云時(shí)代與基站的碰撞

中興通訊股份有限公司 | 安小龍中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司陜西省分公司運(yùn)行維護(hù)部 | 謝尚濤

云時(shí)代與基站的碰撞

中興通訊股份有限公司 | 安小龍中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司陜西省分公司運(yùn)行維護(hù)部 | 謝尚濤

普通基站是在基站中處理信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，而云基站則是將信號(hào)全部傳輸?shù)皆朴?jì)算中心，統(tǒng)一進(jìn)行計(jì)算處理，這樣可以節(jié)省各地分基站的能耗和費(fèi)用，同時(shí)又可以最大化利用計(jì)算能力。

隨著網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)正在加快與IT技術(shù)的融合，在這個(gè)趨勢(shì)下，越來越多的創(chuàng)新技術(shù)開始涌現(xiàn)。當(dāng)云計(jì)算與移動(dòng)基站碰撞到一起時(shí)，誕生了一個(gè)全新的事物——云基站。

與傳統(tǒng)基站相比，云基站最大的特點(diǎn)就是“云”。普通基站是在基站中處理信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，而云基站則是將信號(hào)全部傳輸?shù)皆朴?jì)算中心，統(tǒng)一進(jìn)行計(jì)算處理，這樣可以節(jié)省各地分基站的能耗和費(fèi)用，同時(shí)又可以最大化利用計(jì)算能力。雖然云基站還是一個(gè)全新的理念，關(guān)于云基站的定義還沒有統(tǒng)一的定論，但是業(yè)界對(duì)此的探索卻已經(jīng)展開。那么，基站如何引入云計(jì)算技術(shù)，“云”的基站又將會(huì)給我們帶來什么？

引入云基站的原因

隨著3G業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，運(yùn)營商不得不面對(duì)數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長，基站容量不夠的問題逐漸凸出，為了緩解流量激增給網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)帶來的挑戰(zhàn)，很多運(yùn)營商不得不選擇網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，需要增加新的基站以提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量。但是網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容并不是一種真正可持續(xù)的有效方法。一方面，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容就意味著成本的大量增加，在數(shù)據(jù)流量增量而不增收的情況下，這無疑將有礙于運(yùn)營商的運(yùn)營；另一方面，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容所帶來的基站數(shù)量的增加，不僅將增加網(wǎng)絡(luò)干擾，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，同時(shí)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本也將持續(xù)上升，而新建基站的站址成本支出更是不容小覷，另外先前已建的基站的數(shù)量非常龐大，如果想要在這個(gè)基礎(chǔ)上為3G以及4G網(wǎng)絡(luò)開發(fā)出更多的站址資源，難度是可想而知的。那么，如何能夠盡量減少新站址的使用就成為需要重點(diǎn)考慮的問題。

傳統(tǒng)建站模式還涉及機(jī)房、鐵塔建設(shè)周期長等問題，并且在建設(shè)過程中，目標(biāo)大于受阻，導(dǎo)致部分已施工的投資無法收回。一直以來，基站都是通信網(wǎng)絡(luò)中的耗能大頭，要想實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能降耗，就不能不考慮基站的節(jié)能減排。因此，運(yùn)營商需要突破傳統(tǒng)建站模式，尋求一種投資少、建設(shè)快、易運(yùn)營的新建站模式，給業(yè)務(wù)發(fā)展提供有力支撐，提升用戶滿意度。

云基站的出現(xiàn)，標(biāo)志著通信基站技術(shù)正在走向一個(gè)全新的云時(shí)代。融入了云理念的云基站，不僅能夠大幅提升資源利用率，增強(qiáng)系統(tǒng)的處理能力，而且還能幫助運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)降低成本和節(jié)能減排等多種效益，更好地應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和業(yè)務(wù)發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)。

圖 C-RAN云基站架構(gòu)示意圖

云基站技術(shù)構(gòu)想

隨著分布式基站系統(tǒng)RRU（射頻單元）+BBU（基帶單元）解決方案的廣泛應(yīng)用，基帶池、云基站應(yīng)用技術(shù)的興起，使低成本快速建站成為可能。中國移動(dòng)提出的新一代無線接入網(wǎng)架構(gòu)（C-RAN），C-R A N是基于集中化處理（Centralized Processing）、協(xié)作式無線電（Collaborative Radio）和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架（Real-time Cloud Infrastructure）的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架（Clean system），根據(jù)C-RAN的構(gòu)想，將在實(shí)現(xiàn)基站基帶處理單元集中射頻拉遠(yuǎn)的基礎(chǔ)上，引入云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)易于擴(kuò)展和聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算處理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)資源的虛擬化和超強(qiáng)的動(dòng)態(tài)分配能力。C-RAN架構(gòu)就是將通信基站的基帶處理單元BBU與射頻單元RRU分開部署，通過將多個(gè)BBU集中組合可形成基帶池，基帶池之間還可以通過光纖連接組成一個(gè)云基站基帶處理群，并利用自動(dòng)計(jì)算，選出一個(gè)負(fù)荷繁忙的基站，將基帶部分的處理通過物理連接直傳到負(fù)荷較小的基站處理，并通過這個(gè)基站的傳輸路由與核心側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，共同分擔(dān)、均衡云基站處理能力。

可將若干個(gè)BBU集中到一個(gè)中心機(jī)房，實(shí)現(xiàn)資源的共享和設(shè)備的集中維護(hù)，射頻單元RRU則以多種靈活方式部署在各個(gè)站點(diǎn)，通過光纖資源鏈接到BBU，實(shí)現(xiàn)資源的虛擬化和超強(qiáng)的動(dòng)態(tài)分配，RRU可以直接在抱桿上面安裝，不僅能夠減少基站數(shù)量，甚至有可能實(shí)現(xiàn)“零”機(jī)房。機(jī)房數(shù)量的減少不僅能夠使得站址匱乏的難題迎刃而解，并且還能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本，一方面，機(jī)房數(shù)量的減少能夠直接減少運(yùn)營商機(jī)房的租賃費(fèi)用；另一方面，機(jī)房數(shù)量的減少也能在很大程度上幫助運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排減少能耗。目前，通信網(wǎng)絡(luò)60%以上的電能消耗來自于機(jī)房，如果機(jī)房數(shù)量的增長能夠得到控制，那么，運(yùn)營商的節(jié)能減排也就更容易實(shí)現(xiàn)。

云基站采用協(xié)作化、虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源共享和動(dòng)態(tài)調(diào)度，提高頻譜效率，以達(dá)到低成本、高帶寬和靈活運(yùn)營。正是因?yàn)槠渌邆涞闹T多優(yōu)勢(shì)，云基站已經(jīng)成為運(yùn)營商以及設(shè)備商的推進(jìn)重點(diǎn)。與此同時(shí)，業(yè)界部分主流廠商也在配合運(yùn)營商進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)和測(cè)試，有的廠商已經(jīng)推出比較成熟的云基站解決方案。

云基站面臨的挑戰(zhàn)

目前，云基站還是一個(gè)年輕事物，不僅業(yè)界就云基站的概念沒有統(tǒng)一的定論，而且云基站的技術(shù)也還不夠成熟，面臨很多挑戰(zhàn)。

首先，在云基站的構(gòu)架下，為了能夠保證移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，基帶池和遠(yuǎn)端的無線射頻單元之間的無線信號(hào)傳輸必須滿足高帶寬、低延時(shí)等要求，同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的考慮，這一無線信號(hào)光傳輸網(wǎng)絡(luò)還必須具有低成本的特性。

其次，云基站最為突出的優(yōu)勢(shì)就是能夠?qū)崿F(xiàn)資源的共享和動(dòng)態(tài)分配，而要實(shí)現(xiàn)這些的前提就是需要將大量的無線信號(hào)連接到中央處理平臺(tái)集中處理，這就要求平臺(tái)是個(gè)大容量平臺(tái)，同時(shí)，還對(duì)如何實(shí)現(xiàn)這一處理平臺(tái)的有效控制和實(shí)時(shí)管理提出了挑戰(zhàn)。

再次，虛擬化是云計(jì)算中的重要技術(shù)，在云基站架構(gòu)中，如何利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的有效利用和分配，是非常關(guān)鍵并且有待探索的。

雖然云基站理念的出現(xiàn)標(biāo)志著通信基站技術(shù)正在走向全新的云時(shí)代，為我們描繪了下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的美好未來，但是，從目前已經(jīng)推出的云基站產(chǎn)品以及解決方案上看，云基站仍然處在發(fā)展的初級(jí)階段，還有更多的未知需要運(yùn)營商、設(shè)備商乃至整個(gè)業(yè)界去發(fā)掘和探索。在這個(gè)創(chuàng)新的理念下，我們已經(jīng)能夠看到未來移動(dòng)通信產(chǎn)品的發(fā)展方向，相信在云技術(shù)的支撐下，通信資源將像水和電一樣，成為我們自由取用的社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施。