中国移动无线接入网演进路径:从C-RAN到Nanocell
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8月21日技术评论(桑菊)作为全球最大的移动通信运营商,中国移动现网中基站保有量已经超过了92万个基站,WLAN热点的数量也达到了280万。这些快速增长的网络基础设施背后,是为了应对500倍到1000倍的流量增长;但遗憾的是,流量与收入增长完全不成线性关系。
那么我们又应该如何面对这样的流量,并且把网络高流量的负载变成收入增长的一个契机呢?在一方面,是要创造出更多更有价值的业务应用,让管道具有更多的价值;而在另一方面,则是打造一个节能高效率的网络,这张网络具有更强的频谱利用效率,让管道具有更低的成本。
总体来看,对于普遍缺乏互联网基因的电信运营商而言,开发新业务的难度会更大一些,而聚焦于一些更加实用、实际的改良技术,来降低单位比特的传输成本,可能会更现实一些。中国移动显然正在这条道路上快速前行,通过对现有网络技术的革新与改良,以期重新获得竞争优势。
当然,这是一个全面系统性的工程,涵盖了无线接入网、传送网、核心网和业务支撑平台各个方面。在这篇文章中,我们将会重点论述中国移动在无线接入网方面的革新之举。因为接入网不但投资规模最大、环境最复杂、直接关系到用户感知,而且也是几个平面中现网压力最大改变最迫切的。
绝境
这是一个令很多人沮丧的词语,但事实就是如此。
首先是频谱资源的缺失,3GHz以下可以用于无线通信的频段越来越少;最大的单一频段也就是国内普遍讨论的D频段,我国政府还没有最终确定划分方式。如果采用高频段组网,则意味着巨大的资本投入和难以保障的用户感知,运营商是没有多少兴趣的。
其次是频谱的使用效率,我们已经走过了四代技术。每代技术的革新最核心的使命就是提升频谱利用效率,就以目前的LTE(包括TD-LTE)技术而言,在Release 10中,将下行支持的天线数目将扩展到8个,传输峰值速率也就是30bit/s/Hz,提升的效率依然并不是很高。
第三是如何保障用户的感知,频谱与技术只是一个方面,如果保持现有的蜂窝组网技术不变,中国移动就需要加大基站密度。现在在某些城区环境下,单基站的覆盖面积已经不足500米,这对网规网优的挑战非常大。同时,高密度组网只是考虑到了覆盖容量能力,而没有考虑到分享,网络潮汐效应明显投入回报低。
同时,有超过70%的能耗出现在接入网层面上,在能源成本和社会责任的双重压力之下,网络架构必须要绿色。方法只有一个,那就是对现有的蜂窝通信系统进行系统革新,引入雨伞状的多层次的网络平面,有宏蜂窝也有微蜂窝,甚至包括现在的纳米蜂窝Nanocell。
正如中国移动总裁李跃所说的,中国移动希望在频谱密度、使用效率等方面最大利用率最大化,将网络效能成百上千倍的提升,但要保持现有的能耗水平。而C-RAN和Nanocell则是能否成功的关键。
C-RAN
业界关于C-RAN的讨论已经非常多。从本质上讲,在C-RAN是为了实现网络更加集约化、简单化、绿色化和更富效率,可以有效应对潮汐效应,有效提高全网利用率。
在第一个阶段,是实现小范围内的中心化、一体化的部署,将数十个至100个基站部署在一个基带节点上。据笔者所了解的情况,中国移动目前已经在7个城市进行了部署,其中有三个是聚焦于GSM网络,有两个聚焦于TD—SCDMA,另外两个还在建设之中,到今年年底会有2G/3G/4G的多模。
在第二个阶段,是大幅度提升这种整合处理的能力。从中国移动目前在做的一个项目来看,它计划将一万个TD-LTE载波聚合在一个平台上,打造一个超级平台。大幅度降低每载波能耗,目标是每载波在5瓦之内,单位用户成本控制在一美元,对于CAPEX的降低非常明显。
整体来看,第一个和第二个阶段还是物理空间方面的集中,但在第三阶段,却是从根本上去重写产业格局,实现IT和CT的深度融合。在这个阶段,中国移动需要实现用基于IT的开放式平台,实现基站虚拟化和软件定义网络,进行按需提供网络资源。可以预见,在即将到来的TD-LTE网络建设浪潮中,基于C-RAN这种架构的分布式基站将会成为重点。
Nanocell
当然,C-RAN更多的可以看出同等平面网络的整合处理,考虑到网络热盲点、室内覆盖以及特殊场景,中国移动还需要部署大规模、高密度的接入点,但这并不完全是我们之前广泛讨论的small cell(Femto形态)。
从中国移动对于网络技术的判断来看,这种节点应该称之为纳米蜂窝Nanocell,它的一个关键特征是一体化的芯片,不但要兼容3GPP还要兼容WiFi,在成本方面甚至可以和消费电子相匹敌。从中国移动目前关注的焦点来看,首先要将TD—LTE和WiFi整合到一个纳米节点上。
面对如何海量的接入点,能耗和自动化控制是非常关键的。比如如何实现网络对业务的良好感知,如果在覆盖范围内有业务需求,则会建立业务信道;如果没有需求,网络则处于休眠状态,最大可能的降低能耗。
C—RAN和Nanocell是两个相辅相成的技术,将共同帮助中国移动实现多层网络的架构。C—RAN在NGMN的框架下,已经在六月份完成了第一阶段工作,目前正在最后确定第二步的内容,包括成本分析以及难点技术解决方案,比如RRU-BBU传输数据压缩、网络处理加速软硬件界定以及界面的开放性标准性。与C-RAN相比,Nanocell则还是个新生儿,但这是全球移动通信产业链都迫切需要的技术,在成本控制和网络需求的双向推动下,Nanocell这种高集成、低成本、自动化、智能化的网络技术,前景肯定是美好的。