Cloud Radio:实现4G承诺

编者按：最近几年，移动宽带已经成为我们日常生活必不可少的一部分，而移动通信也已经进入了云时代。随着移动技术向LTE发展，很多运营商必须同时管理2G、3G和LTE网络，他们面临着网络干扰等各种挑战。为了履行对终端用户的承诺，运营商需要有效地部署和管理复杂的网络。
　　在由中兴通讯赞助的2013全球移动大会LTE论坛上，移动运营商、服务提供商和基础设施解决方法提供商齐聚一堂，共同探讨LTE遇到的各种挑战及其解决方案。中兴通讯提出了Cloud Radio解决方案，该解决方案利用云进行移动接入、移动协调和移动管理，以便运营商的网络资源能得到最大限度的利用。这使运营商在LTE时代能适应复杂的传输情况，履行他们的承诺。

4G的承诺

    子曰，“人无信不立”。2G技术承诺人们可以随时随地进行语音通话，这个承诺实现了。在3G时代，这个承诺是随时随地使用移动数据，也实现了。

    在4G时代，这个承诺是什么？是100Mbps的LTE和1Gbps的LTE-A吗？不，峰值下载速率是功能特性，不是承诺。100Mbps或1Gbps的承诺是无法实现的。3GPP宣称LTE的承诺是真正意义上的全球移动宽带。可以从两个角度去理解这个承诺：第一，LTE是全球性的。欧洲的UMTS、美国的CDMA、甚至中国的TD-SCDMA都将演进到LTE，殊途同归。因此LTE具有真正意义上的全球性。第二，LTE是无处不在的移动宽带，并为每个人都保留一定的带宽。在移动宽带下，无论何时何地，你都需要提供至少1~2Mbps的速度。

现状

    有时候人们会说，LTE网络速度能够达到20~60Mbps，有了这样的速度，LTE的承诺就能实现了。但这样的速度只有在某些地区以及特定条件下才能达到。如果有越来越多的人上网或网络延伸至另一区域会如何呢？目前，如果你在基站附近或流量较少的地方，带宽就会很高。但如果有很多人同时上网，你又远离基站的话，那么体验就会受到严重的影响。

    网络容量不会随着客户流量的变化而变化。更重要的是，流量随着人们的移动而移动。怎样才能保证网络容量的变化与流量是相对应的呢？

Cloud Radio: 实现4G承诺

    中兴通讯推出Cloud Radio解决方案。Cloud Radio不是一项单一的技术，而是很多技术的组合。其中一项是C-RAN，凭借该技术，只要有光纤，BBU就能集中起来，这样流量就能以集中的方式进行处理。

    由于微小区（Small Cell）覆盖范围比较小，干扰很严重，因此，可以建立一个虚拟的由很多微小区甚至一个宏小区组成的“超级小区”。在这个超级小区下，多个微小区可以使用同一个小区ID，以减少干扰，并改善用户体验。

云超级小区

    在宏小区内部署Small Cell，会影响CoMP运行效果。因此，需要引入云超级小区技术。这项技术能将很多低功率节点组成一个小区，这样在小区间就不会出现切换和干扰（即使小区的覆盖范围非常小）。当超级小区与载波聚合等新技术相结合时，就能很顺利地处理移动流量。Small Cell不仅能用于热点，也能用在高速列车上。超级小区能处理高速切换而不使信号中断，就算火车的行驶速度达到250km/h。

云协同

    很多运营商，尤其是欧洲的运营商，都没有足够的裸纤。这意味着他们需要与其他运营商共用光纤，或与固定网络甚至是企业共享光纤。IP传输有两个问题。首先，与裸纤不同，IP传输的传输速度不够高，一般在1Gbps以下（大约为400~500Mbps）。更重要的是，IP传输的延迟高达4ms，而C-RAN技术在这个延迟下无法得到真正的应用。因此，中兴通讯开发了一种称为云协同（Cloud Coordination）的新技术。为了降低对带宽的要求，我们使用处理后的数据（软符号），而不是原始数据（CPRI数据）。通过这种协同，即使在只有IP回程网络的情况下，小区边缘用户的吞吐量和容量也能改善。

云调度

    多数运营商的光纤资源有限，甚至只能使用微波进行LTE回程。中兴通讯已经开发了一项称为云调度（Cloud Scheduling）的技术。调度器设备部署在中心机房，通过X1接口连接调度器与eNodeB，eNodeB之间通过X2+接口相连。只有少量调度信息被发送到集中调度器，所以带宽要求比较低。另外，并不要求延迟必须非常低。当用户从一个基站移至另一个基站时，云调度器能使一个基站的资源加到另一个基站去，基站边缘的容量也能因此而大幅提高。该项技术已经在实际网络中进行测试。

仿真和实测结果

    如果运营商具有带宽非常高迟延非常短（100μs以下）的裸纤，运用Cloud Radio技术基站边缘容量与传统网络相比能提高94%。对带宽少于1Gbps，而延迟在4ms以下的情况，如IP-RAN网络来说，基站容量能提升83%以上。如果运营商没有光纤，但有延迟在100ms以下的微波，使用云调度能使容量提高30%。大约有5%的基站边缘用户在某些情况下的容量能增加至3倍。

    4G的承诺是真正意义上的全球移动宽带。流量逐年增长，到2020年，流量将会增长100倍以上，传统的网络设计已经不可行。中兴通讯的Cloud Radio解决方案有助运营商在任何回程情况下都能实现他们的4G承诺。

作者简介：

向际鹰博士，中兴通讯无线技术总工程师，曾作为技术负责人研制中兴通讯全IP基站平台、SDR（软件无线电）基站，提出Cloud Radio技术，对多种无线制式的基带、射频和系统架构有较深研究。