C-RAN

随着电信业务的蓬勃发展与用户行为的不断变化，无线接入网正面临着前所未有的挑战：大量站点导致高能耗，网络的资本支出与运维成本逐年增高；站点资源难以获取；复杂的网络环境致使无线覆盖质量不高，潮汐效应导致部分基站利用率低下……面对技术、成本、资源和安全等多个问题的困扰，一种全新的架构平台已在悄然酝酿。2010年4月，中国移动提出新一代绿色无线接入网架构C-RAN。C-RAN架构是在分布式基站基础上的进一步创新，通过基带集中处理（Centralized）、协作式无线电技术（Collaborative）以及实时云架构（Cloud），实现网络资源共享以及动态的网络负载均衡，实现无线接入网的绿色高效（Clean）并面向未来平滑演进，提供更大的带宽和更灵活的多标准运营支持。新架构提出后，中国移动旋即展开其商用部署的可行性研究，选择了几个省份同时开展C-RAN验证。其中在湖南长沙，选择了中兴通讯一起开展GSMC-RAN的试点工作。试点区域的选择，主要考虑验证C-RAN组网能力以及便于相关功能测试，因此选择在长沙岳麓山附近的高校区内（组网图见图1）。整个区域覆盖人口约4万，2G用户约2.2万。这里话务量较大，可以验证C-RAN解决密集城区高话务场景的能力。同时学生宿舍和居民住宅较多，无线覆盖环境复杂，网络指标有提升空间，可以验证C-RAN对网络KPI的提升能力。此外，高校区内存在话务潮汐现象，正好可以验证基带资源动态共享功能。测试方案确定后，仅用了26天就完成了网络部署及所有测试条目，测试100%通过。从测试结果来看，不仅证明了C-RAN创新架构极具发展潜力，同时也显示了中兴通讯GSMC-RAN解决方案的成熟性，主要表现在以下四个方面。图1长沙C-RAN试点组网图基带集中化，克服话务“潮汐”效应城市移动网络中普遍存在着按时间分布的潮汐话务现象，例如城区住宅区和城郊办公区，高校教学区和宿舍区之间。两种场景都存在话务量随着时间的变化动态起伏，呈现高峰和低谷互补现象。传统组网模式每站点基带资源与射频资源对应，每站点所配置基带资源均需根据该站话务最忙时情况进行考虑，带宽资源利用率不是很高。采用C-RAN组网模式，BBU基带资源集中配置，可实现基带资源动态调整，能够根据设定区域的话务容量和特点，进而规划基带容量和门限参数，无线基站可以按照较大的容量配置，话务可以在各站内动态调度，有效应对潮汐性业务迁徙，基带资源利用率得到提升。此次测试中，基带单元集中放置在天马山中心机房，有效节省机房空间。通过监控，数据显示在测试区域的学生公寓和教学楼之间，21:15—22:45时段话务潮汐现象明显：学生晚自习结束陆续返回学生公寓，教学楼区域话务明显下降，学生公寓话务明显上升。潮汐现象产生后，基带资源开始动态调整，教学楼站点的基带资源开始向学生公寓站点迁徙。由于两个区域动态共享基带资源，相对传统方式，基带资源节省16%，BBU减少14%的基带板配置。无线协作化，多RRU共小区改善业务体验无线电协作技术是C-RAN组网的三大关键技术之一，可以有效减少站点之间干扰，大幅提高网络频谱效率及网络效率。多RRU共小区协同技术作为无线电协作技术的典型应用之一，目前正逐步引入到商用网络部署中，其应用效果也得到了普遍认可。为了进一步验证多RRU共小区协同技术在GSMC-RAN中的应用特性，选择师大上游村站点进行了性能验证。原先天馈安装在楼顶，覆盖两个小区，其中一个小区覆盖区域植被茂盛，信号损耗大，导致原覆盖小区信号质量较差，同时基站所在宿舍楼存在室内覆盖弱区。本次C-RAN组网采用多RRU共小区方式进行改造：两个RRU分别连接两幅天线，一副天线重点覆盖小区远端，另一幅重点覆盖小区近端，同时两个RRU配置成一个小区。从路测结果来看，使用多RRU共小区技术后，上行接收获得3~7dB增益，MOS均值提升11.4%，小区间切换次数减少15.3%。这表明多RRU共小区方式有效增强了信号稳定度，提升了小区覆盖质量和切换成功率，有效改善用户体验。RRU级联环形组网，节省光纤资源，实现业务保护在C-RAN组网中，基带集中RRU拉远需要光纤互联，采用多级级联和环形组网，可以节省光纤资源，同时提供网络可靠性保障。各站点RRU通过光纤接入环采用环形组网方式接入BBU，有效节省光纤资源，同时支持环网倒换保护功能，充分保证网络安全。此次试点测试结果比较理想。首先是在18级级联情况下，测试各基站功能正常，时延补偿功能正常，业务质量符合要求。其次通过环形组网保障级联站的可靠性，任何一段光纤意外损坏或者链路中任一个RRU损坏，会自动倒换到反向链路，不影响上级或下级RRU的正常工作。C-RAN降低网络建设TCO，缩短部署周期传统建网模式中每个站点需要机房、传输、电源、监控、空调等配套资源，建设成本居高不下。采用C-RAN建网模式，站点省去对机房、电源、监控、空调等配套资源的需求，同时采用光纤直驱技术，在“零机房”的基础上再次省去对传输设备的需求。特别值得一提的是，建网中采用的中兴通讯多载波RRU，目前是业界唯一的基于多载波功放的2T4R的设备。它支持单模块跨小区配置方式，单RRU即可支持两个小区，减少配套设施，节省安装空间，安装方便，组网灵活，支持RRU环型和链型组网，功耗较传统设备降低60%。测试结果显示，相对于传统建网方式，采用C-RAN建设模式CAPEX综合节省27.1%，OPEX综合节省63.9%。简单折算一下，节省建设投资约143.5万元，节省维护费用约66.6万元。以一个10000个站点的本地网为例，建设投资可节省约20亿元，每年的维护费用可节省4亿元。后续若大规模采用C-RAN组网技术建网，运营收益更加乐观。实践证明，新一代绿色无线接入网架构C-RAN通过基带集中处理、协作式无线电技术等，实现网络资源共享以及动态的网络负载均衡，充分体现“绿色、协同、共享”理念。目前C-RAN发展还是处于一个起始阶段，许多新概念和新技术还在不断发展中，随着更多新技术的实现和应用，C-RAN架构的组网优势将更加明显。