C-RAN是中國(guó)移動(dòng)根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)條件和技術(shù)進(jìn)步的趨勢(shì)，于2010年初提出的新型無(wú)線接入網(wǎng)構(gòu)架。C-RAN是基于集中化處理(Centralized Processing)，協(xié)作式無(wú)線電(Collaborative Radio)和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架(Real-time Cloud Infrastructure)的綠色無(wú)線接入網(wǎng)構(gòu)架(Clean system)。其本質(zhì)是通過(guò)實(shí)現(xiàn)減少基站機(jī)房數(shù)量，減少能耗，采用協(xié)作化、虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源共享和動(dòng)態(tài)調(diào)度，提高頻譜效率，以達(dá)到低成本，高帶寬和靈活度的運(yùn)營(yíng)。C-RAN的總目標(biāo)是為解決移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展給運(yùn)營(yíng)商所帶來(lái)的多方面挑戰(zhàn)(能耗，建設(shè)和運(yùn)維成本，頻譜資源)，追求未來(lái)可持續(xù)的業(yè)務(wù)和利潤(rùn)增長(zhǎng)。
如今，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，用于建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、升級(jí)無(wú)線接入網(wǎng)的支出不斷增加，而收入?yún)s未必以同樣的速度增加。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的流量迅速上升，由于競(jìng)爭(zhēng)的緣故，單用戶(hù)的ARPU值卻增長(zhǎng)緩慢，甚至在慢慢減少，這些因素嚴(yán)重地削弱了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的盈利能力。為了保持持續(xù)盈利和長(zhǎng)期增長(zhǎng)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商必須尋找低成本地為用戶(hù)提供無(wú)線業(yè)務(wù)的方法。
無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商賴(lài)以生存的重要資產(chǎn)，通過(guò)無(wú)線接入網(wǎng)可以向用戶(hù)提供7x24小時(shí)不間斷、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務(wù)。傳統(tǒng)的無(wú)線接入網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：第一，每個(gè)基站連接若干固定數(shù)量的扇區(qū)天線，并覆蓋小片區(qū)域，每個(gè)基站只能處理本小區(qū)收發(fā)信號(hào)；第二，系統(tǒng)的容量是干擾受限，各個(gè)基站獨(dú)立工作已經(jīng)很難增加頻譜效率；第三，基站通常都是基于專(zhuān)有平臺(tái)開(kāi)發(fā)的“垂直解決方案”。這些特點(diǎn)帶來(lái)了以下挑戰(zhàn)：數(shù)量巨大的基站意味著高額的建設(shè)投資、站址配套、站址租賃以及維護(hù)費(fèi)用，建設(shè)更多的基站意味著跟多的資本開(kāi)支和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。此外，現(xiàn)有基站的實(shí)際利用率還是很低，網(wǎng)絡(luò)的平均負(fù)載一般來(lái)說(shuō)大大低于忙時(shí)負(fù)載，而不同的基站之間不能共享處理能力，也很難提高頻譜效率。最后，專(zhuān)有的平臺(tái)意味著移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商需要維護(hù)多個(gè)不兼容的平臺(tái)，在擴(kuò)容或者升級(jí)的時(shí)候也需要更高的成本。
C-RAN 架構(gòu)主要包括三個(gè)組成部分：由遠(yuǎn)端無(wú)線射頻單元(RRU)和天線組成的分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；由高帶寬低延遲的光傳輸網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)端無(wú)線射頻單元；由高性能通用處理器和實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)組成的集中式基帶處理池。
分布式的遠(yuǎn)端無(wú)線射頻單元提供了一個(gè)高容量廣覆蓋的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。由于這些單元靈巧輕便，便于安裝維護(hù)，系統(tǒng)CAPEX和OPEX很低，因此可以大范圍高密度地使用。高帶寬低延遲的光傳輸網(wǎng)絡(luò)需要將所有的基帶處理單元和遠(yuǎn)端射頻單元之間連接起來(lái)。
基帶池由通用高性能處理器構(gòu)成，通過(guò)實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)連接在一起，集合成異常強(qiáng)大的處理能力來(lái)為每個(gè)虛擬基站提供所需的處理性能需求。集中式的基帶處理大大減少了需要的基站站址中機(jī)房需求，并使資源聚合和大范圍協(xié)作式無(wú)線收發(fā)技術(shù)成為可能。
從中國(guó)移動(dòng)的進(jìn)度規(guī)劃來(lái)看，C-RAN的推進(jìn)分為以下三個(gè)階段：
近期目標(biāo)：集中式基帶池的新站型，
2010年底2011年初實(shí)現(xiàn)
中期目標(biāo)：C-RAN多模原型機(jī)開(kāi)發(fā)
預(yù)計(jì)2-3年成熟，驗(yàn)證通用處理器關(guān)鍵技術(shù)，驗(yàn)協(xié)作式無(wú)線電等新技術(shù)。
遠(yuǎn)期目標(biāo)：基于云計(jì)算的虛擬基站
預(yù)計(jì)3-5年成熟，大規(guī)模BBU互聯(lián)技術(shù)，實(shí)時(shí)虛擬化技術(shù)以及C-RAN混合組網(wǎng)。
集中式基帶池創(chuàng)新解決方案
自2010年下旬以來(lái)，中國(guó)移動(dòng)開(kāi)始推進(jìn)C-RAN集中化部署。先后在廣東等地現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了小規(guī)模的試點(diǎn)。大唐移動(dòng)針對(duì)C-RAN一階段集中式BBU方向，提出了從Ir傳輸、環(huán)網(wǎng)保護(hù)、基帶池以及室外電源柜的綜合創(chuàng)新解決方案，相比之前其他廠家在廣東試點(diǎn)的方案，更具完善性和后續(xù)演進(jìn)性，對(duì)C-RAN商用部署有很高的借鑒意義。
大唐移動(dòng)基于C-RAN第一階段集中式基帶池架構(gòu)，提出的創(chuàng)新解決方案中的關(guān)鍵技術(shù)包括基帶資源共享、環(huán)網(wǎng)保護(hù)方案、Ir傳輸方案、室外電源解決方案等。
環(huán)網(wǎng)保護(hù)方案
Ir接口支持環(huán)形連接業(yè)務(wù)熱備份。
按照目前的Ir標(biāo)準(zhǔn)接口定義流程，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鏈路故障后的業(yè)務(wù)熱備份。從下圖流程圖可以看出，BBU檢測(cè)到鏈路故障大約6~9秒，BBU/RRU清空配置大約1秒，RRU切換時(shí)鐘并從另一端口接入，重新配置并回復(fù)業(yè)務(wù)大約1~2秒/級(jí)。因此，可以看出即使只有一級(jí)RRU需要業(yè)務(wù)傳輸方向調(diào)頭也至少在8s以上，無(wú)法保持業(yè)務(wù)不掉話(huà)。
我司在不破壞Ir標(biāo)準(zhǔn)接口層一、層二定義的基礎(chǔ)上，對(duì)流程進(jìn)行了優(yōu)化，以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)熱備份的需要。主要優(yōu)化點(diǎn)為：
利用現(xiàn)有的TD-SCDMA Ir標(biāo)準(zhǔn)接口層一定義，實(shí)現(xiàn)BBU和RRU的故障快速感知.
RRU切換端口過(guò)程中，采取了多項(xiàng)改進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了BBU與RRU間的“零”配置。
按照我司改進(jìn)的Ir接口流程，預(yù)計(jì)保護(hù)時(shí)長(zhǎng)小于1s，完全滿(mǎn)足RRU鏈路故障，業(yè)務(wù)不中斷。
基帶池方案
C-RAN實(shí)現(xiàn)多個(gè)站點(diǎn)基帶資源共享，在此基礎(chǔ)上需要對(duì)載波資源分配調(diào)度實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，我司在現(xiàn)有基帶池算法基礎(chǔ)上，提出了創(chuàng)新的智能潮汐算法，可以更有效的調(diào)度載波資源，實(shí)現(xiàn)資源最大化利用：
載波資源調(diào)整時(shí)區(qū)分R4載波和H載波類(lèi)型，使用不同的小區(qū)資源評(píng)估門(mén)限進(jìn)行判決
載波資源調(diào)整門(mén)限R4載波是依據(jù)碼道利用率，H載波是依據(jù)碼道利用率和接入用戶(hù)數(shù)
小區(qū)的資源判決門(mén)限、持續(xù)時(shí)間以及禁止上報(bào)時(shí)間可以根據(jù)不同場(chǎng)景進(jìn)行配置，以滿(mǎn)足不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況需要
小區(qū)資源評(píng)估門(mén)限能夠支持動(dòng)態(tài)調(diào)整
動(dòng)態(tài)載波刪除前，為保證該載波上的UE進(jìn)行不掉話(huà)的遷移，系統(tǒng)需通過(guò)FDCA進(jìn)行載波調(diào)整
Ir傳輸方案
由于BBU采用集中放置，BBU與RRU間的Ir傳輸就是其中最為重要、需要解決的問(wèn)題。Ir傳輸可以采用裸纖傳輸、波分設(shè)備以及PON設(shè)備等多種解決方案。
為了節(jié)約BBU機(jī)房到各站址的光纖資源，我司采用CWDM設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。在這里，CWDM設(shè)備僅提供Ir接口傳輸通道，不參與環(huán)網(wǎng)保護(hù)，方案如下：
采用CWDM設(shè)備，并且使用無(wú)源彩光模塊，可以有效解決BBU與RRU間Ir傳輸?shù)膯?wèn)題，相比之前珠海測(cè)試使用裸纖資源，可以有效解決對(duì)骨干光纖的依賴(lài)與占用情況。
室外電源解決方案
RRU室外電源解決方案采用室外型機(jī)柜實(shí)現(xiàn)。室外型機(jī)柜由供電系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)組成，如下圖所示。
在C-RAN測(cè)試中，室外電源柜解決方案為RRU提供電源，室外機(jī)柜支持220V交流輸入，可以為最多6個(gè)RRU提供-48V的供電電源。
室外機(jī)柜直接將電源告警、門(mén)禁告警等監(jiān)控量接入RRU的干節(jié)點(diǎn)輸入接口，通過(guò)RRU向OMC告警；
第一階段告警類(lèi)型包括：門(mén)禁告警、市電掉電告警、蓄電池電壓低和水浸告警。
采用干節(jié)點(diǎn)監(jiān)控告警機(jī)制，相比外協(xié)遠(yuǎn)端告警設(shè)備，更具有商用推廣性，是目前最有效的室外電源柜告警方案。
相比中國(guó)移動(dòng)已組織的C-RAN試點(diǎn)測(cè)試方案來(lái)看，我司綜合解決方案具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：
最優(yōu)化環(huán)網(wǎng)保護(hù)方案：環(huán)網(wǎng)保護(hù)是C-RAN集中化部署后必須解決的問(wèn)題，而我司優(yōu)化Ir處理流程方案，使得環(huán)網(wǎng)保護(hù)時(shí)長(zhǎng)小于1s，不會(huì)影響正常業(yè)務(wù)；
創(chuàng)新性智能潮汐算法：我司在部署C-RAN架構(gòu)的同時(shí)，也在基帶池算法方面有較大改進(jìn)，創(chuàng)新性提出了“智能潮汐”算法，最大化資源利用率；
最有效的Ir傳輸方案：從目前來(lái)看，我司采用的CWDM Ir傳輸方案可以有效解決BBU與RRU間的數(shù)據(jù)傳送問(wèn)題，并且有效緩解中國(guó)移動(dòng)光纖資源不足的問(wèn)題；
完備的室外電源柜解決方案：室外電源柜是我司已經(jīng)較為成熟的產(chǎn)品，并且基于干節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電源柜的監(jiān)控方案，可以說(shuō)具有很好的完備性和后續(xù)演進(jìn)性。
多管齊下，緊密跟蹤C(jī)-RAN
除了在C-RAN一階段集中式BBU方面，我司提出了全面創(chuàng)新的解決方案。我司同時(shí)配合中國(guó)移動(dòng)的步伐，穩(wěn)步推進(jìn)C-RAN后續(xù)工作的開(kāi)展：
我司聯(lián)合IBM、北郵三方，共同開(kāi)發(fā)基于通用處理器的TD-SCDMA系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA基本基帶處理能力，并且將于2011年中完成與商用RRU聯(lián)調(diào)測(cè)試，并且完成基于語(yǔ)音業(yè)務(wù)。這將是C-RAN推進(jìn)過(guò)程中重要的里程碑。
另外，我司也在開(kāi)展基于通用處理器的TD-LTE預(yù)研工作，希望可以真正掌握C-RAN原型機(jī)的發(fā)展方向。
后記
目前，C-RAN已經(jīng)被中國(guó)移動(dòng)定為2011年八個(gè)重大項(xiàng)目之一，并且在各個(gè)廠家的積極配合下穩(wěn)步推進(jìn)。作為T(mén)D-SCDMA和TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的引領(lǐng)者，我司根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)，并且按照C-RAN長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略，提出分階段具有指導(dǎo)意義的創(chuàng)新解決方案。可以說(shuō)，對(duì)于C-RAN，大唐移動(dòng)將緊密跟蹤，實(shí)現(xiàn)具有大唐特色的技術(shù)解決方案。