Cloud BBU在上海迪士尼園區(qū)的試點(diǎn)方案及性能分析

李書德，司釗

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200060）

1 Cloud BBU功能實(shí)現(xiàn)及組網(wǎng)方式

Cloud BBU網(wǎng)絡(luò)又稱C-RAN(云無線接入網(wǎng))。組建Cloud BBU網(wǎng)絡(luò),主要可實(shí)現(xiàn)如下一些網(wǎng)絡(luò)性能提升功能。

DL COMP:為解決PDSCH信道同頻干擾而引入，從Cluster（簇）的層面協(xié)調(diào)配置多個(gè)小區(qū)的時(shí)頻資源、功率資源、空域資源，在資源調(diào)度中協(xié)調(diào)考慮本小區(qū)業(yè)務(wù)體驗(yàn)和小區(qū)間干擾影響，在波束生成中協(xié)調(diào)考慮本小區(qū)用戶信號(hào)能量和小區(qū)間干擾影響。達(dá)到抑制小區(qū)間干擾、提升小區(qū)邊緣用戶吞吐率的目的。

UL COMP:利用多小區(qū)天線來接收一個(gè)用戶的信號(hào)，然后將多小區(qū)接收到的信號(hào)進(jìn)行合并,類似于通過一個(gè)小區(qū)的多個(gè)天線來接收信號(hào),從而獲得多天線的信號(hào)合并增益和干擾抑制增益。DL COMP主要依賴干擾抑制技術(shù)（IRC),可改善小區(qū)邊緣用戶的吞吐率、 提升小區(qū)的平均吞吐率。

站間CA及小區(qū)合并:通過定義在同一簇內(nèi)的BBU協(xié)同工作、以跨BBU的資源調(diào)度方式,實(shí)現(xiàn)站間的載波合并和小區(qū)合并。

Cloud BBU的組網(wǎng)方式有集中式CRAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基于PTN網(wǎng)絡(luò)的分布式Cloud BBU架構(gòu)兩種方式,其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖1和圖2所示。

圖1 集中式CRAN組網(wǎng)架構(gòu)

這兩種組網(wǎng)架構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)見表1，總體而言,集中式組網(wǎng)架構(gòu)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)CRAN化的演進(jìn)方向是一致的,但基于PTN的分布式組網(wǎng)架構(gòu)則有利于在現(xiàn)網(wǎng)上快速部署Cloud BBU。

圖2 基于PTN的分布式Cloud BBU組網(wǎng)架構(gòu)

2 上海迪士尼園區(qū)的Cloud BBU試點(diǎn)方案

上海迪士尼園區(qū)為上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)，位于上海市浦東新區(qū)的中心，為國內(nèi)典型人流密集、高業(yè)務(wù)需求的熱點(diǎn)場(chǎng)景。為應(yīng)對(duì)上海迪斯尼園區(qū)大客流對(duì)通信服務(wù)的需求,迪士尼園區(qū)部署了高密度的室外4G街道站,用以吸收話務(wù)、提升用戶體驗(yàn)。但隨之也帶來了站址過密、小區(qū)間重疊覆蓋較多等問題。

上海迪士尼區(qū)域宏站采用D頻段覆蓋，街道站及室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)均采用E頻段組網(wǎng)；另外F頻段作為備用頻段，優(yōu)先用于街道站和室內(nèi)覆蓋站點(diǎn)的容量補(bǔ)充。其中,園區(qū)內(nèi)所有街道站和室內(nèi)室覆蓋站點(diǎn)的BBU均集中安裝在園區(qū)北側(cè)局房內(nèi)?；谏鲜鰲l件，上海迪士尼園區(qū)的Cloud BBU試點(diǎn)方案采用基于CRAN的組網(wǎng)架構(gòu)、選取了園區(qū)內(nèi)相鄰的12個(gè)街道站共66個(gè)小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。該方案將所選基站分為2個(gè)簇,各自下掛到相應(yīng)的USU設(shè)備下,通過開啟CRAN相關(guān)特性進(jìn)行多街道站小區(qū)間的協(xié)作組網(wǎng)的功能驗(yàn)證。如圖3所示，所選基站平均站間距約100 m左右，每6個(gè)相鄰的街道站配置為1個(gè)簇。

圖3 迪士尼園區(qū)Cloud BBU試點(diǎn)基站

3 上海迪士尼園區(qū)部署Cloud BBU的網(wǎng)絡(luò)性能提升分析

3.1 CA激活特性驗(yàn)證

選取同一USU下兩站點(diǎn)：迪士尼HL14W與迪士尼HL13W作為測(cè)試站，采用基于CA Group的配置方式開通兩站站間CA，測(cè)試點(diǎn)位于兩站重疊覆蓋處，測(cè)試時(shí)臨時(shí)關(guān)閉站內(nèi)CA，測(cè)試結(jié)果表明: 后臺(tái)統(tǒng)計(jì)已有站間CA用戶激活,站間CA開啟有效。

表1 不同Cloud BBU組網(wǎng)架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.2 DL COMP增益分析

在所選基站簇的覆蓋范圍內(nèi),分別選擇近、中、遠(yuǎn)3個(gè)點(diǎn)做相關(guān)測(cè)試。

開啟DL COMP，近中遠(yuǎn)點(diǎn)用戶開始FTP下載，3個(gè)終端同時(shí)記錄log，后臺(tái)同步開啟DL COMP指標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤，同時(shí)跟蹤兩個(gè)小區(qū)吞吐量及用戶數(shù)指標(biāo)，測(cè)試時(shí)長3 min，測(cè)試期間保證信號(hào)穩(wěn)定；關(guān)閉DL COMP，近中遠(yuǎn)點(diǎn)用戶FTP下載，三個(gè)終端同時(shí)記錄log，后臺(tái)同步開啟DL COMP指標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤，同時(shí)跟蹤兩個(gè)小區(qū)吞吐量及用戶數(shù)指標(biāo)，測(cè)試時(shí)長3 min，測(cè)試期間保證信號(hào)穩(wěn)定。

對(duì)比開啟關(guān)閉COMP的數(shù)據(jù)，特性開啟前后近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)用戶的信號(hào)質(zhì)量保持穩(wěn)定，遠(yuǎn)點(diǎn)用戶在開啟COMP后干擾降低，SINR提升1.37 dB，下行MCS提升1.39階。特性開啟后，遠(yuǎn)點(diǎn)用戶下行頻譜效率由149.48提升至176.53 bit/s/RB，提升18.10%，遠(yuǎn)點(diǎn)用戶速率提升25.7%，邊緣用戶頻譜效率提升后基站調(diào)度的RB數(shù)降低；近點(diǎn)用戶調(diào)度的RB數(shù)增加，近點(diǎn)用戶下行速率提升20.57%；中點(diǎn)用戶由于進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)，調(diào)度RB數(shù)降低，下載速率降低18.34%；受益小區(qū)和協(xié)作小區(qū)近中遠(yuǎn)點(diǎn)用戶速率整體增益6.41%。

測(cè)試結(jié)果表明： DL COMP開啟后，遠(yuǎn)點(diǎn)用戶下行同頻干擾降低，遠(yuǎn)點(diǎn)用戶下行頻譜效率提升明顯。

另外，在前臺(tái)測(cè)試期間小區(qū)中存在商用用戶，根據(jù)下行RLC吞吐量秒級(jí)跟蹤分析，特性開啟后受益小區(qū)下行RLC吞吐量由31.63 Mbit/s提升至36.16 Mbit/s，提升14.32%，受益和協(xié)作小區(qū)總的吞吐量由45.74 Mbit/s提升至47.55 Mbit/s，提升3.96%。測(cè)試結(jié)果表明：總體吞吐率提升幅度一般。

3.3 UL COMP增益分析

3.3.1 常規(guī)KPI對(duì)比分析

提取迪士尼CRAN站點(diǎn)一周10點(diǎn)～20點(diǎn)的所有小區(qū)話統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，常規(guī)KPI指標(biāo)處于正常波動(dòng)狀態(tài)，見表2。

3.3.2 上行小區(qū)整體性能分析

在UL COMP開啟前后,上行小區(qū)整體性能也保持平穩(wěn)，見表3。

3.3.3 上行小區(qū)邊緣性能分析

UL COMP開啟前后對(duì)比，小區(qū)上行邊緣流量、上行用戶平均體驗(yàn)速率、邊緣用戶上行平均體驗(yàn)速率等指標(biāo)有一定提升，上行用戶平均速率提升6.98%，邊緣用戶上行平均體驗(yàn)速率提升17.13%。

上述測(cè)試結(jié)果綜合表現(xiàn): 迪士尼基于CRAN的UL COMP開啟前后，各項(xiàng)基礎(chǔ)KPI指標(biāo)保持穩(wěn)定，特性指標(biāo)生效，上行小區(qū)整體性能增益不大,但小區(qū)邊緣的速率、吞吐量上行用戶體驗(yàn)相對(duì)提升較為明顯。

表2 開啟UL COMP功能前后的網(wǎng)絡(luò)常規(guī)KPI數(shù)據(jù)對(duì)比

表3 開啟UL COMP功能前后的網(wǎng)絡(luò)上行小區(qū)整體性能數(shù)據(jù)對(duì)比

4 Cloud BBU技術(shù)推廣建議

根據(jù)在迪士尼園區(qū)街道站密集區(qū)部署Cloud BBU的場(chǎng)景驗(yàn)證，采用Cloud BBU確實(shí)能使網(wǎng)絡(luò)性能有所提升，特別是對(duì)小區(qū)邊緣用戶質(zhì)量有較明顯改善，但總體網(wǎng)絡(luò)性能提升幅度十分有限，這應(yīng)該與所選區(qū)域基站的無線環(huán)境及小區(qū)資源的利用率水平有關(guān)。如DL COMP增益與小區(qū)負(fù)荷直接相關(guān)，在輕載場(chǎng)景下，時(shí)域上PRB碰撞概率較低，天然達(dá)到DCS（Dynamic Cell Select）效果，造成增益不高；在迪士尼CRAN場(chǎng)景2T2R天線配置下開啟DL COMP特性，小區(qū)基礎(chǔ)KPI保持穩(wěn)定；由于小區(qū)忙時(shí)平均PRB利用率僅4.47%左右，負(fù)荷較輕，增益較低，故用戶相關(guān)體驗(yàn)指標(biāo)上升不太明顯也就實(shí)屬正常了。

所以，從技術(shù)原理及試點(diǎn)方案驗(yàn)證情況來看，Cloud BBU理論上對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、特別是對(duì)處于覆蓋邊緣用戶的平均增益和吐露率有較大提升作用。但該技術(shù)的使用，也有自身的局限性和不足之處：一是對(duì)新增資源（傳輸、機(jī)房等資源）的占用；二是在不同無線環(huán)境下，其獲得的網(wǎng)絡(luò)提升效果具有不可測(cè)性（與用戶行為、簇內(nèi)基站的布局本身及周邊環(huán)境密切相關(guān)）。從技術(shù)引入的性價(jià)比考慮，甚至不排除某些極端場(chǎng)景下應(yīng)用該技術(shù)還不如在網(wǎng)絡(luò)邊緣新建一個(gè)站址更具有價(jià)值。

故在推廣部署Cloud BBU時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大試點(diǎn)驗(yàn)證范圍。在比較新建基站和對(duì)現(xiàn)有基站能力進(jìn)行挖潛方面，應(yīng)綜合考慮投資建設(shè)和運(yùn)營成本，在部署Cloud BBU時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮如下因素：

部署Cloud BBU時(shí)，應(yīng)力求對(duì)現(xiàn)有資源的充分利用，不應(yīng)新增大量的額外投資；

部署Cloud BBU時(shí)，不應(yīng)增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度、增加網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維難度和運(yùn)行成本 。

綜合上述因素，建議優(yōu)先在集中機(jī)房條件較好（機(jī)房面積、電源資源較為富裕）、光纖資源較為豐富而新建基站選點(diǎn)難度較大的區(qū)域部署Cloud BBU，從而快速提升有限站址資源下的整體網(wǎng)絡(luò)性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈嘉，索士強(qiáng)，等. 3GPP長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京：人民郵電出版社，2008,11.

[2] 蔣遠(yuǎn), 湯利民, 等. TD-LTE原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)[D]. 北京：人民郵電出版社，2012,10.

[3] 秘俊杰, 艾秀青, 等. LTE-A中的COMP技術(shù)應(yīng)用方案[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2016(12).