基于Cloud RAN和移動邊緣計算的良好平衡支持無線寬帶服務

過去幾年中，無線基礎架構(gòu)的部署已越來越多地向分布式基站架構(gòu)轉(zhuǎn)移。這種架構(gòu)對基帶處理池進行集中化（有時稱為超級宏），能夠支持更多無線電設備，從而實現(xiàn)更有效的覆蓋和負載均衡。Cloud RAN的概念將集中式基站池完全放在云中，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)與內(nèi)容或數(shù)據(jù)存儲庫處在相同位置。Cloud RAN有多種優(yōu)點，它允許使用更低成本的計算資源，利用現(xiàn)成的服務器機箱進行低成本RAN部署，負載均衡，以及顯著簡化的網(wǎng)絡配置。同時，由歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）移動邊緣計算行業(yè)標準小組（MEC ISG）支持的移動邊緣計算正在興起,其概念是將計算放在邊緣,與基帶池放在相同位置,以維持本地內(nèi)容高速緩存,從而改善用戶服務。根據(jù)用戶對縮短時延以及處理臨時數(shù)據(jù)（例如基于位置的分析）的偏好進行本地內(nèi)容緩存需要邊緣計算。這兩種架構(gòu)概念建議在網(wǎng)絡中的不同節(jié)點上部署計算。從表面上看，這兩種相互矛盾的架構(gòu)似乎起到相反作用，在網(wǎng)絡中形成了分歧。但通過更深入的觀察，您會發(fā)現(xiàn)均衡網(wǎng)絡部署方案可利用這兩者的優(yōu)點，而使這兩種矛盾的技術相互補充，支持新的服務。

十多年前，分布式基站的概念開始問世，目的是克服使用同軸線纜從位于塔底的傳統(tǒng)基站向安裝在塔頂?shù)?a target="_blank">天線發(fā)送信號時的功率損耗。射頻單元位于緊鄰塔頂天線的遠處，以避免功率損耗。這些遠程射頻單元通過光纖連接至基帶基站收發(fā)臺（BTS）機架。通用公共無線接口（CPRI）協(xié)議被制定用來傳輸數(shù)據(jù)和同步遠端射頻。在無法使用光纖的某些情況下，微波或毫米波無線電被用來傳送CPRI有效負載。這種架構(gòu)轉(zhuǎn)變使運營商有望能夠混合使用和匹配來自不同系統(tǒng)廠商的無線電和基帶機架，以降低成本，改善供應鏈，以及簡化庫存管理。互操作性問題讓這種希望化為了泡影，但它為一級系統(tǒng)廠商開啟了新方法，使其能夠利用來自小廠商的無線電設備來應對面向不同地域的各種無線電設備的快速增長。

分布式基站架構(gòu)已經(jīng)生根。這種架構(gòu)可集中化基帶處理池——有時稱為超級宏，能夠支持更多的無線電設備，從而實現(xiàn)更有效的覆蓋和負載均衡。數(shù)據(jù)中心和云計算的成功催生了Cloud RAN概念——Cloud RAN通過對運行在服務器群上的基帶池進行虛擬化來擴展分布式基站架構(gòu)。Cloud RAN有多種優(yōu)點，因為它允許使用更低成本的計算資源，充分利用現(xiàn)成的服務器機箱進行低成本RAN部署，負載均衡，以及顯著簡化網(wǎng)絡配置。當廣泛實現(xiàn)時，Cloud RAN能確保讓第三方提供商擁有網(wǎng)絡，使多個虛擬網(wǎng)絡提供商能夠?qū)Ｗ⒂趦?nèi)容和服務。

Cloud RAN架構(gòu)在亞太地區(qū)被接受得比較早，因為這里的運營商具有充足的光纖資源來部署遠程射頻單元。電信運營商正在研究將1至3層基站協(xié)議棧和演進分組核心網(wǎng)作為虛擬機在現(xiàn)成的服務器上托管。由于高吞吐量和低延遲要求，通用計算無法有效實現(xiàn)第1層基帶功能、分組處理以及安全性。這些功能需要服務器使用專用加速卡。能夠?qū)⒒疽砸唤M軟件功能的形式進行托管，將具有很大優(yōu)勢。電信運營商不再需要根據(jù)峰值容量要求來擴建網(wǎng)絡裝置了。取而代之，基站可以根據(jù)需要在云中例化，以提供所需的覆蓋范圍和容量。Cloud RAN允許基站共同放置在存儲大部分內(nèi)容的數(shù)據(jù)中心內(nèi)。這樣能實現(xiàn)更高的效率以及內(nèi)容的有效傳播。

目前有幾大障礙正阻礙Cloud RAN的普及。到遠程射頻單元的延遲和低抖動長距離連接，就是一個很大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)成的服務器不具備有效運行基帶處理所需的計算資源。托管運行于虛擬環(huán)境的基帶處理池，需要使用具有L1基帶加速卡的電信級服務器。在某些地域比較落后的系統(tǒng)廠商在這項技術上則處于領先地位，以打破市場格局并獲得市場份額，迫使優(yōu)勢廠商為穩(wěn)住市場份額而采取跟隨策略。電信運營商歡迎這一趨勢的到來，目的是使他們的云計算資產(chǎn)與網(wǎng)絡基礎設施協(xié)調(diào)發(fā)展，以簡化部署和維護工作。

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圖1：Cloud RAN網(wǎng)絡架構(gòu)

分布式基站具備獨特的優(yōu)勢，能夠根據(jù)本地用戶偏好緩存內(nèi)容，以改善服務交付，并在數(shù)據(jù)源附近處理數(shù)據(jù)以滿足延時敏感型應用的需求。臨近邊緣用戶能實現(xiàn)超低延遲訪問，使定制化服務部署成為可能。MEC設想在網(wǎng)絡邊緣將IT與通信部分整合，以實現(xiàn)新的服務和業(yè)務部分。位置服務、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、視頻分析、增強現(xiàn)實、本地內(nèi)容分配以及數(shù)據(jù)緩存是MEC確定的一些用例。MEC架構(gòu)計劃向宏基站和超級宏基站添加服務器，用以進行本地計算和存儲，以支持新的應用。人們正在開發(fā)應用開發(fā)協(xié)議棧、工具和框架，以使生態(tài)系統(tǒng)能夠推出新的應用，并整合針對多種垂直市場的服務。MEC的主要障礙在于為基站添加服務器和存儲設備所產(chǎn)生的場地租金，以及維護和收費策略。目前，策略收費和規(guī)則功能是由電信運營商控制的核心網(wǎng)絡的一部分。派生的PCRF功能需要在基站中本地托管，以讓電信運營商和其他內(nèi)容提供商公平地向終端用戶收取服務費。

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圖2：移動邊界計算的概念圖