中移動無線接入網(wǎng)演進(jìn)路徑：從C-RAN到Nanocell

作為全球最大的移動通信運(yùn)營商，中國移動現(xiàn)網(wǎng)中基站保有量已經(jīng)超過了92萬個(gè)基站，WLAN熱點(diǎn)的數(shù)量也達(dá)到了280萬。這些快速增長的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施背后，是為了應(yīng)對500倍到1000倍的流量增長;但遺憾的是，流量與收入增長完全不成線性關(guān)系。
那么我們又應(yīng)該如何面對這樣的流量，并且把網(wǎng)絡(luò)高流量的負(fù)載變成收入增長的一個(gè)契機(jī)呢?在一方面，是要創(chuàng)造出更多更有價(jià)值的業(yè)務(wù)應(yīng)用，讓管道具有更多的價(jià)值;而在另一方面，則是打造一個(gè)節(jié)能高效率的網(wǎng)絡(luò)，這張網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的頻譜利用效率，讓管道具有更低的成本。
總體來看，對于普遍缺乏互聯(lián)網(wǎng)基因的電信運(yùn)營商而言，開發(fā)新業(yè)務(wù)的難度會更大一些，而聚焦于一些更加實(shí)用、實(shí)際的改良技術(shù)，來降低單位比特的傳輸成本，可能會更現(xiàn)實(shí)一些。中國移動顯然正在這條道路上快速前行，通過對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新與改良，以期重新獲得競爭優(yōu)勢。
當(dāng)然，這是一個(gè)全面系統(tǒng)性的工程，涵蓋了無線接入網(wǎng)、傳送網(wǎng)、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)支撐平臺各個(gè)方面。在這篇文章中，我們將會重點(diǎn)論述中國移動在無線接入網(wǎng)方面的革新之舉。因?yàn)榻尤刖W(wǎng)不但投資規(guī)模最大、環(huán)境最復(fù)雜、直接關(guān)系到用戶感知，而且也是幾個(gè)平面中現(xiàn)網(wǎng)壓力最大改變最迫切的。
絕境
這是一個(gè)令很多人沮喪的詞語，但事實(shí)就是如此。
首先是頻譜資源的缺失，3GHz以下可以用于無線通信的頻段越來越少;最大的單一頻段也就是國內(nèi)普遍討論的D頻段，我國政府還沒有最終確定劃分方式。如果采用高頻段組網(wǎng)，則意味著巨大的資本投入和難以保障的用戶感知，運(yùn)營商是沒有多少興趣的。
其次是頻譜的使用效率，我們已經(jīng)走過了四代技術(shù)。每代技術(shù)的革新最核心的使命就是提升頻譜利用效率，就以目前的LTE(包括TD-LTE)技術(shù)而言，在Release 10中，將下行支持的天線數(shù)目將擴(kuò)展到8個(gè)，傳輸峰值速率也就是30bit/s/Hz，提升的效率依然并不是很高。
第三是如何保障用戶的感知，頻譜與技術(shù)只是一個(gè)方面，如果保持現(xiàn)有的蜂窩組網(wǎng)技術(shù)不變，中國移動就需要加大基站密度。現(xiàn)在在某些城區(qū)環(huán)境下，單基站的覆蓋面積已經(jīng)不足500米，這對網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)的挑戰(zhàn)非常大。同時(shí)，高密度組網(wǎng)只是考慮到了覆蓋容量能力，而沒有考慮到分享，網(wǎng)絡(luò)潮汐效應(yīng)明顯投入回報(bào)低。
同時(shí)，有超過70%的能耗出現(xiàn)在接入網(wǎng)層面上，在能源成本和社會責(zé)任的雙重壓力之下，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須要綠色。方法只有一個(gè)，那就是對現(xiàn)有的蜂窩通信系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)革新，引入雨傘狀的多層次的網(wǎng)絡(luò)平面，有宏蜂窩也有微蜂窩，甚至包括現(xiàn)在的納米蜂窩Nanocell。
正如中國移動總裁李躍所說的，中國移動希望在頻譜密度、使用效率等方面最大利用率最大化，將網(wǎng)絡(luò)效能成百上千倍的提升，但要保持現(xiàn)有的能耗水平。而C-RAN和Nanocell則是能否成功的關(guān)鍵。
C-RAN
業(yè)界關(guān)于C-RAN的討論已經(jīng)非常多。從本質(zhì)上講，在C-RAN是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)更加集約化、簡單化、綠色化和更富效率，可以有效應(yīng)對潮汐效應(yīng)，有效提高全網(wǎng)利用率。
在第一個(gè)階段，是實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的中心化、一體化的部署，將數(shù)十個(gè)至100個(gè)基站部署在一個(gè)基帶節(jié)點(diǎn)上。據(jù)筆者所了解的情況，中國移動目前已經(jīng)在7個(gè)城市進(jìn)行了部署，其中有三個(gè)是聚焦于GSM網(wǎng)絡(luò)，有兩個(gè)聚焦于TD—SCDMA，另外兩個(gè)還在建設(shè)之中，到今年年底會有2G/3G/4G的多模。
在第二個(gè)階段，是大幅度提升這種整合處理的能力。從中國移動目前在做的一個(gè)項(xiàng)目來看，它計(jì)劃將一萬個(gè)TD-LTE載波聚合在一個(gè)平臺上，打造一個(gè)超級平臺。大幅度降低每載波能耗，目標(biāo)是每載波在5瓦之內(nèi)，單位用戶成本控制在一美元，對于CAPEX的降低非常明顯。
整體來看，第一個(gè)和第二個(gè)階段還是物理空間方面的集中，但在第三階段，卻是從根本上去重寫產(chǎn)業(yè)格局，實(shí)現(xiàn)IT和CT的深度融合。在這個(gè)階段，中國移動需要實(shí)現(xiàn)用基于IT的開放式平臺，實(shí)現(xiàn)基站虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行按需提供網(wǎng)絡(luò)資源?？梢灶A(yù)見，在即將到來的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)浪潮中，基于C-RAN這種架構(gòu)的分布式基站將會成為重點(diǎn)。
Nanocell
當(dāng)然，C-RAN更多的可以看出同等平面網(wǎng)絡(luò)的整合處理，考慮到網(wǎng)絡(luò)熱盲點(diǎn)、室內(nèi)覆蓋以及特殊場景，中國移動還需要部署大規(guī)模、高密度的接入點(diǎn)，但這并不完全是我們之前廣泛討論的small cell(Femto形態(tài))。
從中國移動對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的判斷來看，這種節(jié)點(diǎn)應(yīng)該稱之為納米蜂窩Nanocell，它的一個(gè)關(guān)鍵特征是一體化的芯片，不但要兼容3GPP還要兼容WiFi，在成本方面甚至可以和消費(fèi)電子相匹敵。從中國移動目前關(guān)注的焦點(diǎn)來看，首先要將TD—LTE和WiFi整合到一個(gè)納米節(jié)點(diǎn)上。
面對如何海量的接入點(diǎn)，能耗和自動化控制是非常關(guān)鍵的。比如如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的良好感知，如果在覆蓋范圍內(nèi)有業(yè)務(wù)需求，則會建立業(yè)務(wù)信道;如果沒有需求，網(wǎng)絡(luò)則處于休眠狀態(tài)，最大可能的降低能耗。
C—RAN和Nanocell是兩個(gè)相輔相成的技術(shù)，將共同幫助中國移動實(shí)現(xiàn)多層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。C—RAN在NGMN的框架下，已經(jīng)在六月份完成了第一階段工作，目前正在最后確定第二步的內(nèi)容，包括成本分析以及難點(diǎn)技術(shù)解決方案，比如RRU-BBU傳輸數(shù)據(jù)壓縮、網(wǎng)絡(luò)處理加速軟硬件界定以及界面的開放性標(biāo)準(zhǔn)性。與C-RAN相比，Nanocell則還是個(gè)新生兒，但這是全球移動通信產(chǎn)業(yè)鏈都迫切需要的技術(shù)，在成本控制和網(wǎng)絡(luò)需求的雙向推動下，Nanocell這種高集成、低成本、自動化、智能化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，前景肯定是美好的。