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C-RAN：新一代绿色无线网络架构
C-RAN是中国移动根据现网条件和技术进步的趋势，于2010年初提出的新型无线接入网构架。C-RAN是基于集中化处理(Centralized Processing)，协作式无线电(Collaborative Radio)和实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)。其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。C-RAN的总目标是为解决移动互联网快速发展给运营商所带来的多方面挑战(能耗，建设和运维成本，频谱资源)，追求未来可持续的业务和利润增长。
如今，移动运营商正面临着激烈的竞争环境，用于建设、运营、升级无线接入网的支出不断增加，而收入却未必以同样的速度增加。移动互联网业务的流量迅速上升，由于竞争的缘故，单用户的ARPU值却增长缓慢，甚至在慢慢减少，这些因素严重地削弱了移动运营商的盈利能力。为了保持持续盈利和长期增长，移动运营商必须寻找低成本地为用户提供无线业务的方法。
无线接入网(RAN)是移动运营商赖以生存的重要资产，通过无线接入网可以向用户提供7x24小时不间断、高质量的数据服务。传统的无线接入网具有以下特点：第一，每个基站连接若干固定数量的扇区天线，并覆盖小片区域，每个基站只能处理本小区收发信号；第二，系统的容量是干扰受限，各个基站独立工作已经很难增加频谱效率；第三，基站通常都是基于专有平台开发的“垂直解决方案”。这些特点带来了以下挑战：数量巨大的基站意味着高额的建设投资、站址配套、站址租赁以及维护费用，建设更多的基站意味着跟多的资本开支和运营开支。此外，现有基站的实际利用率还是很低，网络的平均负载一般来说大大低于忙时负载，而不同的基站之间不能共享处理能力，也很难提高频谱效率。最后，专有的平台意味着移动运营商需要维护多个不兼容的平台，在扩容或者升级的时候也需要更高的成本。
C-RAN 架构主要包括三个组成部分：由远端无线射频单元(RRU)和天线组成的分布式无线网络；由高带宽低延迟的光传输网络连接远端无线射频单元；由高性能通用处理器和实时虚拟技术组成的集中式基带处理池。
分布式的远端无线射频单元提供了一个高容量广覆盖的无线网络。由于这些单元灵巧轻便，便于安装维护，系统CAPEX和OPEX很低，因此可以大范围高密度地使用。高带宽低延迟的光传输网络需要将所有的基带处理单元和远端射频单元之间连接起来。
基带池由通用高性能处理器构成，通过实时虚拟技术连接在一起，集合成异常强大的处理能力来为每个虚拟基站提供所需的处理性能需求。集中式的基带处理大大减少了需要的基站站址中机房需求，并使资源聚合和大范围协作式无线收发技术成为可能。
从中国移动的进度规划来看，C-RAN的推进分为以下三个阶段：
近期目标：集中式基带池的新站型，
2010年底2011年初实现
中期目标：C-RAN多模原型机开发
预计2-3年成熟，验证通用处理器关键技术，验协作式无线电等新技术。
远期目标：基于云计算的虚拟基站
预计3-5年成熟，大规模BBU互联技术，实时虚拟化技术以及C-RAN混合组网。
集中式基带池创新解决方案
自2010年下旬以来，中国移动开始推进C-RAN集中化部署。先后在广东等地现网进行了小规模的试点。大唐移动针对C-RAN一阶段集中式BBU方向，提出了从Ir传输、环网保护、基带池以及室外电源柜的综合创新解决方案，相比之前其他厂家在广东试点的方案，更具完善性和后续演进性，对C-RAN商用部署有很高的借鉴意义。
大唐移动基于C-RAN第一阶段集中式基带池架构，提出的创新解决方案中的关键技术包括基带资源共享、环网保护方案、Ir传输方案、室外电源解决方案等。
环网保护方案
Ir接口支持环形连接业务热备份。
按照目前的Ir标准接口定义流程，无法实现链路故障后的业务热备份。从下图流程图可以看出，BBU检测到链路故障大约6~9秒，BBU/RRU清空配置大约1秒，RRU切换时钟并从另一端口接入，重新配置并回复业务大约1~2秒/级。因此，可以看出即使只有一级RRU需要业务传输方向调头也至少在8s以上，无法保持业务不掉话。
我司在不破坏Ir标准接口层一、层二定义的基础上，对流程进行了优化，以满足业务热备份的需要。主要优化点为：
利用现有的TD-SCDMA Ir标准接口层一定义，实现BBU和RRU的故障快速感知.
RRU切换端口过程中，采取了多项改进技术，实现了BBU与RRU间的“零”配置。
按照我司改进的Ir接口流程，预计保护时长小于1s，完全满足RRU链路故障，业务不中断。
基带池方案
C-RAN实现多个站点基带资源共享，在此基础上需要对载波资源分配调度实现最优化，我司在现有基带池算法基础上，提出了创新的智能潮汐算法，可以更有效的调度载波资源，实现资源最大化利用：
载波资源调整时区分R4载波和H载波类型，使用不同的小区资源评估门限进行判决
载波资源调整门限R4载波是依据码道利用率，H载波是依据码道利用率和接入用户数
小区的资源判决门限、持续时间以及禁止上报时间可以根据不同场景进行配置，以满足不同的网络实际情况需要
小区资源评估门限能够支持动态调整
动态载波删除前，为保证该载波上的UE进行不掉话的迁移，系统需通过FDCA进行载波调整
Ir传输方案
由于BBU采用集中放置，BBU与RRU间的Ir传输就是其中最为重要、需要解决的问题。Ir传输可以采用裸纤传输、波分设备以及PON设备等多种解决方案。
为了节约BBU机房到各站址的光纤资源，我司采用CWDM设备进行组网。在这里，CWDM设备仅提供Ir接口传输通道，不参与环网保护，方案如下：
采用CWDM设备，并且使用无源彩光模块，可以有效解决BBU与RRU间Ir传输的问题，相比之前珠海测试使用裸纤资源，可以有效解决对骨干光纤的依赖与占用情况。
室外电源解决方案
RRU室外电源解决方案采用室外型机柜实现。室外型机柜由供电系统、温控系统、环境监控系统组成，如下图所示。
在C-RAN测试中，室外电源柜解决方案为RRU提供电源，室外机柜支持220V交流输入，可以为最多6个RRU提供-48V的供电电源。
室外机柜直接将电源告警、门禁告警等监控量接入RRU的干节点输入接口，通过RRU向OMC告警；
第一阶段告警类型包括：门禁告警、市电掉电告警、蓄电池电压低和水浸告警。
采用干节点监控告警机制，相比外协远端告警设备，更具有商用推广性，是目前最有效的室外电源柜告警方案。
相比中国移动已组织的C-RAN试点测试方案来看，我司综合解决方案具备以下几个特点：
最优化环网保护方案：环网保护是C-RAN集中化部署后必须解决的问题，而我司优化Ir处理流程方案，使得环网保护时长小于1s，不会影响正常业务；
创新性智能潮汐算法：我司在部署C-RAN架构的同时，也在基带池算法方面有较大改进，创新性提出了“智能潮汐”算法，最大化资源利用率；
最有效的Ir传输方案：从目前来看，我司采用的CWDM Ir传输方案可以有效解决BBU与RRU间的数据传送问题，并且有效缓解中国移动光纤资源不足的问题；
完备的室外电源柜解决方案：室外电源柜是我司已经较为成熟的产品，并且基于干节点实现电源柜的监控方案，可以说具有很好的完备性和后续演进性。
多管齐下，紧密跟踪C-RAN
除了在C-RAN一阶段集中式BBU方面，我司提出了全面创新的解决方案。我司同时配合中国移动的步伐，稳步推进C-RAN后续工作的开展：
我司联合IBM、北邮三方，共同开发基于通用处理器的TD-SCDMA系统，可以实现TD-SCDMA基本基带处理能力，并且将于2011年中完成与商用RRU联调测试，并且完成基于语音业务。这将是C-RAN推进过程中重要的里程碑。
另外，我司也在开展基于通用处理器的TD-LTE预研工作，希望可以真正掌握C-RAN原型机的发展方向。
后记
目前，C-RAN已经被中国移动定为2011年八个重大项目之一，并且在各个厂家的积极配合下稳步推进。作为TD-SCDMA和TD-LTE标准技术的引领者，我司根据自身优势，并且按照C-RAN长远战略，提出分阶段具有指导意义的创新解决方案。可以说，对于C-RAN，大唐移动将紧密跟踪，实现具有大唐特色的技术解决方案。
来源：C114中国通信网
