C-RAN:“云”领未来

 蜂窝通信概念的提出到贝尔实验室设计出蜂窝系统的原型机历经了30年，而从第一个基于AMPS标准的商用模拟蜂窝网络在芝加哥投入使用到第一个LTE网络的宣布商用过程却只有17年。今天，移动用户对移动网络的要求不再仅仅是“无处不在、无处不快”，而是进一步提升到“无所不能”的高度。然而，在网络的系统容量越来越高、用户体验越来越好的背后，则是移动网络运营商为之付出的越来越沉重的代价。

多重挑战，催生C-RAN

　　思科Visual Networking Index的统计显示，当前移动互联网流量年复合增长率为131%, 而空口资源的复合增长率仅为55%，二者之间存在巨大差距。因此，运营商不得不部署更多更密集的基站来满足数据业务的快速增长。

　　目前，中国移动仅TD基站数量就已接近26万，而随着基站数量的增加，中国移动的电力消耗在近5年内翻了一倍，电力成本每年均超过100亿元人民币。同时，由于孤立的基站已远不能有效处理潮汐效应的动态网络负载，这也导致了大量的基站存在较低的平均利用率，进而浪费了大量电力资源。

　　另一方面，基站的密集部署也带来了一些严重问题：一是在已部署了大量基站的移动通信需求旺盛的大型城市中，一些地区的基站间距仅100m~250m，这必然要求使用较高的频率复用因子，从而导致基站间无线信号干扰严重；二是运营商难以依靠小区分裂提升网络容量，因为小区分裂方案在增大发射功率的同时也将产生更强的基站间干扰，这部分干扰进一步降低了相邻小区的容量，并导致相邻小区的覆盖质量趋向恶化。

　　面对重重挑战，中兴通讯配合中国移动着眼于优化无线侧的网络架构，减少基站设备所需的机房、采用协作式无线接入、资源聚合以及动态资源分配技术进一步节能减耗。于是，C-RAN的四个要义，“集中共享、协作处理、实时云计算架构、绿色节能”破茧而出。

4C云集，实践落地

　　众所周知，无线接入网的架构经历了从传统一体化宏基站到分布式基站革命性的演进，C-RAN则延续了无线接入网这种架构的演进。C-RAN可以被看作是软件无线电的终极形态，所有无线接入网的功能，包括信号处理、交换、路由，甚至业务逻辑，都可以在统一的平台上高效实现。

　　C-RAN的基本思想就是通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统（见图1）。C-RAN命名中的“C”正源于它独具特色的四个特点。

　　第一个“C”是集中化处理（Centralized Processing）：集中化处理的架构仅需在原有的小区站点部署射频及天线单元，而所有的无线信号都通过数字化传输到中心节点处理。原有那些需要许多机房配套的设备，都可以集中在中心节点上，统一建设、统一运维。由于远端无需机房及其配套，投资和运维成本大大降低。

　　目前，中兴通讯已经推出大容量基带池解决方案，基于现有的系统设备和特有的FS光纤交换板，单机架可以实现648载频共享、三机架实现1944载扇的共享；同时，通过彩光直驱的传输技术，可提高传输效率，降低对现网传输的要求。

　　第二个“C”指协作化无线电（Collaborative Radio）：无线通信的未来在于协作化技术。今天，每个基站都独立处理其收发的无线信号，当一部移动终端与某个基站通信时，它发出的信号对于其他临近的基站而言是干扰，反之，其他临近基站发送的信号对这个移动终端而言也是干扰，这些系统内的干扰已成为移动通信系统容量提高的最大障碍。在C-RAN的架构下，可以在中心节点同时控制移动终端周围的多个基站天线进行信号的发送和接收，使原来的“干扰”信号变废为宝。

　　第三个“C”是指实时云计算架构（Real-time Cloud Infrastructure）。这是实现集中化处理和协作式无线电的基础，通过应用可支持实时任务的云计算技术，构建具有高度可扩展性的中心处理节点。标准节点设备通过光交叉互联构成一个具有高冗余、高可靠性的实时云计算系统。每一节点的可靠性可以不是很高，但是整个系统通过冗余备份可以达到99.9999%的电信级标准，这将大大降低系统建设和维护的成本。如果网络负载增加或减少，运营商只需要在基带池中增加或减少处理单元即可。

　　同时，多种不同的无线通信标准运行在统一的云计算平台上，可以方便地根据业务量随时间、地点的变化灵活地调整其所需的处理资源。动态资源调度和云计算架构将大大降低系统的整体能耗，并使得运营商能更灵活地按需提供服务。

　　最后一个“C”是指绿色的接入网架构 （Clean system）。相对于芯片、单板、设备级的节能方案，C-RAN实现了网络级的节能，而这一点也是通信网络实现节能减排的根本。根据中国移动实际网络的调研数据，与传统无线接入网架构相比，C-RAN架构能够降低高达75%~80%的单站能源消耗。其中，大约50%来自于远端机房空调系统的减少，25%来自于集中化的中心节点及实时云计算技术所实现的资源聚合和动态调度。

架构革新，云领未来

　　C-RAN的目标不是取代现有的3G/B3G标准，它是一个从长期角度出发，适应主流无线网络部署需求的低成本、高性能的绿色网络架构，让用户以较低的价格来享受丰富的无线宽带业务。

　　2010年5月，中兴通讯助力中国移动率先在珠海完成了全球第一个TD-SCDMA C-RAN实验网试点；2011年7月，在湖南长沙完成了全球第一个GSM C-RAN实验网的试点。目前河北保定、吉林桦甸、广东东莞、云南昭通、广东广州等7个城市也相继完成C-RAN试点的部署。随着C-RAN技术的逐渐成熟，韩国电信、法国电信等国外运营商也与中国移动达成战略合作意向。同时，中国移动还在积极推动下一代移动通信网络NGMN组织成立C-RAN工作组，吸引更多运营商和厂商参与进来。

　　C-RAN技术的发展，标志着无线接入网从传统的相互独立的基站，走向相互协作的网络架构，它的意义堪比软交换对于核心网的影响。而今C-RAN不仅在中国移动现网落地，并且已获NGMN立项，正如中国移动通信研究院首席科学家杨景所言：C-RAN架构是对传统的无线网络架构的颠覆。可以预见，未来10年，C-RAN将凭借4C“云”领未来无线网络。