C-RAN带来无线移动通信的新机遇和挑战

4 C-RAN的关键技术

C-RAN由技术概念到实现，需要实现如下关键技术：

(1)低成本的光网络传输技术

在BBU和RRU之间传输的为高速的基带数字信号，基带数字信号的传输带宽要求主要由无线系统带宽、天线配置、信号采样速率决定。目前，TD-SCDMA单载波宏小区所需要的四倍采样速率下的基带数字信号传输带宽约为330Mbit/s，为Iub接口带宽的33~150倍。而20MHz的LTE系统，8×8 MIMO配置下的基带信号速率接近惊人的10Gbit/s。除此以外，工程上还必须考虑RRU的级联问题，级联级数越多，传输带宽将成倍增加。

基带数字信号传输还有较严格的传输延时、抖动和测量方面的要求。通常用户平面的数据往返时间不能超过5μs。时延校准方面，每条链路或多跳连接的往返时延测量精度应满足±16.276ns。

可靠性方面，为确保任一光纤单点故障条件下整个系统仍能工作，BBU与RRU之间的传输链路应采用光纤环网保住，通过不同管道的主、备光纤，实现链路的实时备份。

C-RAN要实现低成本的光网络传输技术，因此BBU和RRU之间CPRI/Ir/OBRI接口的高速光模块的实现方案将成为影响这个系统经济性的重要环节。当前可行的部署方案有光纤直驱模式、WDM传输模式和基于UniPon的传输模式三种(见表1)。

表1 低成本光网络传输的三种可行方案

(2)基带池互联技术

集中化基带池互联技术需要建立一个高容量、低延迟的交换矩阵。如何实现交换矩阵中各BBU间的互联是基带池互联技术需要解决的首要问题。另一方面，还应控制技术实现的成本。目前有一种思路是采用分布式的光网络，将BBU合并成一个较大的基带池。

基带池互联技术还需要开发专用的系统协议支持多个BBU资源间的高速、低延迟调度、互通，实现业务负载的动态均衡。

(3)协作式无线信号处理技术

无线信号协作处理技术可以有效抑制蜂窝系统的小区间干扰，提高系统的频谱效率。目前，多点协作技术在学术界已进行了较为广泛的研究。多点协作算法需要在系统增益、回传链路的容量需求和调度复杂度之间做平衡。

在该技术研究中目前主要考虑两种方式：联合接收/发送，协作式调度/协作式波束赋形(见表2)。

表2 协作式无线信号处理技术

无线信号协作处理技术目前距离实际使用仍有一定差距，一些重要技术问题目前仍在3GPP中进行研究和讨论。要实现无线信号协作处理技术的实际运用，还要解决如下问题：

●如何实现高效的联合处理机制。

●下行链路信道状态信息的反馈机制。

●多小区用户配对和联合调度。

●多小区协作式无线资源和功率分配算法。

(4)基站虚拟化技术

基站虚拟化技术的基础是高性能、低功耗的计算平台和软件无线电技术。在网络的视角中，基站不再是一个个独立的物理实体，而是基带池中某一段或几段抽象的处理资源。网络根据实际的业务负载，动态地将基带池的某一部分资源分配给对应的小区。

计算平台实现方面主要有两种思路：信号处理器(DSP)方案和通用处理器(GPP)方案。

DSP方案是目前电信领域广泛使用的技术方案，特别是SoC架构的DSP出现以后，有效提高了基站基带单板的处理能力。厂家围绕DSP平台开发了大量的实时操作系统并已成熟应用，具备进一步开发基站虚拟化的基础。DSP主要问题在于后向兼容性差，更换新型硬件后，原有软件不能直接应用，影响系统未来的平滑升级换代。由于缺乏统一的标准，不同厂家DSP平台和实时操作系统的兼容性不佳。

传统的GPP在性能、功耗等方面比DSP表现要差，但近几年GPP在处理能力和功耗方面进展很快。多核、SIMD、大容量片内缓存、低延迟片外存储等技术的应用，使得GPP逐渐具备实时处理基带数字信号的能力。C-RAN技术考虑GPP的一个重要原因是，GPP具有良好的后向兼容性。GPP平台上有多种统一、开放的操作系统，可以充分保证平台的兼容性。GPP进行无线信号处理目前还处于起步阶段，操作系统还需要按照实时基带信号处理的要求进行修改和完善。

现有的多标准基站(MSR)的解决方案主要采用基带板硬件独立或软件独立加载的方式，部分解决了基站同时支持多标准的问题，但多标准之间无法共享基带处理资源。在C-RAN架构中，为实现资源的有效利用，软件无线电技术重点要实现在统一计算平台上以动态资源混合调度的方式实现多标准的集中处理。

基站虚拟化最终的目标是形成实时数据信号处理的基带云。一个或多个基带云中的处理资源由一个统一的虚拟操作系统调度和分配。基带云智能识别无线信号类型，并分配相应的处理资源，最终实现全网硬件资源的虚拟化管理。

(5)分布式服务网络技术

分布式服务网络技术(DSN)的设想来自于互联网目前已经存在的内容分发网络(CDN)，通过网络边缘内容存储，减少不必要的重复内容传送，以控制网络的整体流量和时延。C-RAN寄希望于将分布式服务网络技术与云化的RAN架构相结合，将无线侧产生的大量移动互联网流量移出核心网，以某种最优方案在RAN中实现经济有效的内容传送，达到为核心网和传输网智能减负的目的。

分布式服务网络技术的实现需要网络能够智能识别边缘服务中的目标应用和服务类别，并根据服务的优先级加以区别处理。

分布式服务网络技术对网络的智能化程度要求比较高，如何降低成本且有效管理也是目前一个比较大的问题，短期内并没有一个明确的结论。对于C-RAN来说，分布式服务网络将是其未来演进的一个方向，但相关理论和技术方法还需要进一步的研究。

5 主要技术挑战

C-RAN技术愿景得到了通信业界的积极响应，并引起了广泛的讨论。与之相对应的，一些通信厂商也提出了各自解决方案，如阿朗的Light Radio，诺西的Liquid Radio，华为的云RAN，基本思路大体接近，都包含将无线模块与基带处理模块相分离，基带资源集中处理。