C-RAN 技术在网络优化中的应用
2018-11-19赵志民卫慧锋朱文豪
赵志民，卫慧锋，朱文豪
（1.中国移动通信集团广西有限公司无线优化中心，广西 南宁 530023；2.中通服建设有限公司广西分公司，广西 南宁 530023）
1 C-RAN原理及应用
1.1 C-RAN原理
C-RAN采用RRU拉远BBU小规模集中的架构组网，固化BBU与RRU间挂接关系，每个BBU池只下挂其辖区内的RRU[2]。与传统无线网络组网方式相比，当前C-RAN网络架构具有如下几个特征。
（1）BBU集中化。BBU集中放置，通过站间协同技术减少干扰，提升容量，提高频谱效率。RRU拉远，通过光纤汇聚技术减少物理站址的光纤需求[1]。
（2）BBU协作化。通过引入实时高速的内部互联架构，基带池内的不同BBU之间可实现快速高效的交换调度信息、信道信息和用户数据，更好地实现跨BBU的协作。
当前，C-RAN架构可以归纳为基带部分集中并互联，射频部分拉远，即在C-RAN机房中集中化所有基站的数字信号处理单元，包括物理层基带处理、高层协议处理和主控及时钟等，同时基带和主控可在内部进行互联和数据交换，然后通过高速光纤接口连接分布式的远端射频单元。
1.2 C-RAN应用之载波聚合（CA）
载波聚合（Carrier Aggregation，CA）指LTE-A系统使用的频带是由两个或多个（最多不超过5个）LTE载波单元（Component Carrier，CC）聚合形成的符合LTE-A相关技术规范的频带宽度，如10MHz、20 MHz甚至100 MHz[3]。但是，不能把LTE-A系统看成是LTE系统通过多载波进行的简单技术扩展。LTE-A移动台使用多个载波单元进行数据收发，同时为了满足系统的后向兼容性，根据LTE-A系统的有关配置，LTE移动台可以在其中某一个载波单元上单独收发信息。
按照频谱的连续性，载波聚合可以分为连续载波聚合和非连续载波聚合。按照系统支持业务的对称关系，分为对称载波聚合和非对称载波聚合。5个连续20 MHz频带聚合成一个100 MHz带宽，两个不连续20 MHz频带聚合成一个40 MHz的带宽。
载波聚合能有效提高用户峰值速率和管理频率资源的灵活性。
1.3 C-RAN之CoMP
CoMP是指联合接收，终端服务小区和协作小区同时接收终端的信号，并通过协助方式联合做出决策。按照目前的方案，网络发给终端的ACK/NACK信息是从终端的服务小区发出，因此最终决策是由服务小区执行完成，其他协作小区负责将接收到的终端数据信息传递给服务小区。
CoMP是解决小区间干扰的有效手段。对于上行CoMP，在基站侧对多个天线接收的上行信号进行联合处理；对于下行CoMP，在基站侧对多个天线发射的下行信号进行联合处理。
2 测试内容和结果分析
C-RAN组网的优势体现在站间CA和站间CoMP。分析C-RAN增益的思路如下。
2.1 站间CA
站间CA的理想时延是0.2ms。站间传输时延大于0.2ms，必然影响站间CA的调度包数，进而影响流量。C-RAN组网站间传输时延满足站间CA的要求，C-RAN组网跨站CA调度包数可以达到满包。
2.2 站间CoMP
当站间传输时延大于0.3 ms时，站间ULCoMP的性能会受到影响，甚至导致站间ULCoMP功能不起作用。可以通过对比开启CoMP前后ULCOMP的增益和CoMP KPI增益来观察开启效果。
2.3 C-RAN CA测试
2.3.1 站内D1+D2场景测试
（1）测试场景
站内D1+D2的配置情况，其中CC0_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的主载波吞吐率，CC1_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的辅载波吞吐率。CA流量是主载波和辅载波吞吐率之和。
（2）位置点1吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率D1为75.8 Mb/s、D2为81.5 Mb/s、D1+D2CA 为 160.3 Mb/s。
（3）位置点2吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率D1为32.98 Mb/s、D2为36.04Mb/s、D1+D2CA 为 72.74 Mb/s。
（4）位置点3吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率D1为44.24 Mb/s、D2为43.54 Mb/s、D1+D2CA 为 81.73 Mb/s。
2.3.2 站内F+D1场景测试
（1）测试场景
站内F+D1的配置情况，其中CC0_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的主载波吞吐率，CC1_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的辅载波吞吐率。CA流量是主载波和辅载波吞吐率之和。
（2）位置点1吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率F为60.17 Mb/s、D1为91.68 Mb/s、F+D CA 为 164.79 Mb/s。
（3）位置点2吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率F为48.81Mb/s、D1为58.46 Mb/s、F+D CA 为 108.47 Mb/s。
2.3.3 站间D1+D2场景测试
（1）测试场景
站间D1+D2的配置情况，其中CC0_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的主载波吞吐率，CC1_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的辅载波吞吐率。CA流量是主载波和辅载波吞吐率之和。
（2）位置点1吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率D1为59.13 Mb/s、D2为74.49 Mb/s、D1+D2CA 为 140.5 Mb/s。
（3）位置点2吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率D1为76.32Mb/s、D2为29.60 Mb/s、D1+D2CA 为 109.14 Mb/s。
（4）位置点3吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率D1为20.70 Mb/s、D2为28.06Mb/s、D1+D2CA 为 52.22Mb/s。
2.3.4 站间F+D1场景测试
（1）测试场景
站间F+D1的配置情况，其中CC0_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的主载波吞吐率，CC1_DL_L1_Tput（kb/s）是CA的辅载波吞吐率。CA流量是主载波和辅载波吞吐率之和。
（2）位置点1吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率F为29.15 Mb/s、D1为62.40 Mb/s、F+D CA 为 82.04Mb/s。
（3）位置点2吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率F为65.02Mb/s、D1为79.56 Mb/s、F+D CA 为 138.20 Mb/s。
（4）位置点3吞吐率测试
单载波DL PDCP吞吐率F为62.09Mb/s、D1为55.34 Mb/s、F+D CA 为 113.43 Mb/s。
2.3.5 CA测试小结
选取多个信号质量不同测试点测试，测试结果显示，C-RAN组网下，有：
（1）站间D1+D2CA吞吐率与D1和D2单个载波吞吐率之和相当；
（2）主辅载波吞吐率和包数与D1/D2单个载波对应的吞吐率和包数相当；
（3）站间F+D1CA吞吐率与D1和F单个载波吞吐率之和相当；
（4）主辅载波吞吐率和包数与D1/F单个载波对应的吞吐率和包数相当。
四种不同C-RAN CA协作关系测试结果显示：CA主辅载波包数可以达到满包；CA吞吐率和单个载波吞吐率之和相当；主辅载波吞吐率和包数与单个载波对应的吞吐率和包数相当。
2.4 C-RAN CoMP测试
2.4.1 站内下行CoMP定点吞吐率测试
在小区495521-311F和495521-310F配置下行CoMP协作关系。在311F小区发起下行70%模拟加扰，在310F小区做下行FTP业务。打开下行CoMP后，SINR提升了2.5 dB，MCS提升了近3阶，吞吐率提升33.7%。
2.4.2 站内上行CoMP定点吞吐率测试
在311F和310F配置上行CoMP协作关系，在310F小区做上行FTP业务。打开上行CoMP ULMCS提升1.7阶，吞吐率提升46%。
2.4.3 站间下行CoMP定点吞吐率测试
495521-309F小区和494999-320F小区配置下行CoMP关系。在320F小区发起下行70%模拟加扰，在309F小区做下行FTP业务。打开站间下行CoMP后，SINR提升1dB，MCS提升2阶，吞吐率提升22%。
2.4.4 站间上行CoMP定点吞吐率测试
495521-309F小区和494999-320F小区配置上行CoMP关系。打开ULCOMP后，ULMCS提升2.5阶，吞吐率提升37%。
2.4.5 上行CoMP移动性吞吐率测试
测试数据。打开CoMP后，ULMCS提升1阶，上行CoMP移动性吞吐率测试上行吞吐率提升18%，如表1所示。
表1 上行CoMP移动性测试数据
2.4.6 COMP测试小结
站内定点CoMP定点测试中，下行吞吐率平均提升33.7%，上行提升46%，站间定点CoMP定点测试中下行吞吐率平均提升22%，上行提升37%；上行CoMP移动性测试中打开CoMP后，ULMCS提升1阶，上行吞吐率提升18%。
3 结 论
C-RAN组网下站间传输时延大幅度降低，达到了1μs，满足站间CA和站间CoMP对站间传输时延的要求。C-RAN CA测试结果表明，站内CA测试符合预期，CA吞吐率增益为100%和90%；站间CA测试结果表明，主辅载波的吞吐率、包数与单个载波做业务时的吞吐率和包数相当。此外，CoMP定点和拉网的测试结果如下：站内下行COMP定点测试的SINR提升了2.5 dB，MCS提升了近3阶，吞吐率提升33.7%；站内上行COMP定点测试的MCS提升1.7阶，吞吐率提升46%；站间下行CoMP定点的SINR提升1dB，MCS提升2阶，吞吐率提升22%；站间上行COMP定点ULMCS提升2.5阶，吞吐率提升37%；打开CoMP后，ULMCS提升1阶，上行CoMP移动性吞吐率测试上行吞吐率提升18%。可见，测试取得了预期效果。
