摘要：C-RAN技術概念，在某種程度上“顛覆”了傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡架構，并由此產(chǎn)生新的網(wǎng)絡建設模式和設備形態(tài)，為移動通信設備市場開辟了新的發(fā)展機遇。但也需要看到，C-RAN在具體技術環(huán)節(jié)上仍存在一些關鍵技術問題仍待攻克，這些問題解決的進度將直接影響C-RAN技術的應用和推廣。

1 引言

隨著近幾年能源和電力價格的上漲，全球移動通信網(wǎng)絡運營商面臨日漸嚴重的成本壓力。歐洲各國2003~2009年間，工業(yè)電價年均上漲約10.47%，居民電價年均上漲約8.05%。自2004年以來，中國銷售電價共調(diào)整6次，累計每千瓦時上調(diào)13.43分錢，年均上漲約4%，考慮到近兩年國內(nèi)用電缺口因素，國內(nèi)電價短期內(nèi)仍有進一步上漲的可能。

運營商獲取站址和機房的難度也在不斷加大。全球大多數(shù)主流運營商通常同時擁有2~3個不同通信制式的網(wǎng)絡，為保證網(wǎng)絡的服務質量，需要部署大量的基站以解決網(wǎng)絡覆蓋的問題。站址和機房資源的相對稀缺，與不斷增長的基站數(shù)量的矛盾在一定時期內(nèi)無法協(xié)調(diào)，目前已成為運營商無法回避的難題。

盡管在運營成本方面面臨巨大壓力，運營商的“盈利”能力并不隨之提高。由于電信市場的激烈競爭，單用戶平均收入(ARPU)增長緩慢甚至下降。運營商收入的下降必將導致建網(wǎng)和設備采購投資的壓縮，進而影響到全行業(yè)的整體發(fā)展。面對這種局面，出于行業(yè)持續(xù)盈利和長期發(fā)展考慮，移動通信行業(yè)必須開辟一種新的思路。

2010年4月，中國移動正式發(fā)布了面向綠色演進的新型無線網(wǎng)絡架構C-RAN白皮書，闡述了對未來集中式基帶處理網(wǎng)絡架構技術發(fā)展的愿景。它有四個目標：

(1)降低能源消耗，減少資本支出和運營支出。

(2)提高頻譜效率，增加用戶帶寬。

(3)開放平臺，支持多標準和平滑演進。

(4)更好地支持移動互聯(lián)網(wǎng)服務。

C-RAN技術直接從網(wǎng)絡結構入手，以基帶集中處理方式共享處理資源，減少能源消耗，提高基礎設施利用率。隨著研究的進展，C-RAN技術概念不斷被充實，并被賦予新的內(nèi)涵。

2 C-RAN的技術概念

C-RAN的系統(tǒng)架構，主要是由遠端無線射頻單元(RRU)與天線組成的分布式無線網(wǎng)絡，具備高帶寬、低延遲的光傳輸網(wǎng)絡連接遠端無線射頻單元，通用處理器和實時虛擬技術組成的集中式基帶處理池三大部分組成。所有基帶處理單元和遠端無線射頻單元通過高帶寬、低延遲的光傳輸網(wǎng)絡連接起來?；鶐幚韱卧?BBU)集中在一個物理站點構成基帶池?；鶐С刂卸鄠€基帶處理單元之間通過高帶寬、低延遲、靈活拓撲、低成本交叉連接?；鶐С厣闲枰獞没咎摂M化技術，支持基帶池物理資源和計算能力的虛擬分配和組合。

C-RAN在技術實現(xiàn)上分為三個階段，逐步演進：

(1)C-RAN集中化基站部署

集中式基站內(nèi)多個BBU互聯(lián)互通構成高容量、低延遲的互聯(lián)架構。遠端的RRU通過互聯(lián)架構交換到集中式基帶池中任一個BBU。這種方式是對現(xiàn)有DSP平臺的BBU進行集中化集成，可有效實現(xiàn)載波負載均衡、容災備份，并達到提高設備利用率、減少基站機房數(shù)量、降低能耗的目的。

另外，基于傳統(tǒng)的CPRI/Ir/OBRI接口，實現(xiàn)不同廠家的RRU與基帶池互聯(lián)。

(2)基于軟件無線電和協(xié)作式無線信號處理的統(tǒng)一開放平臺

在集中式基站基礎上，通過軟件無線電技術實現(xiàn)多標準的統(tǒng)一開放的BBU基帶池平臺，并利用基帶池中BBU間高速高效的調(diào)度信息、用戶數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)多點協(xié)作式信號處理，達到減少無線干擾、提高系統(tǒng)容量的目的。

在應用軟件無線電方面，目前主要兩種思路：信號處理器(DSP)平臺和通用處理器(GPP)平臺。兩種思路各有優(yōu)勢，DSP是目前電信行業(yè)比較成熟應用的技術，而GPP雖然目前在功耗性能上與DSP有一定差距，但具有后向兼容好的特點，有利于系統(tǒng)的平滑演進。

協(xié)作式無線信號處理包含兩種方式：聯(lián)合接收和發(fā)送、協(xié)作式調(diào)度和協(xié)作式波束賦形。協(xié)作式無線信號處理主要是提高系統(tǒng)的頻譜利用率和小區(qū)邊緣的吞吐量。

(3)基于實時云架構的虛擬化基站

在基于軟件無線電技術的統(tǒng)一開放的BBU基帶池平臺的基礎上，在實時云架構基帶池系統(tǒng)軟件的控制下，形成更為巨大的實時云架構基帶池。云架構基帶池為每個接入的RRU指配虛擬的基帶處理資源。多個云架構基帶池之間可以通過高速光傳輸網(wǎng)絡相連，相互協(xié)作，實現(xiàn)系統(tǒng)的負載平衡、容災備份。

C-RAN中的“C”目前實際上有四重含義，即基于集中化處理(Centralized Processing)，協(xié)作式無線電(Collaborative Radio)和實時云計算構架(Real-time Cloud Infrastructure)的綠色無線接入網(wǎng)構架(Clean System)。

3 C-RAN的技術優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡架構相比，C-RAN打破了RRU和BBU之間近距匯接的網(wǎng)絡結構。站址位置僅需天面，不依賴機房。以目前的技術手段，理論上10km范圍內(nèi)只要建設1個BBU機房，就可以實現(xiàn)對300km2區(qū)域的覆蓋。

C-RAN的技術優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

(1)降低網(wǎng)絡能耗

集中化方式可以極大地減少機房的數(shù)量，機房配套設施也相應減少，特別是空調(diào)等散熱系統(tǒng)的減少，對網(wǎng)絡節(jié)能降耗的作用特別明顯。

通過對集中式基帶池的物理和邏輯資源的集中化管理，可以達到資源的最優(yōu)化運用，有效應對移動通信系統(tǒng)的潮汐效應;同時配合一些節(jié)能技術的應用，可在網(wǎng)絡負荷較輕的情況下，關閉RRU和BBU的一些資源，達到省電的目的。

(2)降低運營商資本支出(CAPEX)和運維成本(OPEX)

根據(jù)運營商的統(tǒng)計，因勘站、土建和配套設施而產(chǎn)生的成本支出目前大致已占到每站點CAPEX的50%左右，站點租金和電費約占每站點OPEX的70%以上。近年來，房屋租賃價格和電價的持續(xù)上漲，造成運營企業(yè)的建設和運維成本大大增加。

C-RAN集中化結構將BBU集中于區(qū)域匯接機房，站址處只保留天面，可有效減少因站址機房建設和租賃、空調(diào)等附屬設施耗電帶來的成本的壓力。

(3)負載均衡和干擾協(xié)調(diào)

基帶資源集中化的一個好處是，網(wǎng)絡可以根據(jù)較大范圍的區(qū)域內(nèi)無線業(yè)務負載的變化進行自適應的均衡處理，同時可以對大片區(qū)域內(nèi)的無線資源進行聯(lián)合調(diào)度和干擾協(xié)調(diào)，從而提高頻譜利用率和網(wǎng)絡容量。