汤怿

【摘要】 本文基于用户、基站（包括宏观和微观）、回程（包括微波和光纤）、数据中心考虑，采用多个空间点流程分析C-RAN系统的部署成本。本文先基于网络总部署成本得出平均部署单个数据中心成本公式，然后使用能通过流量需求和解码器质量定位数据中心的数据处理模型为平均部署单个数据中心成本公式提供其所需参数，最终发现C-RAN比DRAN更有成本效益。

【关键字】 无线网

一、引言

无线通信技术迅猛发展， 出现了蜂窝网络、 Ad hoc 网络、无线局域网、 无线 Mesh 网、 无线传感器网和 3G 移动通信网络等多种类型的网络，对网络的建设和使用带来了广阔的研究领域和新的技术挑战，多种类型网络融合构成的异构无线网络逐渐成为发展趋势。 异构无线网络的性能优于单一网络，有利于改善系统容量问题，降低系统设备的部署成本。如何构建异构无线网络，满足用户的数据传输需求，在提供带宽、延时等网络性能保证的同时，使网络设备的总代价最小，是网络规划和建设中的关键问题。

同时，在高速发展的移动业务和日益竞争激烈的环境下，移动运营商面临着许多方面的问题，比如，能耗的增加、建设和运维成本的不断增长、频谱资源的缺乏、业务流量的快速上涨等。为了能够解决这些问题同时又追求未来业务的可持续增长，根据已有的网络条件和各方面技术进步的趋势，在现有的无线接入网络（RAN）中融合云计算的设想，提出了面向绿色的新型无线接入网构架Cloud-Radio Access Network（C-RAN）[1]。

目前，业界对C-RAN的量化研究还集中在生产量和节能方面的提升上，对C-RAN在部署成本方面的限制方面的研究很少，而这个限制在部署C-RAN的时候却是十分重要的[2]。

鉴于此，本文通过建立计算网络部署成本的理论构架和提供处理成本信息和它对基站强度的依赖性的复杂度模型对对C-RAN分和布实现的LTE异构网络部署成本进行了比较分析，这将对发展下一代高性能、低成本接入网络具有重要意义。

二、系统架构

三、系统部署成本模型

典型的服务供应商所产生的部署成本可以被广泛的归类为设备成本、生产能力成本和基础设施成本。

1、设备成本Ci（ in $/devise）表示在i层部署设备的花费。

？ C0=0，l ayer0为用户层，C0表示供应商的花销，用户层的产品都由用户自己购买，所以供应商不用花钱。

？ C1为部署一个基站集群的设备成本，该基站集群包括一个宏基站和一个λ1m微基站。

？ C2为回程节点上的设备成本，它是C2MW和C2OF的线性组合，C2MW和C2OF分别是微波回程设备和光纤回程设备的设备成本。

2、基本容量成本

由于我们模型中所有的点处理都是固定的，为了使计算简单，将高层上的一个点的初始点定为o。则，生产能力成本为将i层的x点连接到i+1层的o点所需要的容量需求。这项成本用Ai，i+1g（‖x‖），Ai，i+1>0是能提供某一容量（或数据速率）的基础成本，g（‖x‖）是‖x‖的函数，‖x‖定义了基础费用与距离的关系，为了简单起见，并且包含所有可能的多项成本的增加速率，g（‖x‖）可以定义为幂函数形式，即g（‖x‖）=‖x‖βi，i+1，该公式中‖x‖为点0∈Φi+1和x∈Φi点的距离。βi，i+1≥0成本增长的指数基数。比如，设βi，i+1=1，Ai，i+1g（‖x‖）=Ai，i+1‖x‖则，这表明生产成本与距离成线性增长。注意到基本成产成本Ai，i+1包含很多不同的部分，比如连通成本等。

3、基础设施成本

基础设备成本被定义为确定i层的点x与i+1层的点o是的关联性的成本。它被定义为，Bi，i+1h（‖x‖），B，i+1>0在数量级上与Ai，i+1类似（定义为一个特定安装类型的基本花销）。h（‖x‖）是两点之间距离‖x‖的函数。为了计算简单，定义h（‖x‖）=‖x‖θi，i+1，θi，i+1≥0，表示随着距离的基础设施基本花销的增长速度。

4、数据处理模型

本段中的分析是将通过操作通讯基础设施所需要成本，与用多种回程处理C-RAN系统中的信息所需要的成本联系起来。这项关于成本的建模旨在研究网络部署成本上的信息处理效益。通讯基础设备跨越了多个层，由基站层和回程层所组成。另外，数据中心层也能处理所有的流入和流出传输。这项处理要求丰富的计算资源，这些计算资源决定于移动网络的参数化和操作制度。

C-RAN系统的支出主要集中在数据中心层。如果数据中心提供的计算资源太少，就会产生计算停止。在这种情况下，尽管通道质量满足要求，传输也无法被成功译码。相反，如果这个系统供应过量，它在大多数情况下都不会被充分利用，这就降低了集中化系统的经济效益。

四、计算部署成本

在一个密集的城市环境下，路径损耗大约为4，也就是说，【27】中的数据表明纤维回程的容量成本与距离之间呈线性相关，也就是说，距离越远，所需要的容量就越大，成本就越高， β1，2=1。

五、计算结果分析

上图表示部署C-RAN数据中心的部署成本要比DRAN中部署大强度的数据中心的部署成本要低。因此，C-RAN使得集中化资源的利用更充分。

B、总成本与α之间的关系

图3说明观察到当C-RAN基站设备成本与DRAN基站设备成本接近时，部署成本会增加。

C、部署成本与用户强度λ0之间 的关系

D、表示部署成本与p的关系

图5表示当微波回程和纤维回程都存在（0

六、结论

本文分析了基于C-RAN的异构网络和分布实现的LTE异构网络的成本效益。本文设计了一个能够计算网络部署成本的理论构架和提供处理成本信息和它对基站强度的依赖性的复杂度模型。基于此，再辅以其他一些基础成本，最终计算、分析、比较分散式异构LTE网络与基于C-RAN异构网络的部署成本。最终得出如下结论：1、基于C-RAN的异构网络的成本要比标准的LTE部署成本低，具有更高的成本效益；2、运用混合回程技术的部署方案要比用单一回程部署的方案更具有经济效益3、微基站围绕宏基站的分布范围对C-RAN网络的部署成本影响很大。

参 考 文 献

[1] 唐雄燕，周光涛.面向云服务的宽面向云服务的的弹性泛在宽带网.宽带通信与物联网前沿技术研讨会论文集，2013，9.

[2] C-RAN无线接入网绿色演进白皮书.中国移动通信研究院，北京，2010，3.