一次读懂C-RAN

一 C-RAN是什么？

C-RAN是根据现网条件和技术进步的趋势，提出的新型无线接入网构架。C-RAN是基于集中化处理(Centralized Processing)，协作式无线电(Collaborative Radio)和实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)。其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。C-RAN的总目标是为解决移动互联网快速发展给运营商所带来的多方面挑战（能耗，建设和运维成本，频谱资源），追求未来可持续的业务和利润增长。

二 C-RAN网络演进步骤

第一步 射频拉远，RRH无限接近天线

名词解释

BBU (Building Base band Unit) : 室内基带处理单元。

RRU ：远端机即射频拉远单元。

D-RoF：数字光载无线通信，利用光纤/CPRI/OBSAI传输无线信号。

CPRI（Common Public Radio Interface）：通用公共无线电接口。无线基站内部无线设备控制中心（简称REC）及无线设备（简称RE）之间主要接口规范。

第二步 BBU集中化

前传 (FrontHaul)，主要是从天线的BBU（Building Base band Unit：基带处理单元）到基站控制器RRH（Radio Remote Unit：射频拉远单元）或RRH（Remote Radio Head：射频拉远头）之间的连接。

下一代的BBU产品将支持多站点且具备专用接口以支持CoMP。

多点协作传输(CoMP：Coordinated Multiple Points Transmission/Reception)是指地理位置上分离的多个传输点，协同参与为一个终端的数据(PDSCH)传输或者联合接收一个终端发送的数据(PUSCH)。

第三步：实现BBU协作处理且云化的基带池

S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口。

X2接口是eNB与eNB之间的接口。

三 C-RAN的特点

C-RAN的四个C：Centralization（集中化），Cloud（云化），Cooperation（协作），Clean（清洁）

C-RAN的优势：

1）无线性能方面：

●BBU之间超低时延，确保更好的LTE-A小区边缘吞吐率

●更优化的X2接口，减少到核心网的S1和X2接口

●更易于部署CoMP

●简化移动性管理

2）加快建网速度，节省基站空间

3）降低成本

●降低建站和维护成本

●无线IPSec

●减小能耗

●设备MINI化，目标将BBU做到手机级大小

四 关于CPRI

通用公共无线接口（CPRI）联盟是一个工业合作组织，致力于从事无线基站内部无线设备控制中心（简称REC）及无线设备（简称RE）之间主要接口规范的制定工作。发起成立CPRI 组织的公司包括：爱立信、华为、NEC、北电网络及西门子公司，CPRI对其它组织和厂家开放。

CPRI 基本原理

CPRI 是可传输三种信息流的数字化接口:用户平面、控制和管理 (C&M) 平面以及同步平面 数据。 如下图所示,其包含第 1 层和第 2 层。 第 1 层包含物理层和时分复用层;第 2 层能够 提供更大灵活性和可扩展性的功能。 CPRI 可在一个 BBU 和一个 RRU 之间使用;或用于一个 BBU 与菊花链或星形结构的多个 RRU 之间。

CPRI 协议层

如下图所示,可将 CPRI 信号指定为不同的比特率,最高为 9.8 Gbps。 线路速率与传输至 RRU 的数据/光谱量成正比。

CPRI 和 OBSAI 线路速率

OBSAI--开放基站架构协议

CPRI接口、OBSAI接口都是BBU与RRU（RRH）直接的接口

五 前传和回传的定义

终极版本的C-RAN已经没有了回传，只有前传。

前传的技术要求：

1）接口标准：CPRI

2）站点的Bit速率要求：

●如果3扇区，LTE 20MHz 2*2MIMO，CPRI的bit速率要达到3*2.457Gbit/s

。

●如果站点支持LTE-A 3G 2G：15个RRH，CPRI bit速率需达20Gbit/s

3）时延：CoMP部署要求最大往返时延为200~400μs

4）时延抖动和同步：

●CPRI基带信号传输要求非常严格的低时延抖动。

●不但要解决FDD LTE 的频率同步问题，还要处理好LTE-A系统的时间同步。

●CPRI基带信号同步。

对于前传，光纤网络是必须的；对于小型站点，可以用微波链路作为可选项。

六 供电和监控问题

由于集中化BBU和分布式RRU之间要求Gbit/s级的传输容量和超低时延，很多运营商首次部署C-RAN时采用光纤直连的方式，但随着Small Cell的增多，这并不是一个面向未来的解决方案。相对于OTN，光纤直连难于管理，不支持故障和性能检测，且缺乏保护。相反的，由于系统时延，时延抖动等问题，现网OTN也无法满足CPRI接口需求。于是，需要一种基于OTDR技术的光监控解决方案。

供电问题也是一个大问题，特别是无机房RRU远端供电问题。

因此，前传有两种解决方案：主动式和被动式解决方案。

主动式解决方案：CPRI数据流通过OTN或Eth 压缩方式封装传输，由站点端提供供电。

被动式解决方案：无需对CPRI数据流封装，无需供电，但必须光监控。

七 一些前传解决方案

1）光纤直连

把BBU和RRU之间采用光纤连起来，形成点对点星型网络。

PtP(Peer to Peer)点到点全双工模式。

SFR(Serial Fiber Ring)串行光纤环半双工模式。

在PTP模式中，两个转换器之间需要通过两根光纤来连接，一条光纤负责一个数据流向(RX和TX)。为了扩大串口设备连接数量，用户可将光纤发送端口连接到下一个slave节点，最后绕回到master节点，组成一个光纤回环。

优点：带宽、时延、频率稳定性都可满足要求，维护简单，成本相对较低。

缺点：浪费光纤，传输距离短，没有保护。

适用场景：光纤资源丰富，BBU与RRU之间距离短，保护要求较低的场景。

2）被动式CWDM(稀疏波分复用)

优点：节省光纤，无需有源器件，高可靠性，适合室外部署

缺点：需统一采用彩光，无双向性

3)WDM/OTN

采用WDM/OTN提供的GE/10GE接口进行传输，一般组建WDM/OTN环网。

优点：带宽、时延、频率稳定性都可满足要求，节省纤芯，传输距离长，有环网保护，设备成熟度高。

缺点：成本高，维护复杂。

适用场景：光纤资源不足的场景。

文/网优雇佣军