商用在即，通信网新技术C-RAN详解

　　日前，中国移动从事绿色网络研究的专家透露，中国移动计划召开会议部署C-RAN。作为中国移动近年主要推动的无线网络云化技术，C-RAN正在走向商用。“无线网络的云化主要有两个关键点。”上海贝尔股份有限公司副总裁、无线能力中心负责人李春亭在接受《中国电子报》记者采访时说，“一是无线网络的虚拟化，二是异构网。”

　　C-RAN应用条件逐步具备

　　用于接入和汇聚的PTN网络带宽成倍跃升，使C-RAN的传输条件趋于成熟。

　　中国移动早在三四年前，就已经提出C-RAN的发展方向，当时主要希望实现中国移动大量基站资源、射频资源的灵活调用。但当时由于中国移动光纤网络资源不够，无法支持C-RAN在实现基带资源集中时的大带宽的传输需求，所以C-RAN一直处于试点和示范应用状态。

　　但目前C-RAN的应用环境已经逐渐具备。

　　首先中国移动近两年在光纤网络上做了大量投资，用于接入和汇聚的PTN网络带宽成倍跃升，使C-RAN的传输条件趋于成熟。其次无线网络的虚拟化技术也得到快速发展。“在虚拟化的无线网络里面，一个关键点就是虚拟化的基带控制器。以前做基带控制器资源集中，是把很多的BBU（基带池）放在一起，做物理的堆积。”李春亭说，“云化的网络以后，我们可以真正把基带控制器里面的软件与基带控制器硬件分开，放在标准构架的服务器平台上，这可以是任何一台服务器，放在任何地方，都能够实现对基带资源的控制。”

　　谈到这样做的好处，李春亭说：“当我们把BBU里面的软件，基带控制器里面的软件虚拟化到通用的服务器上之后，这个服务器就可以和内容提供商的服务器放在同一个机房，甚至可以直接放在同一个服务器的平台上，可以让这些内容提供商提供的应用，比如视频，直接和底层的无线通信软件交互，从而使整个移动互联网走向云化，能够更好地跟互联网结合。”

　　C-RAN有利于异构网建设

　　异构网、一体化小基站以及vBBU（虚拟基带池）部署成为构建vRAN的关键。

　　现在业界谈论的异构网主要指小基站方案。大家都认同随着移动网络带宽的增加和接入速率的提高，基站距离会越来越近，未来城区移动网络的建设方向是由一个宏基站带几个小基站的模式。而C-RAN有利于异构网的实现。

　　“以前移动网络里只有宏基站，2G、3G都是这样的建网方式。”李春亭说，“这种方式是无法满足4G低时延、大数据、高速率的要求的。”4G要求网络更加灵活，小基站应运而生，这些小基站可以抱在电线杆上、挂在树上、安装在墙壁上，因为天线是集成在基站里的，也不需要建铁塔装天线，站址选择灵活。而且，小基站有灵活的组网支持，还包括WIFI功能。用小基站能够把网络结构化、分层化，解决热点大容量上网的需求，同时又能更好地解决在闹市区的覆盖问题。“在中国大中型城市高楼林立的情况下，覆盖是一个大问题，有时候一个高楼的拐弯处，信号就没有了，小基站在解决这些问题上就很容易。”李春亭说。

　　如今，异构网、一体化小基站以及vBBU（虚拟基带池）部署成为构建vRAN的关键。李春亭说：“在我们所倡导的异构网解决方案中，宏站、室外小基站、分布式天线以及WiFi基站在异构网中分担不同角色。宏站主要用于实现区域的全覆盖和高速移动用户的接入；室外小基站则用于在单位面积内提升数据容量能力，减少宏站容量压力，降低单个小区的终端连接数，同时降低UE功耗，从而延长电池使用时间；而分布式天线阵的部署则提供更大的速率和小区容量；另外，利用WiFi基站部署可实现静态用户热点话务吸收。”

　　C-RAN实施后，运营商的运营成本会有明显的节约。“云化以后，基于分层网、异构网的小基站解决方案，能够给运营商带来极大的节省，而且管理非常方便。以前要管成千上万个机房，虚拟化以后，这些机房所有的软件都运行在一台服务器或者几台服务器上，放在一个房间里就可以。”李春亭说，“云化以后，可以让运营商直接涉足内容提供商的服务，将虚拟化后的管道更好地跟应用对接，网络利用效率更高。因为别的内容提供商的服务，只能在服务器层面上实施，而移动运营商去做应用，直接可以在无线层上实施，终端客户的体验不一样，对业务领域的拓展也有潜在帮助，所以虚拟化是必然的趋势。”

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　　用C-RAN理念打造新一代GSM网络

　　智能终端的规模使用以及微博、手机视频等3G用户行为的形成，加速了移动互联网时代的到来，移动运营商正面临着空前激烈的竞争环境。用户的ARPU值增长缓慢，甚至在慢慢减少。与此同时，移动互联网业务的流量迅速上升，用于建设、运营、升级无线接入网的费用不断增加，而收入却增加缓慢。究其原因，目前移动互联网的发展，受制于传统移动网络建设的理念和方式，不能满足巨大的移动数据增长需求。

　　传统网络建设方式局限多

　　在移动互联网建设中，智能终端、平板电脑等移动互联网用户行为是要求信号无处不在的宏覆盖模式，而LTE等新的移动互联网承载方式以高阶调制、高频段、高带宽为特点，组网模式优选是微小区覆盖模式。传统移动网络建设理念和方式限制了高速移动互联网的发展，主要表现如下：

　　成本高，能耗大 

　　传统网络建设方式成本高、网络能耗大，而目前用户ARPU值增长缓慢，因此在移动互联网时代按照传统网络建设方式运营商可能面临入不敷出的尴尬。另外传统站址选择要求高，物业协调困难，也制约了移动网络建设。

　　支持高速率能力弱

　　  传统建设方案中相互割裂的蜂窝小区信号独立处理，相互之间存在较大干扰，基站之间无法协同处理，支持高带宽能力有限。

　　潮汐问题解决难

　　  移动网络的特性决定了在不同时间、不同地域网络容量差别非常大，存在“潮汐效应”。传统建设方式每个小区只能按照最大容量设计，当容量空余时不能在整个网络内共享资源，效率低下。在移动互联网时代用户吞吐率更大，潮汐效应更加明显，需要资源在网络内共享。

　　多种制式融合难

　　  移动互联网时代是一个无线多制式网络共存的时代，很多运营商同时拥有两种以上制式的网络，传统方式很难实现多制式融合组网。

　　针对上述问题，业界也在不断进行研究和探索，如中国移动提出的绿色接入网架构C-RAN，就是其中非常有代表性的网络建设及应用模式的理念创新，一经推出便引起了诸多跨国运营商的普遍关注。

　　新理念打造新网络

　　C-RAN是由集中式基带处理池、远端无线射频单元和天线组成的协同式无线网络，是一种基于开放平台的实时云型基础设施，如图1所示。

　　

　　图1 C-RAN网络架构图

　　中国移动C-RAN的核心理念为“绿色、协同、共享、基于同一平台的云计算”。目前，产业界对C-RAN已展开全面研究，最早提出“超级基带池”解决方案的中兴通讯已经和中国移动共同完成“上千载频基带池”技术方案论证和基于通用处理器原型机的验证，以及有源天线、LTE-A原型机等面向未来的C-RAN技术方案。

　　为加快网络现代化进程，中国移动对GSM网络建设也提出了更高要求，将更多3G、甚至4G新技术逐步应用在GSM网络中。如何将C-RAN这一面向未来建网方式的理念应用在GSM网络建设中，以解决网络建设面临的问题，是有意义的探索。GSM网络规模庞大，C-RAN理念的引入，将会带来多方面的好处：

　　绿色节能

　　 网络整体拥有总成本（TCO）由网络建设支出（CAPEX）和网络运营支出（OPEX）组成，在传统移动网络建设下，CAPEX中机房、传输、空调等配套占据60%以上，按照网络运行7年计算，OPEX占总体TCO的60%以上，且主要来自空调电费、机房租赁等配套消耗。

　　采用C-RAN建设，大大降低配套投资，使得投资向主设备、光纤、管道、天面等运营商战略资源上集中。我们以农村地区新建6个站点为例来分析C-RAN和传统建设方式的成本比较。可以得出：C-RAN模式实现基带资源共享、灵活调度，有效提高资源利用率，节省9%的设备成本；C-RAN建设方式，革命性地降低机房、传输、天面建设成本，节省30%；相应地，电力、维护等成本大幅缩减，节省76%。

　　协同与共享

　　  中国移动GSM网络是全球最大的GSM网络，随着数据业务飞速增长，现有网络已经不堪重负：无线资源利用率75%以上，市区站点每小区都在8载频以上，频率复用系数小于10，频率资源紧张；站距小于350m的站点逐步增多，网络规划异常复杂，传统的小区分裂、加载频等扩容方式遇到了瓶颈。

　　GSM C-RAN解决方案充分利用共享和协同的思路：潮汐效应会降低无线资源利用率， C-RAN技术目标之一就是可以随着话务资源的迁移自动调整网络资源，如中兴通讯采用的集中基带资源池和多RRU小区合并技术，不仅可以解决潮汐效应导致的话务迁移，同时也利用多个RRU协同覆盖，增加分集增益。

　　GSM C-RAN方案探索

　　C-RAN方案的正式提出到现在只有1年的时间，中兴通讯在无线解决方案中引入相关理念，通过技术创新实现在产品解决方案中的落地。

　　共享的基带资源

　　  业界3G、LTE基站基带均在BBU上集中，部分厂商GSM设备基带放在RRU上，中兴通讯所有无线制式的设备基带均集中在BBU上，目前GSM BBU可实现108载频的基带动态共享，中兴通讯将于2011年年底推出1000载频以上基带资源共享，为实现大规模基站协同、共享打下基础。

　　大容量低功耗、组网灵活

　　中兴通讯的RRU设备是业界唯一的基于多载波功放的2T4R的设备，单RRU12载频，支持单模块跨小区配置方式（单模块即可支持S66站型），无需配套，安装方便，组网灵活，支持RRU的环型和链型组网。且设备本身峰值功耗仅460W。

　　多制式共存、平滑演进

　　中兴通讯所有的无线制式均采用SDR平台，基于开放的MicroTCA标准架构，实现BBU及RRU的平滑演进， GSM/TD/LTE 基带处理单元可以使用同一平台架构，共用机框、背板、电源、主控、时钟与传输。未来实现GSM、TD-SCDMA及LTE网络的共BBU，多RRU共同成池组网，收敛简化网络，降低基站间交互时延，为实现多小区协作式无线资源管理与无线信号管理提供基础架构。

　　完善的传输维护管理

　　  目前中国移动GSM承载网采用SDH，通常6—8个站成环，占用一对光纤。中兴通讯在GSM C-RAN中采用了快速锁相、高质量时钟等创新技术，从而支持18级级联，并且BBU和RRU间采用6G光口，和传统SDH承载对于光纤资源的消耗相同，且支持光纤直驱、彩光直驱等多种承载方式，适用各种应用场景。另外中兴通讯利用BBU和RRU之间的CPRI接口协议的空闲字段，根据传输和网管需求，开发出一系列满足网络集中维护管理的功能，使得网络更具可控性。

　　实践证明，基于C-RAN思想的无线网络架构可以实现“ 大容量、少局所”，给运营商网络建设带来极大限度的节流。在全球庞大规模的GSM网络新设备采购和老旧设备替换中，采购具备C-RAN特性的GSM设备，用C-RAN理念打造新一代GSM网络，将是越来越多移动运营商的选择。

　　放眼未来，C-RAN的研究还需要更多的产业界资源加入，通过移动运营商、电信设备厂商和传统IT系统厂商的共同推动，不断丰富C-RAN方案内涵，加快新一代无线接入网络架构的推出，从而开创高性能、低费用的绿色无线接入网新架构时代。