Войти
C-RAN (Cloud-RAN), иногда называемый Centralized-RAN - это архитектура для сотовых сетей. Впервые она была представлена China Mobile Research Institute в апреле 2010 года в Пекине, Китай, через 9 лет после того, как она была раскрыта в поданных патентных заявках. компаниями из США. Проще говоря, C-RAN - это централизованная архитектура на основе облачных вычислений для сетей радиодоступа, поддерживающая 2G, 3G, 4G и будущие беспроводные сети. стандарты связи ess. Его название происходит от четырех букв «C» в основных характеристиках системы C-RAN: «Чистая, централизованная обработка, совместное радио и облачная сеть радиодоступа в реальном времени».
Традиционные сотовые или сети радиодоступа (RAN) состоят из множества автономных базовых станций (BTS). Каждая BTS покрывает небольшую область, тогда как групповая BTS обеспечивает покрытие непрерывной области. Каждая BTS обрабатывает и передает свой собственный сигнал на мобильный терминал и от него, а также пересылает полезную нагрузку данных на мобильный терминал и от него и выводится в базовую сеть через транзитное соединение .. Каждая BTS имеет собственное охлаждение, обратный транспорт, резервную батарею, систему мониторинга и так далее. Из-за ограниченных спектральных ресурсов сетевые операторы «повторно используют» частоту среди различных базовых станций, что может вызвать помехи между соседними сотами.
Традиционная сотовая архитектура имеет несколько ограничений. Во-первых, строительство и эксплуатация каждой BTS требует больших затрат. Закон Мура помогает уменьшить размер и мощность электрической системы, но вспомогательные средства BTS также не улучшаются. Во-вторых, когда к системе добавляется больше BTS для повышения ее пропускной способности, помехи между BTS становятся более серьезными, поскольку BTS находятся ближе друг к другу и все больше из них используют ту же частоту. В-третьих, поскольку пользователи мобильны, трафик каждой BTS колеблется (так называемый «эффект прилива»), и в результате средний коэффициент использования отдельных BTS довольно низок. Однако эти ресурсы обработки нельзя использовать совместно с другими BTS. Следовательно, все BTS предназначены для обработки максимального трафика, а не среднего трафика, что приводит к потере ресурсов обработки и мощности во время простоя.
В сотовых сетях 1G и 2G базовые станции имели архитектуру «все в одном». Аналоговые, цифровые и силовые функции были размещены в одном шкафу размером с холодильник. Обычно шкаф базовой станции размещался в специальном помещении вместе со всеми необходимыми вспомогательными устройствами, такими как питание, резервная батарея, кондиционер, наблюдение за окружающей средой и оборудование для транзитной передачи. Радиочастотный сигнал генерируется радиочастотным блоком базовой станции и распространяется по парам радиочастотных кабелей до антенн наверху башни базовой станции или других точек крепления. Эта универсальная архитектура в основном использовалась при развертывании макросот.
Для 3G архитектура распределенной базовой станции была представлена компаниями Ericsson, Nokia, Huawei, и другие ведущие производители телекоммуникационного оборудования. В этой архитектуре функциональный блок радиосвязи, также известный как удаленная радиоголовка (RRH ), отделен от цифрового функционального блока или блока основной полосы частот (BBU) оптоволокном. Цифровые сигналы в основной полосе частот передаются по оптоволокну с использованием стандарта Open Base Station Architecture Initiative (OBSAI ) или общего общедоступного радиоинтерфейса (CPRI ). RRH можно установить наверху мачты рядом с антенной, уменьшая потери по сравнению с традиционной базовой станцией, где радиочастотный сигнал должен проходить по длинному кабелю от шкафа базовой станции к антенне на вершине мачты. Оптоволоконная линия между RRH и BBU также обеспечивает большую гибкость в планировании и развертывании сети, поскольку они могут быть размещены на расстоянии нескольких сотен метров или нескольких километров. Большинство современных базовых станций теперь используют эту развязанную архитектуру.
C-RAN можно рассматривать как архитектурное развитие вышеупомянутой распределенной системы базовых станций. Он использует преимущества многих технологических достижений в системах беспроводной, оптической и ИТ-связи. Например, в нем используется новейший стандарт CPRI, недорогая технология грубого или плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (CWDM / DWDM ) и технология mmWave, позволяющая передавать сигнал основной полосы частот на большие расстояния, что позволяет достичь крупномасштабное централизованное развертывание базовых станций. Он применяет новейшую технологию сети центра обработки данных, чтобы обеспечить низкую стоимость, высокую надежность, малую задержку и высокую пропускную способность межсоединения сети в пуле BBU. Он использует открытые платформы и технологию виртуализации в реальном времени, основанную на облачных вычислениях, для достижения динамического распределения общих ресурсов и поддержки мультивендорных, мультитехнологических сред.
Архитектура C-RAN имеет следующие характеристики, которые отличаются от других сотовых архитектур:
KT, оператор связи в Республике Корея, представил систему центра облачных вычислений (CCC) в своих сетях 3G (WCDMA / HSPA) и 4G (LTE). / LTE-A) в 2011 и 2012 годах. Концепция CCC в основном такая же, как и C-RAN.
SK Telecom также развернула сеть Smart Cloud Access Network (SCAN) и Advanced-SCAN в своей сети 4G (LTE / LTE-A) в Корее не позднее 2012 года.
В 2014 году Airvana ( теперь CommScope) представила OneCell, систему для малых ячеек на основе C-RAN, разработанную для предприятий и общественных мест.
Одним из основных альтернативных решений, решающих аналогичные проблемы RAN, является небольшая универсальная BTS для установки вне помещений. Благодаря достижениям в полупроводниковой промышленности все функциональные возможности BTS, включая RF, обработку основной полосы частот, обработку MAC и обработку на уровне пакетов, теперь могут быть реализованы в объеме <50 litres. This makes the system small and weatherproof, reduces the difficulty of BTS site choice and construction, eliminates the air conditioning requirement, and thus reduces operational costs.
. Однако, поскольку каждая BTS по-прежнему работает самостоятельно, он не может легко использовать алгоритмы совместной работы для уменьшения интерференции между соседними BTS. Также относительно сложно обновить или отремонтировать, потому что универсальные блоки BTS обычно устанавливаются рядом с антенной. Большее количество процессоров в менее защищенных средах также подразумевает более высокую частоту отказов по сравнению с C-RAN, в которой RRU развернут только на открытом воздухе.
Преимущество Cloud RAN заключается в его способности реализовывать функции LTE-Advanced, такие как Coordinated MultiPoint (CoMP), с очень низкой задержкой между несколькими радиоголовками. Однако экономическая выгода от таких усовершенствований, как CoMP, может быть сведена на нет более высокими затратами на транспортировку для некоторых операторов.
Основная конкуренция между малой ячейкой и C-RAN происходит в двух сценариях развертывания: покрытие внешней точки доступа и покрытие внутри помещения.
Как один из многообещающих путей эволюции будущей архитектуры сотовой сети, C-RAN привлекла высокий академический исследовательский интерес. Между тем, поскольку встроенная поддержка кооперативной радиосвязи в архитектуре C-RAN, она также позволяет использовать множество продвинутых алгоритмов, которые было трудно реализовать в сотовых сетях, включая совместную многоточечную передачу / прием, сетевое кодирование и т. Д.
В октябре 2011 г. в Германии был организован Всемирный исследовательский форум по беспроводным технологиям 27, когда China Mobile была приглашена провести презентацию C-RAN.
В августе 2012 года в Куньмине, Китай, прошел семинар IEEE C-RAN 2012.
CRC Press опубликовала книгу «Зеленые коммуникации: теоретические основы, алгоритмы и приложения», в которой в качестве 11-й главы есть «C-RAN: A Green RAN Framework».
В декабре В 2012 году конференция IEEE GlobalCom 2012, Международный семинар по облачным станциям и крупномасштабным совместным коммуникациям, была проведена в Калифорнии, США.
Европейский комитет Frame Project 7 имеет спонсоров и в настоящее время занимается решением многих проблем, связанных с развитием архитектуры сотовой сети. Многие из этих проектов использовали C-RAN в качестве одной из будущих архитектур сотовой сети, как, например, проект Mobile Cloud Network.
