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【摘要】C-RAN构架通过基带集中处理（Centralized）、协作式无线电技术（Collaborative）和实时云计算（Cloud），有效实现无线接入网的绿色高效（Clean）并面向未来平滑演进，C-RAN构架成为未来LTE制式规模商用的必然选择，也成为无线接入网构架发展趋势。文章介绍了C-RAN的技术特点，并对其承载方式进行了论述。
【关键词】C-RAN；TCO；CPRI；白光直驱；彩光直驱；OTN
当前各个移动运营商面临着激烈的竞争，随着移动互联网、物联网蓬勃发展，无线网络中的数据流量迅速上升，能源消耗问题也变得日益严重，同时潮汐效应导致基站利用率低下。传统架构的无线接入网在移动互联网时代面临着降低成本、提高性能和节能减排的挑战，必须考虑引入新的无线接入网络构架以满足低成本、高容量、低能耗、易运营的要求。
基于集中式基带处理池、由远端无线射频单元和天线组成的协作式无线网络和基于开放式平台的实时云型基础设备的无线接入网（C-RAN）在此背景下应运而生！
1. C-RAN的技术特点
1.1形成有序的扁平化结构。
（1）LTE时代将是用户海量数据业务和随心所欲接入信息网络的时代，而LTE的无线特性令其必须采用微小区进行覆盖，成功的在寸土寸金的价值区域建设LTE的无缝覆盖，首先要寻找的是一种成熟的、脱离机房的建站方式。扁平化的架构组网方式由此而生，成为4G的关键技术之一。
（2）C-RAN采用BBU集中建设，RRU分散布点的方式，使得站点最大程度脱离机房需求，并大幅收敛指向承载网的接口。BBU集中式建网直接接入汇聚层，优化传输网络结构，这种扁平化的传输架构适应后续LTE演进需求，如图1所示。 从这张图中，可以看出在C-RAN架构中，RRU通过光纤连接到BBU池中。RRU与BBU之间的距离可以达到几公里甚至几十公里。
（3）相比传统架构，C-RAN网络架构的实现让网络变得清晰明了，形成一种有序的扁平化结构。
1.2C-RAN协同技术提升网络质量。
（1）住宅小区、城中村、工业园区、学校等是弱覆盖典型区域，同时，这些区域存在新建站点困难的现实问题。
（2）采用C-RAN多RRU共小区技术，利旧原有宏站站址，在不改变原小区逻辑结构、站型、切换、邻区参数和机顶功率等前提下，以小区为规划单位增加合并小区（包括RRU和天线），对弱覆盖目标区域进行“赋型”覆盖，所增加的小区，通过合理的规划和功率控制，实现精细的覆盖和均衡的话务，同时，多RRU共小区技术的应用，可以减少切换次数，提升网络质量。
1.3动态资源调配提升无线资源利用率。
（1）城市移动网络中普遍存在着按时间分布的潮汐话务现象，例如城区住宅区和城郊办公区，高校教学区和宿舍区之间，两种场景都存在话务量随着时间的变化动态起伏，呈现高峰和低谷互补现象。
（2）传统组网模式每站点基带资源与射频资源对应，每站点所配置基带资源均需根据该站话务最忙时情况进行考虑。因此，随着话务量的起伏变化，每站点所配置的基带资源无法一直得到充分的利用。
（3）采用C-RAN组网模式，BBU基带资源集中配置，C-RAN基带资源动态调整能够根据设定区域的话务容量和特点，进而规划基带容量和门限参数，无线基站可以按照较大的容量配置，话务就可以在各站内动态调度，网络能够有效应对潮汐性业务迁徙，基带资源利用率得到有效提升，同时也能降低话务拥塞等网络问题。
1.4C-RAN网络架构节省建网TCO。
C-RAN架构建网方案，采用基带资源BBU集中放置，RRU通过级联拉远的建设方案，可以大大减少机房和相关铁塔、电源等配套设备的数量，从而很大程度的节约建设成本，包括CAPEX（主设备、传输、电源、机房、铁塔、市电引入、工程费等）和OPEX（电费、物业租金、维护费用等）。
2. C-RAN的承载方式
（1）C-RAN架构方案需要将基带资源BBU集中放置，但是集中化最大的挑战就是RRU与BBU之间的接口，数据量太大。CPRI规定的接口带宽中，GSM主要采用1228.8Mbit/s接口，3G主要采用2457.6/6144.0Mbit/s 接口，LTE主要采用4915.2/9830.4Mbit/s接口。可见现有的2G/3G向LTE演进中，CPRI的带宽也逐步增加，远远超过现有的接入层622M MSTP和GE/10GE PTN环的带宽。如何实现低成本、高性能的无线信号光传输网络是亟需解决的问题。
（2）目前业界可知的C-RAN的传输承载方式主要有白光直驱、彩光直驱、OTN承载等3种。接下来对上述3种承载方式进行论述。
2.1白光直驱承载方式。
BBU和RRU之间通过光纤点到点连接，也可利用光纤把BBU的CPRI接口串联连接多个RRU，BBU和RRU采用普通白光模块。支持环形、链形网络拓扑，不支持环带链结构。每个RRU级联组独占一对纤芯，光纤纤芯需求量=2×RRU数量/RRU级联级数；光纤需求随着站点数线性增加，占用纤芯较多。采用光纤直驱方案，无需传输设备或现网的改造即可简单、快速部署。适合于光纤资源丰富的地区或者小规模的C-RAN组网，目前RRU级联能力为18级。
2.2彩光直驱承载方式。
（1）彩光直驱利用WDM技术，在BBU和RRU上分别采用带波长的彩光（WDM）模块，即通过在BBU池配置光合分波器OMD，RRU节点配置光分插复用器OAD来实现；采用CWDM技术最大可支持18个波长，采用DWDM技术最大可支持80个波长。
（2）彩光直驱方案，每个BBU-RRU波长连接在物理上是点对点的连接，因此功率预算是彩光直驱需要考虑的关键问题。具体的计算原则为：本地上下路OAD插损+其他节点OAD直通插损+OMD插损+活接头+线路损耗+工程余量<光模块功率预算（发光功率-接收灵敏度）。彩光直驱的组网限制条件为传输距离和基站数量，适用于基站数量较少且光缆距离较短的环形拓扑、链形拓扑；不支持环带链拓扑。每个无源波分系统独占一对纤芯，光纤纤芯需求量=2×RRU数量/RRU级联级数/波长数，相比白纤直驱，降低了对光纤、管道资源的需求。 （3）在LTE阶段，每个站点需要3个10G波长，CWDM彩光直驱可支持4站点20Km应用，如果采用DWDM+光放大器技术，完全可以支持6站点40Km的应用。
2.3OTN承载方式。
（1）OTN是采用WDM技术的综合承载设备，在C-RAN承载方案中，把CPRI作为其承载的业务类型之一，CPRI over OTN的各种映射方案在ITU-T G.709标准中已有规定，考虑到CPRI的抖动和延时性能要求较高，通过合理的设计，完全能够满足CPRI承载的需求。
（2）BBU到RRU以OTN设备传输，BBU和RRU采用普通光模块，传输链路需要OTU（波长转换单元）和复用解复用设备。这种承载方式适用于光纤资源紧张或者传输距离长的场景，支持环形拓扑、链形拓扑，环带链等多种拓扑，每个波分系统独占一对纤芯，光纤纤芯需求量=2×RRU数量/RRU级联级数/子波复用数/波长数。
（3）采用OTN承载，虽然增加了OTN传输设备成本，但对光纤需求极大降低，适合大规模C-RAN组网。同时OTN除了可以承载C-RAN外，还可以对已有的SDH/MSTP/PTN传输、PON/以太网等裸纤业务实现综合承载，同时OTN承载具备完善的保护、OAM和故障诊断能力。
（4）无论采用以上哪种解决方案，均可以利用BBU-RRU之间的环网保护。光纤资源丰富的地方，可采用白光直驱的方式；光纤资源不丰富的地方，综合考虑其他业务，优先采用OTN承载的方式。相对而言，OTN设备承载方式无论从界面清晰度、完善的OAM、支持大颗粒业务、传输距离和平滑演进等各方面均拥有明显优势，但同时也是成本较高的一种解决方案，不过从目前来看OTN设备的成本水平在用于C-RAN规模建设时将会有较大的下降空间。
3. 结束语
C-RAN 架构是对传统RAN架构的一次深度变革，目前的C-RAN还处于初级阶段，实现了基于光传输网络的分布式BBU+RRU基站的架构设计。C-RAN的承载方案首要的是以合理的成本代价，解决C-RAN的光纤消耗问题，使C-RAN的规模建设成为可能，相应的传输网络应结合现有资源合理部署、积极应对，为C-RAN的大规模商用提供平台。
参考文献
[1]余征然.面向C-RAN的传输承载方式的探讨.邮电设计技术.2012年.
[文章编号]1006-7619（2013）08-13-759
【关键词】C-RAN；TCO；CPRI；白光直驱；彩光直驱；OTN
当前各个移动运营商面临着激烈的竞争，随着移动互联网、物联网蓬勃发展，无线网络中的数据流量迅速上升，能源消耗问题也变得日益严重，同时潮汐效应导致基站利用率低下。传统架构的无线接入网在移动互联网时代面临着降低成本、提高性能和节能减排的挑战，必须考虑引入新的无线接入网络构架以满足低成本、高容量、低能耗、易运营的要求。
基于集中式基带处理池、由远端无线射频单元和天线组成的协作式无线网络和基于开放式平台的实时云型基础设备的无线接入网（C-RAN）在此背景下应运而生！
1. C-RAN的技术特点
1.1形成有序的扁平化结构。
（1）LTE时代将是用户海量数据业务和随心所欲接入信息网络的时代，而LTE的无线特性令其必须采用微小区进行覆盖，成功的在寸土寸金的价值区域建设LTE的无缝覆盖，首先要寻找的是一种成熟的、脱离机房的建站方式。扁平化的架构组网方式由此而生，成为4G的关键技术之一。
（2）C-RAN采用BBU集中建设，RRU分散布点的方式，使得站点最大程度脱离机房需求，并大幅收敛指向承载网的接口。BBU集中式建网直接接入汇聚层，优化传输网络结构，这种扁平化的传输架构适应后续LTE演进需求，如图1所示。 从这张图中，可以看出在C-RAN架构中，RRU通过光纤连接到BBU池中。RRU与BBU之间的距离可以达到几公里甚至几十公里。
（3）相比传统架构，C-RAN网络架构的实现让网络变得清晰明了，形成一种有序的扁平化结构。
1.2C-RAN协同技术提升网络质量。
（1）住宅小区、城中村、工业园区、学校等是弱覆盖典型区域，同时，这些区域存在新建站点困难的现实问题。
（2）采用C-RAN多RRU共小区技术，利旧原有宏站站址，在不改变原小区逻辑结构、站型、切换、邻区参数和机顶功率等前提下，以小区为规划单位增加合并小区（包括RRU和天线），对弱覆盖目标区域进行“赋型”覆盖，所增加的小区，通过合理的规划和功率控制，实现精细的覆盖和均衡的话务，同时，多RRU共小区技术的应用，可以减少切换次数，提升网络质量。
1.3动态资源调配提升无线资源利用率。
（1）城市移动网络中普遍存在着按时间分布的潮汐话务现象，例如城区住宅区和城郊办公区，高校教学区和宿舍区之间，两种场景都存在话务量随着时间的变化动态起伏，呈现高峰和低谷互补现象。
（2）传统组网模式每站点基带资源与射频资源对应，每站点所配置基带资源均需根据该站话务最忙时情况进行考虑。因此，随着话务量的起伏变化，每站点所配置的基带资源无法一直得到充分的利用。
（3）采用C-RAN组网模式，BBU基带资源集中配置，C-RAN基带资源动态调整能够根据设定区域的话务容量和特点，进而规划基带容量和门限参数，无线基站可以按照较大的容量配置，话务就可以在各站内动态调度，网络能够有效应对潮汐性业务迁徙，基带资源利用率得到有效提升，同时也能降低话务拥塞等网络问题。
1.4C-RAN网络架构节省建网TCO。
C-RAN架构建网方案，采用基带资源BBU集中放置，RRU通过级联拉远的建设方案，可以大大减少机房和相关铁塔、电源等配套设备的数量，从而很大程度的节约建设成本，包括CAPEX（主设备、传输、电源、机房、铁塔、市电引入、工程费等）和OPEX（电费、物业租金、维护费用等）。
2. C-RAN的承载方式
（1）C-RAN架构方案需要将基带资源BBU集中放置，但是集中化最大的挑战就是RRU与BBU之间的接口，数据量太大。CPRI规定的接口带宽中，GSM主要采用1228.8Mbit/s接口，3G主要采用2457.6/6144.0Mbit/s 接口，LTE主要采用4915.2/9830.4Mbit/s接口。可见现有的2G/3G向LTE演进中，CPRI的带宽也逐步增加，远远超过现有的接入层622M MSTP和GE/10GE PTN环的带宽。如何实现低成本、高性能的无线信号光传输网络是亟需解决的问题。
（2）目前业界可知的C-RAN的传输承载方式主要有白光直驱、彩光直驱、OTN承载等3种。接下来对上述3种承载方式进行论述。
2.1白光直驱承载方式。
BBU和RRU之间通过光纤点到点连接，也可利用光纤把BBU的CPRI接口串联连接多个RRU，BBU和RRU采用普通白光模块。支持环形、链形网络拓扑，不支持环带链结构。每个RRU级联组独占一对纤芯，光纤纤芯需求量=2×RRU数量/RRU级联级数；光纤需求随着站点数线性增加，占用纤芯较多。采用光纤直驱方案，无需传输设备或现网的改造即可简单、快速部署。适合于光纤资源丰富的地区或者小规模的C-RAN组网，目前RRU级联能力为18级。
2.2彩光直驱承载方式。
（1）彩光直驱利用WDM技术，在BBU和RRU上分别采用带波长的彩光（WDM）模块，即通过在BBU池配置光合分波器OMD，RRU节点配置光分插复用器OAD来实现；采用CWDM技术最大可支持18个波长，采用DWDM技术最大可支持80个波长。
（2）彩光直驱方案，每个BBU-RRU波长连接在物理上是点对点的连接，因此功率预算是彩光直驱需要考虑的关键问题。具体的计算原则为：本地上下路OAD插损+其他节点OAD直通插损+OMD插损+活接头+线路损耗+工程余量<光模块功率预算（发光功率-接收灵敏度）。彩光直驱的组网限制条件为传输距离和基站数量，适用于基站数量较少且光缆距离较短的环形拓扑、链形拓扑；不支持环带链拓扑。每个无源波分系统独占一对纤芯，光纤纤芯需求量=2×RRU数量/RRU级联级数/波长数，相比白纤直驱，降低了对光纤、管道资源的需求。 （3）在LTE阶段，每个站点需要3个10G波长，CWDM彩光直驱可支持4站点20Km应用，如果采用DWDM+光放大器技术，完全可以支持6站点40Km的应用。
2.3OTN承载方式。
（1）OTN是采用WDM技术的综合承载设备，在C-RAN承载方案中，把CPRI作为其承载的业务类型之一，CPRI over OTN的各种映射方案在ITU-T G.709标准中已有规定，考虑到CPRI的抖动和延时性能要求较高，通过合理的设计，完全能够满足CPRI承载的需求。
（2）BBU到RRU以OTN设备传输，BBU和RRU采用普通光模块，传输链路需要OTU（波长转换单元）和复用解复用设备。这种承载方式适用于光纤资源紧张或者传输距离长的场景，支持环形拓扑、链形拓扑，环带链等多种拓扑，每个波分系统独占一对纤芯，光纤纤芯需求量=2×RRU数量/RRU级联级数/子波复用数/波长数。
（3）采用OTN承载，虽然增加了OTN传输设备成本，但对光纤需求极大降低，适合大规模C-RAN组网。同时OTN除了可以承载C-RAN外，还可以对已有的SDH/MSTP/PTN传输、PON/以太网等裸纤业务实现综合承载，同时OTN承载具备完善的保护、OAM和故障诊断能力。
（4）无论采用以上哪种解决方案，均可以利用BBU-RRU之间的环网保护。光纤资源丰富的地方，可采用白光直驱的方式；光纤资源不丰富的地方，综合考虑其他业务，优先采用OTN承载的方式。相对而言，OTN设备承载方式无论从界面清晰度、完善的OAM、支持大颗粒业务、传输距离和平滑演进等各方面均拥有明显优势，但同时也是成本较高的一种解决方案，不过从目前来看OTN设备的成本水平在用于C-RAN规模建设时将会有较大的下降空间。
3. 结束语
C-RAN 架构是对传统RAN架构的一次深度变革，目前的C-RAN还处于初级阶段，实现了基于光传输网络的分布式BBU+RRU基站的架构设计。C-RAN的承载方案首要的是以合理的成本代价，解决C-RAN的光纤消耗问题，使C-RAN的规模建设成为可能，相应的传输网络应结合现有资源合理部署、积极应对，为C-RAN的大规模商用提供平台。
参考文献
[1]余征然.面向C-RAN的传输承载方式的探讨.邮电设计技术.2012年.
[文章编号]1006-7619（2013）08-13-759