C-RAN基礎知識 | 帶你讀《5G系統關鍵技術詳解》之七

第 2 章 5G 系統的雲無線接入網絡

2.2 使用者為中心的網絡

2.3 C-RAN基礎知識

C-RAN 的概念首先由中國移動在 2009 年的白皮書中提出。C-RAN 的基本思想來自集中化，即将傳統部署中的不同基帶單元（BBU，BaseBand Unit）集中到地理上相同的 位置。一旦 BBU 被集中到相同的位置，就可以通過高速交換網絡連接配接各個 BBU，使不 同的 BBU 通過更及時的方式互相通信，進而允許實作協作算法來提高系統性能。

簡單的集中化不支援不同實體 BBU 之間的資源共享。虛拟化将改變這種情況。 C-RAN 的終目标是實作資源雲化的功能，即集中基帶處理資源，以便根據需要對這些 資源進行管理和動态配置設定。

虛拟化是實作資源雲化的關鍵。RAN 的虛拟化旨在通過不斷發展的标準 IT 虛拟化技 術來建構 RAN，将傳統的網絡裝置類型整合到位于無線站點或中心區域的行業标準大容 量伺服器、交換機和儲存設備。這涉及可以在一系列行業标準伺服器硬體上運作的軟體 中 RAN 功能的部分實作，并且可以根據需要移動到或者被執行個體化在網絡中的各個位置， 而不需要安裝新的裝置。

5G 中 C-RAN 的挑戰

C-RAN 已經得到長期研究，衆所周知，C-RAN 的主要挑戰在于兩個方面：前傳（FH， Fronthaul）問題和雲的虛拟化。

FH 鍊路是 BBU 和 RRU 之間的鍊路。典型的 FH 接口包括通用公共無線接口（CPRI， Common Public Radio Interface）和開放式基站架構方案（OBSAI，Open Base Station Architecture Initiative）。由于 CPRI 是行業中使用廣泛的 FH 協定，除非另有說明，否 則我們将在本章中使用 CPRI 代表 FH 來描述各種問題。在中央集中的 C-RAN 中，使用 光纖将 BBU 池與遠端 RRU 連接配接。集中規模越大，則需要越多的光纖。換句話說，集中 化可能消耗大量的光纖資源，由于光纖稀缺，這對于大多數營運商而言是無法承受的。 FH 問題得到了廣泛的研究，并提出了幾個方案，包括多種壓縮技術、波分複用（WDM， Wavelength Division Multiplexing）、光傳送網（OTN，Optical Transport Network）和微波 傳輸。讀者可以在參考文獻[5, 6]中找到更多的資訊。雖然基于 WDM 的解決方案對于 4G 系統來說是可行的，但是當涉及到具有多樣化服務和需求的 5G 時，需要一個新的解決方 案。在下一節中，将介紹下一代前傳接口（NGFI，Next Generation Fronthaul Interface） 。

C-RAN 的另一個挑戰在于如何實作雲化功能。人們普遍認為，這一目标的關鍵之一 是虛拟化技術，其多年來已經成為 IT 行業資料中心一項關鍵的雲計算技術。然而，由于 無線通信的獨特特征，特别是 RAN 中的基帶處理，電信網絡中虛拟化的使用要複雜得多。 電信級通信功能通常對實時處理要求非常嚴格。對于時分雙工（TDD）LTE 系統，需要在接收到幀之後 3ms 内産生确認（ACK/NACK）并發送回使用者或基站[6]。傳統的資料中 心虛拟化技術不能滿足這一要求。是以，虛拟化技術和商業現貨（COTS，Commercial Off-the-Shelf）平台需要從 I/O 接口、虛拟機管理程式和作業系統到管理系統的各個方面 進行優化甚至定制，以滿足實時和計算密集型基帶處理。

2.4 下一代前傳接口用于5G C-RAN的FH解決方案