4 C-RAN的關鍵技術

C-RAN由技術概念到實現，需要實現如下關鍵技術：

(1)低成本的光網絡傳輸技術

在BBU和RRU之間傳輸的為高速的基帶數字信號，基帶數字信號的傳輸帶寬要求主要由無線系統帶寬、天線配置、信號采樣速率決定。目前，TD-SCDMA單載波宏小區所需要的四倍采樣速率下的基帶數字信號傳輸帶寬約為330Mbit/s，為Iub接口帶寬的33~150倍。而20MHz的LTE系統，8×8 MIMO配置下的基帶信號速率接近驚人的10Gbit/s。除此以外，工程上還必須考慮RRU的級聯問題，級聯級數越多，傳輸帶寬將成倍增加。

基帶數字信號傳輸還有較嚴格的傳輸延時、抖動和測量方面的要求。通常用戶平面的數據往返時間不能超過5μs。時延校準方面，每條鏈路或多跳連接的往返時延測量精度應滿足±16.276ns。

可靠性方面，為確保任一光纖單點故障條件下整個系統仍能工作，BBU與RRU之間的傳輸鏈路應采用光纖環網保住，通過不同管道的主、備光纖，實現鏈路的實時備份。

C-RAN要實現低成本的光網絡傳輸技術，因此BBU和RRU之間CPRI/Ir/OBRI接口的高速光模塊的實現方案將成為影響這個系統經濟性的重要環節。當前可行的部署方案有光纖直驅模式、WDM傳輸模式和基于UniPon的傳輸模式三種(見表1)。

表1 低成本光網絡傳輸的三種可行方案

(2)基帶池互聯技術

集中化基帶池互聯技術需要建立一個高容量、低延遲的交換矩陣。如何實現交換矩陣中各BBU間的互聯是基帶池互聯技術需要解決的首要問題。另一方面，還應控制技術實現的成本。目前有一種思路是采用分布式的光網絡，將BBU合并成一個較大的基帶池。

基帶池互聯技術還需要開發專用的系統協議支持多個BBU資源間的高速、低延遲調度、互通，實現業務負載的動態均衡。

(3)協作式無線信號處理技術

無線信號協作處理技術可以有效抑制蜂窩系統的小區間干擾，提高系統的頻譜效率。目前，多點協作技術在學術界已進行了較為廣泛的研究。多點協作算法需要在系統增益、回傳鏈路的容量需求和調度復雜度之間做平衡。

在該技術研究中目前主要考慮兩種方式：聯合接收/發送，協作式調度/協作式波束賦形(見表2)。

表2 協作式無線信號處理技術

無線信號協作處理技術目前距離實際使用仍有一定差距，一些重要技術問題目前仍在3GPP中進行研究和討論。要實現無線信號協作處理技術的實際運用，還要解決如下問題：

●如何實現高效的聯合處理機制。

●下行鏈路信道狀態信息的反饋機制。

●多小區用戶配對和聯合調度。

●多小區協作式無線資源和功率分配算法。

(4)基站虛擬化技術

基站虛擬化技術的基礎是高性能、低功耗的計算平臺和軟件無線電技術。在網絡的視角中，基站不再是一個個獨立的物理實體，而是基帶池中某一段或幾段抽象的處理資源。網絡根據實際的業務負載，動態地將基帶池的某一部分資源分配給對應的小區。

計算平臺實現方面主要有兩種思路：信號處理器(DSP)方案和通用處理器(GPP)方案。

DSP方案是目前電信領域廣泛使用的技術方案，特別是SoC架構的DSP出現以后，有效提高了基站基帶單板的處理能力。廠家圍繞DSP平臺開發了大量的實時操作系統并已成熟應用，具備進一步開發基站虛擬化的基礎。DSP主要問題在于后向兼容性差，更換新型硬件后，原有軟件不能直接應用，影響系統未來的平滑升級換代。由于缺乏統一的標準，不同廠家DSP平臺和實時操作系統的兼容性不佳。

傳統的GPP在性能、功耗等方面比DSP表現要差，但近幾年GPP在處理能力和功耗方面進展很快。多核、SIMD、大容量片內緩存、低延遲片外存儲等技術的應用，使得GPP逐漸具備實時處理基帶數字信號的能力。C-RAN技術考慮GPP的一個重要原因是，GPP具有良好的后向兼容性。GPP平臺上有多種統一、開放的操作系統，可以充分保證平臺的兼容性。GPP進行無線信號處理目前還處于起步階段，操作系統還需要按照實時基帶信號處理的要求進行修改和完善。

現有的多標準基站(MSR)的解決方案主要采用基帶板硬件獨立或軟件獨立加載的方式，部分解決了基站同時支持多標準的問題，但多標準之間無法共享基帶處理資源。在C-RAN架構中，為實現資源的有效利用，軟件無線電技術重點要實現在統一計算平臺上以動態資源混合調度的方式實現多標準的集中處理。

基站虛擬化最終的目標是形成實時數據信號處理的基帶云。一個或多個基帶云中的處理資源由一個統一的虛擬操作系統調度和分配。基帶云智能識別無線信號類型，并分配相應的處理資源，最終實現全網硬件資源的虛擬化管理。

(5)分布式服務網絡技術

分布式服務網絡技術(DSN)的設想來自于互聯網目前已經存在的內容分發網絡(CDN)，通過網絡邊緣內容存儲，減少不必要的重復內容傳送，以控制網絡的整體流量和時延。C-RAN寄希望于將分布式服務網絡技術與云化的RAN架構相結合，將無線側產生的大量移動互聯網流量移出核心網，以某種最優方案在RAN中實現經濟有效的內容傳送，達到為核心網和傳輸網智能減負的目的。

分布式服務網絡技術的實現需要網絡能夠智能識別邊緣服務中的目標應用和服務類別，并根據服務的優先級加以區別處理。

分布式服務網絡技術對網絡的智能化程度要求比較高，如何降低成本且有效管理也是目前一個比較大的問題，短期內并沒有一個明確的結論。對于C-RAN來說，分布式服務網絡將是其未來演進的一個方向，但相關理論和技術方法還需要進一步的研究。

5 主要技術挑戰

C-RAN技術愿景得到了通信業界的積極響應，并引起了廣泛的討論。與之相對應的，一些通信廠商也提出了各自解決方案，如阿朗的Light Radio，諾西的Liquid Radio，華為的云RAN，基本思路大體接近，都包含將無線模塊與基帶處理模塊相分離，基帶資源集中處理。