益：中兴的自适应云协同技术使LTE接入网络建设和承载网络升级可以独立进行，且在任何阶段都能在可用的承载资源条件下获取最佳的无线协同性能。因而，运营商不需要在LTE部署初期为了实现标准协同方案而投入巨资进行承载网络的改造，仅重用现有的承载网络即可获得可观的性能收益。借助ZTE的Cloud Radio方案，运营商甚至可以在PTN承载的条件下获得逼近裸纤承载条件下的协同性能。如图1所示。

    无边界动态协同，打造全程高速、无缝移动的完美体验。

    常规多点协同技术在实现过程中需要配置静态协同小区簇，且协同簇的大小非常有限，虽然可在协同簇内部获得较好的协同性能，但用户跨越协同簇的边界时，体验将急剧下降，从而造成协同性能是有缝的，而随意移动是用户的天然属性。

    Cloud Radio云协同采用IP化的协同数据，自动适配的协同带宽，以及动态协同小区簇等差异化技术组合实现宏宏，宏微多层网络之间的无缝、无边界协同，可有效消除整网的性能低谷，提供全程高速无线接入性能，为用户提供最佳的静态和移动使用体验。如图2。

Cloud Radio创新应用和效果

    Cloud Radio是对基带集中部署，RRU分布式部署C-RAN解决方案的继承和发展，不仅适用于目前主流的基站分布式式建设模式，也适用于基带池集中部署的C-RAN建网模式，最大的差异化亮点是不依赖裸纤资源，可以基于现有主流的移动承载网络进行快速部署。

    以下为Cloud Radio解决方案在商用LTE网络环境下的测试情况。

案例1：广州天河商业区测试，云协同业界首创

    在广州天河商业区的Cloud Radio测试中，中兴通讯基于第三方PTN传输网络，未做任何改动就实现了网络级的跨站云协同功能，这在业界尚属首例。以联合接收为例，LTE-A标准方案的承载带宽要求是几个Gbit/s，时延在几百微妙内，中兴的创新云协同技术仅需几百兆带宽(甚至几十兆)，对传输时延的要求也更为宽松，从几百微秒扩展到几个毫秒，从而可以不依赖于裸纤传输资源，不用对承载网络做大的升级改造，仅利用已有IP承载网络的空闲带宽即可为运营商带来非常可观的性能收益。

    测试结果表明，采用ZTE的跨站云协同技术，吞吐量小于2Mbit/s的概率，由8%下降到1%以内； 吞吐量小于4Mbit/s的概率，由20%下降到了8%, 最差5%用户的吞吐量改善300%, 最差10%用户的吞吐量改善100%。无论是JT（Joint Transmission）,CS（Coordinated Scheduling），还是JT/CS自适应，对降低站间干扰，提升用户性能的作用都非常明显。

    参与测试的中国移动研究院专家和领导对Cloud Radio的测试效果非常满意，相关协同功能已经写入中国移动的技术评标规范，与云协同相关的技术评标测试项ZTE通过了6项，少数供应商仅测试1到2项，其它的竞争对手对这些测试项则直接放弃。

案例2：泉州华侨大学Cloud Radio测试，多用户商用网络真实演练

    如果说广州的外场测试是Cloud Radio良好的开端，泉州华侨大学的外场测试则是Cloud Radio走向规模商用的一次真实演练。泉州外场测试共涉及10多个TD-LTE基站，20多个真实用户，不仅测试了上、下行的定点性能，还对移动过程中的接入性能进行了完备的验证。

    在泉州华侨大学的外场测试中，云协同对承载网络的要求非常低（协同带宽最低5Mbit/s，传输时延小于4ms即可），无需对传输网络进行改造和扩容，因而可以最小的网络代价，实现跨站的云协同并获取显著的性能收益。

    在邻区50%加载，本区100%负荷，更符合实际商用场景。开启CoMP，边缘UE吞吐量最高提升237.4%，边缘UE平均吞吐量提升92.7%，主测小区平均吞吐量提升 19.5%。

    在100%负荷下行移动测试过程中，且协同门限设置为6dB时，5%边缘移动用户吞吐量平均提升161.5%。

    在100%负荷上行移动测试过程中， 5%边缘移动用户吞吐量平均提升146.7%, 小区整体平均吞吐量提升2.8%。

    此外，云协同方案完全兼容R8商用终端，在LTE商用初期即让用户享受LTE-A的性能优势，从而抢占4G商用的技术优势和市场先机。

案例3：天津密集城区测试，Cloud Radio规模商用渐行渐近

    天津外场测试环境包含30多个基站、100多个小区，测试网格覆盖范围属于天津最繁华的区域，其间高楼林立，民房穿插其中，各种干道包括公路、步行街等应有尽有，广场、大卖场、CBD星罗棋布，属于典型的密集城区，极具代表意义。覆盖区域内天线高度参差不齐，小区间干扰严重，重叠覆盖度高，无线环境非常复杂。另外，天津移动的TD-LTE网络已经放号半年以上，有近两万的较活跃用户，是验证Cloud Radio性能的理想场所。

    在室外定点测试中，开启云协同功能后，边缘用户吞吐量提升幅度在20%~80%；由于室内信号一般较室外信号弱，在室内定点测试中开启云协同功能后，边缘用户吞吐量提升幅度在40%~150%，无论室外还是室内，辅测小区的干扰越强，边缘UE的协同增益就越明显。

    在室外移动拉网测试中，移动UE频谱效率的CDF分布曲线表明，在70%负荷环境下，SE低于1的比例从Normal环境下的约70%~80%下降到约10%~15%，也就是说云协同和ICIC功能打开后，低吞吐量UE的比例下降了约4~5倍。

    此外，天津外场测试还对不同网络负荷下的移动性能进行了遍历测试，为Cloud Radio的规模商用积累了宝贵的经验。

作者：中兴通讯 段晓伟 陈志萍 来源：通信世界周刊