中國移動在2009年首次提出C-RAN概念，經(jīng)過8年發(fā)展，中國移動期望2018年前促成無線云基站技術(shù)方案和部署方案的成熟，為其規(guī)模應(yīng)用和部署做好技術(shù)準(zhǔn)備。
C-RAN是集中化、協(xié)作化、云化、綠色化概念的集合體。C-RAN不是一個具體的單項(xiàng)技術(shù)要求，更接近一種無線組網(wǎng)和建設(shè)的策略，并通過引入網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)得到無線網(wǎng)絡(luò)定制化能力。一方面，降低了運(yùn)營成本，另一方面，面對未來復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化及應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)快速、靈活、高效的響應(yīng)，在最優(yōu)化資源分配和編排的基礎(chǔ)上，提供業(yè)務(wù)所需的網(wǎng)絡(luò)能力。
現(xiàn)網(wǎng)4G，BBU集中化部署方式的演進(jìn)
中國移動對于集中化BBU部署現(xiàn)網(wǎng)落地研究持續(xù)多年。2014年，通過引入無源波分設(shè)備WDM（Wavelength-division Multiplexing）和CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共無線電接口）壓縮技術(shù)，一定程度上解決了前傳網(wǎng)絡(luò)光纖資源消耗過多的問題。繼而，在2015年至2016年年中，中國移動在一年時間內(nèi)發(fā)起了多省的C-RAN規(guī)模部署驗(yàn)證工作。
通過福建、江蘇、安徽3省的規(guī)模部署和長期運(yùn)維驗(yàn)證，中國移動不僅證明了C-RAN組網(wǎng)方式在綜合成本、無線協(xié)作化抗干擾、降低能耗等方面優(yōu)勢明顯，也證明了C-RAN采用無源WDM（彩光）傳輸方案的10站以下的小規(guī)模集中，降低了對機(jī)房的配電、空間、可靠性等要求，通過長期運(yùn)維，在運(yùn)維難度、故障率等都未明顯上升。在2015年中國移動的第四期TD-LTE建設(shè)指導(dǎo)意見中，中國移動將C-RAN作為優(yōu)選建設(shè)方式在全網(wǎng)進(jìn)行推廣。目前C-RAN集中化在沿海多省已經(jīng)開始了全網(wǎng)的應(yīng)用。
面向5G，集中與協(xié)作的再思考
通過對未來無線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)需求和組網(wǎng)方式的分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)的BBU堆疊集中部署規(guī)模，還不能完全滿足未來組網(wǎng)的協(xié)作需求。5G的UDN場景高密組網(wǎng)需要干擾協(xié)調(diào)能力，高速移動場景又需要縮短用戶切換時間，減少信令的流程開銷，這就需要我們重新對集中化和協(xié)作化的理念進(jìn)行思考。
2015年中移動研究院對外發(fā)布了NGFI的概念，引入前傳網(wǎng)絡(luò)的概念，將BBU功能重新切分。目前，這一概念被越來越多的業(yè)界同仁所認(rèn)可，2016年3GPP也開始了CU/DU的切分研究。
3GPP中，CU是集中單元的縮寫，在未來網(wǎng)絡(luò)中扮演無線網(wǎng)控制者和數(shù)據(jù)的分發(fā)者的角色，可實(shí)現(xiàn)多連接、無縫移動性管理、頻譜資源高效協(xié)調(diào)等能力。有人會說這個CU是不是就是RNC的翻版？
這個答案在后面的標(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)中會逐步清晰。但這里，我們可以簡要談一談對CU的理解。CU與DU功能的切分以處理內(nèi)容的實(shí)時性進(jìn)行區(qū)分，如圖1所示，CU主要包括非實(shí)時的無線高層協(xié)議棧功能，而DU主要處理物理層功能和實(shí)時性需求的層2功能，目前3GPP已經(jīng)明確切分方案采用在PDCP/RLC之間進(jìn)行切分。無線網(wǎng)架構(gòu)的變化帶來幾個趨勢。
其一，支持雙連接/多連接功能時，以CU為錨點(diǎn)在多DU間進(jìn)行的數(shù)據(jù)分發(fā)，相比較以基站為錨點(diǎn)，減少了數(shù)據(jù)二次分發(fā)的往返數(shù)據(jù)量，易于規(guī)劃傳送網(wǎng)帶寬。其二，面向未來4G演進(jìn)，CU可成為4G和5G的公共錨點(diǎn)，可隔離不同制式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨制式分發(fā)。當(dāng)4G與5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力不同時，利用CU可實(shí)現(xiàn)兩代制式間的空口無縫協(xié)作。其三，CU與DU間的傳輸延遲可靠，則可在CU中引入快速RRM的功能，實(shí)現(xiàn)多小區(qū)間、多制式間的聯(lián)合無線空口資源的快速分配。因此，重新審視CU的功能要求，有兩個重要的設(shè)計理念的需要。
一方面，支持片區(qū)的快速RRM。從網(wǎng)絡(luò)控制管理的角度來看，引入CU是無線網(wǎng)在5G場景下無線資源控制和管理的一個選擇。以往以小區(qū)為最小無線資源管理單位的思路，僅能做到本小區(qū)范圍內(nèi)每TTI無線資源空口的最優(yōu)調(diào)度，在未來網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋度高、協(xié)作需求大、小區(qū)半徑進(jìn)一步縮小的背景下，這類各自為政的設(shè)計邏輯很可能將不再適用。
CU作為一個區(qū)域內(nèi)的控制邏輯，在前傳網(wǎng)絡(luò)通信延遲可靠的前提下，引入?yún)^(qū)域內(nèi)的多小區(qū)無線資源的快速合理調(diào)度和分配的能力將有望成為5G無線網(wǎng)絡(luò)的重要創(chuàng)新點(diǎn)之一。這里不得不提傳輸網(wǎng)絡(luò)能力的重要性，前傳網(wǎng)絡(luò)的延遲可靠和高帶寬能力是支撐CU/DU分離設(shè)計的核心，CU對DU控制的快速性是區(qū)別于傳統(tǒng)無線兩級架構(gòu)的根本特征。
另一方面，支持端到端的切片。從業(yè)務(wù)層需求看，5G引入切片（Slicing）技術(shù)。端到端網(wǎng)絡(luò)切片(Network Slicing)基于統(tǒng)一的物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施提供多個邏輯網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速上線與靈活擴(kuò)容，助力新業(yè)務(wù)拓展和垂直行業(yè)應(yīng)用的引入。網(wǎng)絡(luò)切片既能提供傳統(tǒng)的MBB基礎(chǔ)通信服務(wù)，也能滿足垂直行業(yè)差異化的數(shù)據(jù)傳輸需求，同時也可以支撐差異化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)服務(wù)。
目前業(yè)界討論的切片概念側(cè)重核心網(wǎng)，核心網(wǎng)的切片能滿足業(yè)務(wù)按需功能定制要求，但無線空口能力才是全網(wǎng)端到端通信QoS保障的最大瓶頸，無線空口如何保證不同業(yè)務(wù)SLA的要求是滿足業(yè)務(wù)需求的關(guān)鍵。CU/DU兩級架構(gòu)的設(shè)計先天具備支持端到端網(wǎng)絡(luò)切片的能力。CU在集中控制的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步支持切片隔離控制；DU支持差異化配置、空口資源的靈活調(diào)度和定制化的切片策略；支持自動化的運(yùn)維切片管理；基于這些C-RAN架構(gòu)具備的關(guān)鍵能力實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)切片的快速創(chuàng)建與部署，使得垂直行業(yè)之間的多種業(yè)務(wù)同時運(yùn)行在一個物理網(wǎng)絡(luò)中，并確保業(yè)務(wù)間的隔離性。
云化是手段而不是目標(biāo)
網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和云化是手段，而不是目的。這主要是由5G面向的應(yīng)用場景多樣化造成的，這些差異化需求不僅涉及業(yè)務(wù)延遲、鏈路可靠性、移動性管理要求，也包括了業(yè)務(wù)的隔離屬性等。核心網(wǎng)NFV化可以通過編排實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的排列組合而形成新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
而無線網(wǎng)的云化和虛擬化是在接入側(cè)引入了NFVI平臺和編排器。一方面，用于實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)功能、業(yè)務(wù)功能軟件的下沉邊緣的共平臺部署部署，以及CU-C與CU-U的按需的位置部署。另一方面，用于支持CU自身功能按需編排和創(chuàng)建、輔以DU功能的定制化配置（如Numerology等），無線網(wǎng)側(cè)也可支持按需的覆蓋能力創(chuàng)建。相較于傳統(tǒng)封閉式設(shè)備，由NFV帶來的靈活功能組合和位置部署能力將會給運(yùn)營商帶來新的商業(yè)契機(jī)。
另外，統(tǒng)一的NFVI平臺將帶來多網(wǎng)元共享相同資源的能力，無線網(wǎng)接入網(wǎng)、有線接入網(wǎng)、邊緣業(yè)務(wù)等網(wǎng)絡(luò)功能均可復(fù)用同樣的硬件資源。從長遠(yuǎn)看，統(tǒng)一的NFVI平臺符合運(yùn)營商加速業(yè)務(wù)創(chuàng)新、降低綜合造價的長遠(yuǎn)利益訴求。
CU/DU兩級架構(gòu)的部署考慮
CU/DU部署選擇需要同時綜合考慮多種因素，包括業(yè)務(wù)的傳輸需求（如帶寬，時延等因素）、接入網(wǎng)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)要求（如設(shè)備的復(fù)雜度、池化增益等）以及協(xié)作能力和運(yùn)維難度等。
若前傳網(wǎng)絡(luò)為理想傳輸，即：當(dāng)前傳輸網(wǎng)絡(luò)具有足夠高的帶寬和極低時延時（如光纖直連），可以將協(xié)議棧高實(shí)時性的功能進(jìn)行集中，CU與DU可以部署在同一個集中點(diǎn)，以獲得最大的協(xié)作化增益。若前傳網(wǎng)絡(luò)為非理想傳輸（即傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬和時延有限時），CU可以集中協(xié)議棧低實(shí)時性的功能，采用集中部署的方式，DU可以集中協(xié)議棧高實(shí)時性的功能，采用分布式部署的方式。
另外，CU作為集中節(jié)點(diǎn)，部署位置可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行按需靈活調(diào)整。尤其CU內(nèi)部的功能可以進(jìn)一步按照控制面（CU-C）和業(yè)務(wù)面（CU-U）的邏輯進(jìn)行拆分，CU-C部署位置可以更高以便支持更大范圍的無線資源的控制和管理，而CU-U則根據(jù)業(yè)務(wù)的延遲需求部署在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜魏挝恢谩?/p>
因此對應(yīng)于傳送網(wǎng)的層層匯聚結(jié)構(gòu)（如圖2），CU的部署位置有了幾個備選位置：無線機(jī)房、匯聚機(jī)房、核心匯聚機(jī)房。CU的部署位置越高（匯聚層），CU映射控制管理的區(qū)域越大，而CU連接DU的傳輸延遲則越大，協(xié)作化控制得到的空口增益則越小。而CU的部署位置越低（無線接入網(wǎng)機(jī)房），CU的映射控制管理的區(qū)域越小，傳輸延遲越小，空口協(xié)作增益越大。若再加上運(yùn)維管理難度、綜合成本等多個因素的影響，CU部署位置的選取將會是在多類因素中的一個折中。當(dāng)然，未來很可能出現(xiàn)幾類位置并存情況。運(yùn)營商按照業(yè)務(wù)定制化延遲需求靈活選擇位置部署的可能性。
作為C-RAN的領(lǐng)路人，中國移動不僅在部署、標(biāo)準(zhǔn)化等方面展開研究，更是加緊聯(lián)合產(chǎn)業(yè)合作伙伴進(jìn)行未來CU/DU組網(wǎng)的可行性分析和新型設(shè)備形態(tài)的研究。為此，中國移動在2016年11月牽頭業(yè)內(nèi)包括華為、中興、愛立信、諾基亞、大唐、博通、英特爾、Xilinx、風(fēng)河、紅帽、思博倫、聯(lián)想等在內(nèi)的12家公司主流公司，成立了C-RAN技術(shù)研究工作組，共同推進(jìn)無線云化技術(shù)的成熟。中國移動期望2018年前促成無線云基站的技術(shù)方案和部署方案的成熟，為規(guī)模應(yīng)用和部署做好技術(shù)準(zhǔn)備。
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