李家兴 石兵 向娇

摘 要：本文首先对C-RAN技术发展由来进行概述，然后分析其架构、特点以及实现C-RAN所需的关键技术，最后分析了C-RAN技术在5G网络技术中应用。

关键词：C-RAN；5G网络 架构；关键技术

1 C-RAN 概述

在高速发展的移动业务和日益增长的移动用户需求的背景下，移动运营商面对着来自多方面的挑戰。无线网络的总成本包含建设费用和运营费用，为了满足用户的流量需求同时提供更好的通信服务，无线网络运营商会增加部署基站的数量，而随着基站部署数量的增加，无线网络的总成本也会相应增加，为了在达到用户期望的数据速率服务的同时又支付更少的钱，未来的无线网络需要一个新的架构来优化成本消耗。无线网络的负载随着用户的移动会发生如同潮汐般的变化，用户空闲时基站仍处于开启状态就会消耗大量的能量，为了平衡基站在忙碌和空闲时期的处理能力，未来的无线网络需要有效动态分配基站的处理能力，提高利用率。在这样的背景下，中国移动提出了一种新的无线接入网架构——云无线接入网络（Cloud Radio Access Network，C-RAN），将云计算技术运用到无线接入网中，快速而灵活的访问共享池动态配置的资源。为运营商提供一个低成本高性能的绿色网络架构。

2 C-RAN的架构

在传统1G，2G网络架构的部署中，无线电和基带处理功能集成在基站内部，天线模块通常位于无线电模块附近，用于连接它们的同轴电缆产生高损耗；在3G网络部署中，基站分为无线电单元（RRH/RRU）和基带信号处理单元（BBU/DU）。

在C-RAN中，为了优化负载较重和负载较轻的基站之间的BBU利用率，BBU被集中到一个称为BBU / DU Pool / Hotel的实体中。BBU Pool在单元站点之间共享并被虚拟化，如上图所示。BBU Pool是一个虚拟化集群，可以包含通用处理器以执行基带（PHY / MAC）处理。X2接口采用新形式，通常称为X2 +组织集群间通信。

3 C-RAN的特点

（1）集中部署。将BBU进行集中部署，能够有效减少能量的损耗问题，于此同时进行集中部署可以便于运营商进行管理从而降低相应的运营成本。（2）协作无线电。通过无线电的协作处理能够降低网络架构的复杂度，通过协作处理的方式可以进一步提高系统的增益。协作处理的范围不应该太广，应尽量控制在几个小区簇的情况下进行协作处理，这样一方面可以降低复杂度，一方面可以提高系统的处理性能。（3）实时云架构。将资源通过相应的虚拟化技术分成虚拟资源，资源虚拟化可以一方面可以提高资源的利用率，一方面也可以实现资源的共享。（4）清洁系统。通过采取相应的技术手段实现C-RAN架构与传统架构相比具有低成本、低延迟和高容量的优点。

4 关键技术

为了解决有效解决C-RAN问题，需要一系列关键技术进行支撑，关键技术需要解决RRU和BBU之间的连接、信号的协作处理、基带处理池的互连以及基站如何虚拟化等问题。

（1）低成本光网络传输技术。传统方式下通过同轴电缆进行BBU与RRU之间的连接，这种方式导致信号在传播过程中的损耗非常大，无法保证信号质量。目前常通过光纤部署的方式解决该问题，即RRU和BBU之间的连接运用光纤进行有效连接，可以在很大程度上减小信号在传播过程中的损耗，从而减小光路传输的成本。（2）无线信号协同处理技术。通过无线信号之间的协同处理可以有效减小蜂窝系统所产生的小区间干扰，从而有效提高系统的频谱资源。为保证多点协作技术所设计的系统有一个良好的性能，需要考虑算法来平衡系统所对应的增益以及调度复杂度等，在目前的研究中多点协作信号处理仍旧是一个热点问题。（3）基带处理池互连技术。为了解决潮汐现象，将更多的资源进行利用，可以将众多的基带处理池进行互联，从而提高利用率。对于集中式基带互联技术而言需要建立一个高容量和低时延的交换矩阵，具体的交换池构建方法仍旧需要进步一步的考虑，不断优化交换矩阵才能够提高基带池之间互联的效率。一方面需要考虑技术的先进性，另一方面也要考虑由于技术的提升所带来的成本增长，为降低技术成本目前可以使用光纤分布的方法将众多的处理池进行互联，从而构建一个更大的基带池。（4）基站虚拟化技术。基带虚拟技术基于高性能，低功耗计算平台和软件无线电技术。采用虚拟化技术将基站的物理资源虚拟成基带处理池中的抽象资源，虚拟技术的处理可以让更多的资源得到利用。网络可以根据实时的负荷情况将基带资源动态分配给相应的小区以满足资源需求。

5 5G网络中的运用

最底层的终端可以直接通过D2D进行通信，也可以通过上行链路发送信号到基站RRU，然后通过相应的网关向上传输至BBU池进行处理，通过BBU处理之后可以继续向后台云服务器进行访问，从而将终端所需的服务映射到相应的后台服务器中进行处理，进而每个终端都可以得到自己所需的业务，具体过程如图2所示：

参考文献：

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