Cloud Radio基于现有资源改善LTE网络性能

    随着全球商用LTE有条不紊的部署，许多运营商同时运营三代网络。这不仅造成了管理2G、3G和4G LTE网络的困难，也使得不同网络之间的通信流量变得越来越不平衡。

    近期Telecoms.com采访了中兴通讯市场平台团队总监薛磊先生，了解他关于运营商如何充分利用现网资源来应对以上诸多问题的看法。

    在前不久于阿姆斯特丹举行的LTE全球峰会上，来自世界各地的网络工程师讨论了关于LTE技术的应用以及对现网和传统网络设备的影响。中兴通讯提出一个重要的观点，认为在LTE商用部署中，相邻小区间的干扰要比最初预想大，并且LTE技术规范中确立的解决方案无法完美解决此问题。

    “在同时具备2G、3G和LTE的现网中，最常见的情况是网络流量不平衡。这是首个需要解决的问题。”薛磊说，“目前3G网络已经超负荷了，4G网络可能在2017年也会超负荷，因此我们发现网络的无线性能非常有限，再加上干扰的影响就会变得更糟。不仅如此，我们还发现许多LTE标准中曾经承诺的一些东西并未兑现。”

    众所周知，工程师们在实验室中提到的LTE下行速率为150Mbps，但在现场实际环境中，由于干扰的存在，最经常体验到的下行速率是30Mbps。于是，用户体验受到了影响，和小区中心的用户相比，在小区边缘的用户由于干扰严重、信噪比低而导致性能不佳。

    针对这些问题，显而易见的解决方案是，运营商投资更多的回程网和光纤，并借助LTE标准中的协同多点传输（CoMP）技术。然而薛磊指出，鉴于网络之间的干扰要大于LTE标准的最初预想，现在最大的问题是运营商们究竟能否借助于诸如CoMP这类技术来解决问题。不过，薛磊介绍说中兴通讯已经开始着手进行Cloud Radio技术开发，来应对这些挑战。

    协同多点传输技术（CoMP），是一项最初在LTE Release  11中提出的干扰管理技术，被认为是LTE Advanced的重要组成部分。通过协调和合并来自多个天线的信号，CoMP 技术为处于小区边缘的用户以及迁入新小区并发起切换的用户，提供更稳定的用户体验。它可以从本质上将处于小区边缘的干扰信号转化为有用信号，来帮助运营商优化网络。根据3GPP标准：“在CoMP运行过程中，点与点之间的协同合作使得来自其他点的信号不会引起严重的干扰，甚至还可以转化为有用信号。”

    然而中兴通讯提出，CoMP技术依赖于大量的回程资源，但这些资源在现实世界的环境中却几乎很难获得。相比CoMP技术规范主要依赖于可用的光纤回程网，Cloud Radio技术意味着运营商可以利用已有的回程解决方案如IP RAN、微波和PTN等。

    Cloud Radio技术帮助运营商最大程度地利用他们在光纤和传统回程网络中投入的巨大投资，使其不再需要为巨额的投入而担忧。基于软件无线电技术（SDR），Cloud Radio技术使用现有回程资源来辅助干扰控制，由于这项技术的核心是对软件的升级，因此，通信设备供应商可以保持技术的不断革新，客户也可以最大程度地受益于最新的软件升级。

    “云”元素体现了解决方案的灵活性，即动态部署诸如超级小区（super cell）这类新技术的能力，并在小区边缘改善用户体验。从本质上帮助运营商兑现4G LTE标准所提出的承诺。

    在Cloud Radio解决方案中，云调度部分只需要非常低的带宽，因此可以使用任何IP回程网来部署。云协同需要些额外的传输带宽（从几兆到几百兆）来将协调数据在多个小区/站点之间进行交换，也就是说云协同所需的合适的传输条件可以是IP RAN、微波或PTN等。Cloud Radio所需的传输带宽要比CoMP解决方案低很多。

    “CoMP技术要求运营商安装光纤”薛磊说，“而通过Cloud Radio，他们可以利用现有的回程资源。如果运营商已经拥有IP RAN、微波或PTN 回程网络，那他们就不必再去升级网络了。Cloud Radio技术可以帮助运营商来改善网络的小区性能，解决不同技术之间的通信流量不平衡问题。在现有的LTE环境中，如果小区之间的协调不充分，可能会使用户体验很糟。”
在LTE网络中，基站的部署要比2G和3G网络密集得多。根据香农定理，单条链路的容量接近于其理论极限值。为了改善网络性能，运营商需要使用异构网络（HetNet）拓扑结构来改善系统容量。为了减轻对无线频谱的限制，同频组网技术已经被引入LTE标准，但这又增加了小区之间的干扰。这些干扰可以极大地降低小区边缘的网络性能，并影响资源的利用，使小区边缘的用户体验恶化。Cloud Radio技术是一整套网络优化技术，在时间、空间和频率上消除了小区间的干扰。

    云调度的应用作为Cloud Radio技术的一部分，帮助小区在彼此之间进行协调，从而提供较好的网络性能。一个增强的小区簇（即超级小区），实际上会跟随用户在网络之间进行移动，代替了静态簇。在静态簇中，常常由于用户处于干扰最大的小区边缘，或者用户切换到一个新的小区簇而造成通话质量下降和用户体验恶化。

    Cloud Radio诸多技术创新之一是超级小区（super cell），它提供了十分平滑的用户体验并且减少了切换。当用户正常切换时，网络为了满足需求而分配资源，资源的分配有时可能会受到信号强度的严重影响，此时网络会终止向用户提供更多的资源。一个超级小区将几个小区聚合为一个小区，减少小区之间的切换并且为用户创建一个专用的无线资源，同时将这个资源产生的负面影响最小化。

    中兴通讯提出，系统不仅可以在小区边缘提供更好的用户体验，还可以将小区边缘的容量扩充为原来的2倍，减少50%的切换频率。事实上，薛磊认为，借助光纤，Cloud Radio技术可以在小区边缘创造380%的通话质量改善，即使没有光纤，这一数据仍然能达到可观的280%。

    Cloud Radio技术是中兴通讯之前介绍的Cloud RAN解决方案的延伸，Cloud RAN可以使一个BBU支持1000个小区，而Cloud Radio可以使运营商们根据需要对回程资源进行联合经营。这项技术整体的核心在于，从运营商现有的资源中获得更多，而不是依赖更多的巨额投资，使电信运营商们可以聚焦于向终端用户提供4G所承诺的服务。