紧跟C-RAN前进步伐,打造大唐移动独特技术方案
C-RAN:新一代绿色无线网络架构
C-RAN是中国移动根据现网条件和技术进步的趋势,于2010年初提出的新型无线接入网构架。C-RAN是基于集中化处理(Centralized Processing),协作式无线电(Collaborative Radio)和实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)。其本质是通过实现减少基站机房数量,减少能耗,采用协作化、虚拟化技术,实现资源共享和动态调度,提高频谱效率,以达到低成本,高带宽和灵活度的运营。C-RAN的总目标是为解决移动互联网快速发展给运营商所带来的多方面挑战(能耗,建设和运维成本,频谱资源),追求未来可持续的业务和利润增长。
如今,移动运营商正面临着激烈的竞争环境,用于建设、运营、升级无线接入网的支出不断增加,而收入却未必以同样的速度增加。移动互联网业务的流量迅速上升,由于竞争的缘故,单用户的ARPU值却增长缓慢,甚至在慢慢减少,这些因素严重地削弱了移动运营商的盈利能力。为了保持持续盈利和长期增长,移动运营商必须寻找低成本地为用户提供无线业务的方法。
无线接入网(RAN)是移动运营商赖以生存的重要资产,通过无线接入网可以向用户提供7x24小时不间断、高质量的数据服务。传统的无线接入网具有以下特点:第一,每个基站连接若干固定数量的扇区天线,并覆盖小片区域,每个基站只能处理本小区收发信号;第二,系统的容量是干扰受限,各个基站独立工作已经很难增加频谱效率;第三,基站通常都是基于专有平台开发的"垂直解决方案"。这些特点带来了以下挑战:数量巨大的基站意味着高额的建设投资、站址配套、站址租赁以及维护费用,建设更多的基站意味着跟多的资本开支和运营开支。此外,现有基站的实际利用率还是很低,网络的平均负载一般来说大大低于忙时负载,而不同的基站之间不能共享处理能力,也很难提高频谱效率。最后,专有的平台意味着移动运营商需要维护多个不兼容的平台,在扩容或者升级的时候也需要更高的成本。
C-RAN 架构主要包括三个组成部分:由远端无线射频单元(RRU)和天线组成的分布式无线网络;由高带宽低延迟的光传输网络连接远端无线射频单元;由高性能通用处理器和实时虚拟技术组成的集中式基带处理池。
分布式的远端无线射频单元提供了一个高容量广覆盖的无线网络。由于这些单元灵巧轻便,便于安装维护,系统CAPEX和OPEX很低,因此可以大范围高密度地使用。高带宽低延迟的光传输网络需要将所有的基带处理单元和远端射频单元之间连接起来。
基带池由通用高性能处理器构成,通过实时虚拟技术连接在一起,集合成异常强大的处理能力来为每个虚拟基站提供所需的处理性能需求。集中式的基带处理大大减少了需要的基站站址中机房需求,并使资源聚合和大范围协作式无线收发技术成为可能。
从中国移动的进度规划来看,C-RAN的推进分为以下三个阶段:
近期目标:集中式基带池的新站型,
2010年底2011年初实现
中期目标:C-RAN多模原型机开发
预计2-3年成熟,验证通用处理器关键技术,验协作式无线电等新技术。
远期目标:基于云计算的虚拟基站
预计3-5年成熟,大规模BBU互联技术,实时虚拟化技术以及C-RAN混合组网。
集中式基带池创新解决方案
自2010年下旬以来,中国移动开始推进C-RAN集中化部署。先后在广东等地现网进行了小规模的试点。大唐移动针对C-RAN一阶段集中式BBU方向,提出了从Ir传输、环网保护、基带池以及室外电源柜的综合创新解决方案,相比之前其他厂家在广东试点的方案,更具完善性和后续演进性,对C-RAN商用部署有很高的借鉴意义。
大唐移动基于C-RAN第一阶段集中式基带池架构,提出的创新解决方案中的关键技术包括基带资源共享、环网保护方案、Ir传输方案、室外电源解决方案等。
环网保护方案
Ir接口支持环形连接业务热备份。
按照目前的Ir标准接口定义流程,无法实现链路故障后的业务热备份。从下图流程图可以看出,BBU检测到链路故障大约6~9秒,BBU/RRU清空配置大约1秒,RRU切换时钟并从另一端口接入,重新配置并回复业务大约1~2秒/级。因此,可以看出即使只有一级RRU需要业务传输方向调头也至少在8s以上,无法保持业务不掉话。
我司在不破坏Ir标准接口层一、层二定义的基础上,对流程进行了优化,以满足业务热备份的需要。主要优化点为:
利用现有的TD-SCDMA Ir标准接口层一定义,实现BBU和RRU的故障快速感知.
RRU切换端口过程中,采取了多项改进技术,实现了BBU与RRU间的"零"配置。
按照我司改进的Ir接口流程,预计保护时长小于1s,完全满足RRU链路故障,业务不中断。
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