商用在即，通信網(wǎng)新技術(shù)C-RAN詳解

　　日前，中國移動從事綠色網(wǎng)絡(luò)研究的專家透露，中國移動計劃召開會議部署C-RAN。作為中國移動近年主要推動的無線網(wǎng)絡(luò)云化技術(shù)，C-RAN正在走向商用?！盁o線網(wǎng)絡(luò)的云化主要有兩個關(guān)鍵點?！鄙虾Ｘ悹柟煞萦邢?a target="_blank">公司副總裁、無線能力中心負(fù)責(zé)人李春亭在接受《中國電子報》記者采訪時說，“一是無線網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，二是異構(gòu)網(wǎng)。”

　　C-RAN應(yīng)用條件逐步具備

　　用于接入和匯聚的PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬成倍躍升，使C-RAN的傳輸條件趨于成熟。

　　中國移動早在三四年前，就已經(jīng)提出C-RAN的發(fā)展方向，當(dāng)時主要希望實現(xiàn)中國移動大量基站資源、射頻資源的靈活調(diào)用。但當(dāng)時由于中國移動光纖網(wǎng)絡(luò)資源不夠，無法支持C-RAN在實現(xiàn)基帶資源集中時的大帶寬的傳輸需求，所以C-RAN一直處于試點和示范應(yīng)用狀態(tài)。

　　但目前C-RAN的應(yīng)用環(huán)境已經(jīng)逐漸具備。

　　首先中國移動近兩年在光纖網(wǎng)絡(luò)上做了大量投資，用于接入和匯聚的PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬成倍躍升，使C-RAN的傳輸條件趨于成熟。其次無線網(wǎng)絡(luò)的虛擬化技術(shù)也得到快速發(fā)展?！霸谔摂M化的無線網(wǎng)絡(luò)里面，一個關(guān)鍵點就是虛擬化的基帶控制器。以前做基帶控制器資源集中，是把很多的BBU（基帶池）放在一起，做物理的堆積?！崩畲和ふf，“云化的網(wǎng)絡(luò)以后，我們可以真正把基帶控制器里面的軟件與基帶控制器硬件分開，放在標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架的服務(wù)器平臺上，這可以是任何一臺服務(wù)器，放在任何地方，都能夠?qū)崿F(xiàn)對基帶資源的控制?！?/p>

　　談到這樣做的好處，李春亭說：“當(dāng)我們把BBU里面的軟件，基帶控制器里面的軟件虛擬化到通用的服務(wù)器上之后，這個服務(wù)器就可以和內(nèi)容提供商的服務(wù)器放在同一個機房，甚至可以直接放在同一個服務(wù)器的平臺上，可以讓這些內(nèi)容提供商提供的應(yīng)用，比如視頻，直接和底層的無線通信軟件交互，從而使整個移動互聯(lián)網(wǎng)走向云化，能夠更好地跟互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合?！?/p>

　　C-RAN有利于異構(gòu)網(wǎng)建設(shè)

　　異構(gòu)網(wǎng)、一體化小基站以及vBBU（虛擬基帶池）部署成為構(gòu)建vRAN的關(guān)鍵。

　　現(xiàn)在業(yè)界談?wù)摰漠悩?gòu)網(wǎng)主要指小基站方案。大家都認(rèn)同隨著移動網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加和接入速率的提高，基站距離會越來越近，未來城區(qū)移動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方向是由一個宏基站帶幾個小基站的模式。而C-RAN有利于異構(gòu)網(wǎng)的實現(xiàn)。

　　“以前移動網(wǎng)絡(luò)里只有宏基站，2G、3G都是這樣的建網(wǎng)方式。”李春亭說，“這種方式是無法滿足4G低時延、大數(shù)據(jù)、高速率的要求的?！?G要求網(wǎng)絡(luò)更加靈活，小基站應(yīng)運而生，這些小基站可以抱在電線桿上、掛在樹上、安裝在墻壁上，因為天線是集成在基站里的，也不需要建鐵塔裝天線，站址選擇靈活。而且，小基站有靈活的組網(wǎng)支持，還包括WIFI功能。用小基站能夠把網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化、分層化，解決熱點大容量上網(wǎng)的需求，同時又能更好地解決在鬧市區(qū)的覆蓋問題。“在中國大中型城市高樓林立的情況下，覆蓋是一個大問題，有時候一個高樓的拐彎處，信號就沒有了，小基站在解決這些問題上就很容易?！崩畲和ふf。

　　如今，異構(gòu)網(wǎng)、一體化小基站以及vBBU（虛擬基帶池）部署成為構(gòu)建vRAN的關(guān)鍵。李春亭說：“在我們所倡導(dǎo)的異構(gòu)網(wǎng)解決方案中，宏站、室外小基站、分布式天線以及WiFi基站在異構(gòu)網(wǎng)中分擔(dān)不同角色。宏站主要用于實現(xiàn)區(qū)域的全覆蓋和高速移動用戶的接入；室外小基站則用于在單位面積內(nèi)提升數(shù)據(jù)容量能力，減少宏站容量壓力，降低單個小區(qū)的終端連接數(shù)，同時降低UE功耗，從而延長電池使用時間；而分布式天線陣的部署則提供更大的速率和小區(qū)容量；另外，利用WiFi基站部署可實現(xiàn)靜態(tài)用戶熱點話務(wù)吸收。”

　　C-RAN實施后，運營商的運營成本會有明顯的節(jié)約?！霸苹院?，基于分層網(wǎng)、異構(gòu)網(wǎng)的小基站解決方案，能夠給運營商帶來極大的節(jié)省，而且管理非常方便。以前要管成千上萬個機房，虛擬化以后，這些機房所有的軟件都運行在一臺服務(wù)器或者幾臺服務(wù)器上，放在一個房間里就可以。”李春亭說，“云化以后，可以讓運營商直接涉足內(nèi)容提供商的服務(wù)，將虛擬化后的管道更好地跟應(yīng)用對接，網(wǎng)絡(luò)利用效率更高。因為別的內(nèi)容提供商的服務(wù)，只能在服務(wù)器層面上實施，而移動運營商去做應(yīng)用，直接可以在無線層上實施，終端客戶的體驗不一樣，對業(yè)務(wù)領(lǐng)域的拓展也有潛在幫助，所以虛擬化是必然的趨勢?！?/p>

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　　用C-RAN理念打造新一代GSM網(wǎng)絡(luò)

　　智能終端的規(guī)模使用以及微博、手機視頻等3G用戶行為的形成，加速了移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，移動運營商正面臨著空前激烈的競爭環(huán)境。用戶的ARPU值增長緩慢，甚至在慢慢減少。與此同時，移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的流量迅速上升，用于建設(shè)、運營、升級無線接入網(wǎng)的費用不斷增加，而收入?yún)s增加緩慢。究其原因，目前移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，受制于傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的理念和方式，不能滿足巨大的移動數(shù)據(jù)增長需求。

　　傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式局限多

　　在移動互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，智能終端、平板電腦等移動互聯(lián)網(wǎng)用戶行為是要求信號無處不在的宏覆蓋模式，而LTE等新的移動互聯(lián)網(wǎng)承載方式以高階調(diào)制、高頻段、高帶寬為特點，組網(wǎng)模式優(yōu)選是微小區(qū)覆蓋模式。傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)理念和方式限制了高速移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，主要表現(xiàn)如下：

　　成本高，能耗大?

　　傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式成本高、網(wǎng)絡(luò)能耗大，而目前用戶ARPU值增長緩慢，因此在移動互聯(lián)網(wǎng)時代按照傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式運營商可能面臨入不敷出的尷尬。另外傳統(tǒng)站址選擇要求高，物業(yè)協(xié)調(diào)困難，也制約了移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

　　支持高速率能力弱

　　? 傳統(tǒng)建設(shè)方案中相互割裂的蜂窩小區(qū)信號獨立處理，相互之間存在較大干擾，基站之間無法協(xié)同處理，支持高帶寬能力有限。

　　潮汐問題解決難

　　? 移動網(wǎng)絡(luò)的特性決定了在不同時間、不同地域網(wǎng)絡(luò)容量差別非常大，存在“潮汐效應(yīng)”。傳統(tǒng)建設(shè)方式每個小區(qū)只能按照最大容量設(shè)計，當(dāng)容量空余時不能在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)共享資源，效率低下。在移動互聯(lián)網(wǎng)時代用戶吞吐率更大，潮汐效應(yīng)更加明顯，需要資源在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)共享。

　　多種制式融合難

　　? 移動互聯(lián)網(wǎng)時代是一個無線多制式網(wǎng)絡(luò)共存的時代，很多運營商同時擁有兩種以上制式的網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)方式很難實現(xiàn)多制式融合組網(wǎng)。

　　針對上述問題，業(yè)界也在不斷進行研究和探索，如中國移動提出的綠色接入網(wǎng)架構(gòu)C-RAN，就是其中非常有代表性的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及應(yīng)用模式的理念創(chuàng)新，一經(jīng)推出便引起了諸多跨國運營商的普遍關(guān)注。

　　新理念打造新網(wǎng)絡(luò)

　　C-RAN是由集中式基帶處理池、遠(yuǎn)端無線射頻單元和天線組成的協(xié)同式無線網(wǎng)絡(luò)，是一種基于開放平臺的實時云型基礎(chǔ)設(shè)施，如圖1所示。

　　圖1 C-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

　　中國移動C-RAN的核心理念為“綠色、協(xié)同、共享、基于同一平臺的云計算”。目前，產(chǎn)業(yè)界對C-RAN已展開全面研究，最早提出“超級基帶池”解決方案的中興通訊已經(jīng)和中國移動共同完成“上千載頻基帶池”技術(shù)方案論證和基于通用處理器原型機的驗證，以及有源天線、LTE-A原型機等面向未來的C-RAN技術(shù)方案。

　　為加快網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化進程，中國移動對GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也提出了更高要求，將更多3G、甚至4G新技術(shù)逐步應(yīng)用在GSM網(wǎng)絡(luò)中。如何將C-RAN這一面向未來建網(wǎng)方式的理念應(yīng)用在GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，以解決網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的問題，是有意義的探索。GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，C-RAN理念的引入，將會帶來多方面的好處：

　　綠色節(jié)能

　　?網(wǎng)絡(luò)整體擁有總成本（TCO）由網(wǎng)絡(luò)建設(shè)支出（CAPEX）和網(wǎng)絡(luò)運營支出（OPEX）組成，在傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)下，CAPEX中機房、傳輸、空調(diào)等配套占據(jù)60%以上，按照網(wǎng)絡(luò)運行7年計算，OPEX占總體TCO的60%以上，且主要來自空調(diào)電費、機房租賃等配套消耗。

　　采用C-RAN建設(shè)，大大降低配套投資，使得投資向主設(shè)備、光纖、管道、天面等運營商戰(zhàn)略資源上集中。我們以農(nóng)村地區(qū)新建6個站點為例來分析C-RAN和傳統(tǒng)建設(shè)方式的成本比較?？梢缘贸觯篊-RAN模式實現(xiàn)基帶資源共享、靈活調(diào)度，有效提高資源利用率，節(jié)省9%的設(shè)備成本；C-RAN建設(shè)方式，革命性地降低機房、傳輸、天面建設(shè)成本，節(jié)省30%；相應(yīng)地，電力、維護等成本大幅縮減，節(jié)省76%。

　　協(xié)同與共享

　　? 中國移動GSM網(wǎng)絡(luò)是全球最大的GSM網(wǎng)絡(luò)，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)飛速增長，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不堪重負(fù)：無線資源利用率75%以上，市區(qū)站點每小區(qū)都在8載頻以上，頻率復(fù)用系數(shù)小于10，頻率資源緊張；站距小于350m的站點逐步增多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃異常復(fù)雜，傳統(tǒng)的小區(qū)分裂、加載頻等擴容方式遇到了瓶頸。

　　GSM C-RAN解決方案充分利用共享和協(xié)同的思路：潮汐效應(yīng)會降低無線資源利用率， C-RAN技術(shù)目標(biāo)之一就是可以隨著話務(wù)資源的遷移自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，如中興通訊采用的集中基帶資源池和多RRU小區(qū)合并技術(shù)，不僅可以解決潮汐效應(yīng)導(dǎo)致的話務(wù)遷移，同時也利用多個RRU協(xié)同覆蓋，增加分集增益。

　　GSM C-RAN方案探索

　　C-RAN方案的正式提出到現(xiàn)在只有1年的時間，中興通訊在無線解決方案中引入相關(guān)理念，通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)在產(chǎn)品解決方案中的落地。

　　共享的基帶資源

　　? 業(yè)界3G、LTE基站基帶均在BBU上集中，部分廠商GSM設(shè)備基帶放在RRU上，中興通訊所有無線制式的設(shè)備基帶均集中在BBU上，目前GSM BBU可實現(xiàn)108載頻的基帶動態(tài)共享，中興通訊將于2011年年底推出1000載頻以上基帶資源共享，為實現(xiàn)大規(guī)?；緟f(xié)同、共享打下基礎(chǔ)。

　　大容量低功耗、組網(wǎng)靈活

　　中興通訊的RRU設(shè)備是業(yè)界唯一的基于多載波功放的2T4R的設(shè)備，單RRU12載頻，支持單模塊跨小區(qū)配置方式（單模塊即可支持S66站型），無需配套，安裝方便，組網(wǎng)靈活，支持RRU的環(huán)型和鏈型組網(wǎng)。且設(shè)備本身峰值功耗僅460W。

　　多制式共存、平滑演進

　　中興通訊所有的無線制式均采用SDR平臺，基于開放的MicroTCA標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，實現(xiàn)BBU及RRU的平滑演進， GSM/TD/LTE 基帶處理單元可以使用同一平臺架構(gòu)，共用機框、背板、電源、主控、時鐘與傳輸。未來實現(xiàn)GSM、TD-SCDMA及LTE網(wǎng)絡(luò)的共BBU，多RRU共同成池組網(wǎng)，收斂簡化網(wǎng)絡(luò)，降低基站間交互時延，為實現(xiàn)多小區(qū)協(xié)作式無線資源管理與無線信號管理提供基礎(chǔ)架構(gòu)。

　　完善的傳輸維護管理

　　? 目前中國移動GSM承載網(wǎng)采用SDH，通常6—8個站成環(huán)，占用一對光纖。中興通訊在GSM C-RAN中采用了快速鎖相、高質(zhì)量時鐘等創(chuàng)新技術(shù)，從而支持18級級聯(lián)，并且BBU和RRU間采用6G光口，和傳統(tǒng)SDH承載對于光纖資源的消耗相同，且支持光纖直驅(qū)、彩光直驅(qū)等多種承載方式，適用各種應(yīng)用場景。另外中興通訊利用BBU和RRU之間的CPRI接口協(xié)議的空閑字段，根據(jù)傳輸和網(wǎng)管需求，開發(fā)出一系列滿足網(wǎng)絡(luò)集中維護管理的功能，使得網(wǎng)絡(luò)更具可控性。

　　實踐證明，基于C-RAN思想的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以實現(xiàn)“ 大容量、少局所”，給運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來極大限度的節(jié)流。在全球龐大規(guī)模的GSM網(wǎng)絡(luò)新設(shè)備采購和老舊設(shè)備替換中，采購具備C-RAN特性的GSM設(shè)備，用C-RAN理念打造新一代GSM網(wǎng)絡(luò)，將是越來越多移動運營商的選擇。

　　放眼未來，C-RAN的研究還需要更多的產(chǎn)業(yè)界資源加入，通過移動運營商、電信設(shè)備廠商和傳統(tǒng)IT系統(tǒng)廠商的共同推動，不斷豐富C-RAN方案內(nèi)涵，加快新一代無線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的推出，從而開創(chuàng)高性能、低費用的綠色無線接入網(wǎng)新架構(gòu)時代。