中移動無線接入網(wǎng)演進路徑：從C-RAN到Nanocell

作為全球最大的移動通信運營商，中國移動現(xiàn)網(wǎng)中基站保有量已經(jīng)超過了92萬個基站，WLAN熱點的數(shù)量也達到了280萬。這些快速增長的網(wǎng)絡基礎設施背后，是為了應對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系。
那么我們又應該如何面對這樣的流量，并且把網(wǎng)絡高流量的負載變成收入增長的一個契機呢?在一方面，是要創(chuàng)造出更多更有價值的業(yè)務應用，讓管道具有更多的價值;而在另一方面，則是打造一個節(jié)能高效率的網(wǎng)絡，這張網(wǎng)絡具有更強的頻譜利用效率，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)基因的電信運營商而言，開發(fā)新業(yè)務的難度會更大一些，而聚焦于一些更加實用、實際的改良技術，來降低單位比特的傳輸成本，可能會更現(xiàn)實一些。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)絡技術的革新與改良，以期重新獲得競爭優(yōu)勢。
當然，這是一個全面系統(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)務支撐平臺各個方面。在這篇文章中，我們將會重點論述中國移動在無線接入網(wǎng)方面的革新之舉。因為接入網(wǎng)不但投資規(guī)模最大、環(huán)境最復雜、直接關系到用戶感知，而且也是幾個平面中現(xiàn)網(wǎng)壓力最大改變最迫切的。
絕境
這是一個令很多人沮喪的詞語，但事實就是如此。
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。每代技術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)技術而言，在Release 10中，將下行支持的天線數(shù)目將擴展到8個，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，頻譜與技術只是一個方面，如果保持現(xiàn)有的蜂窩組網(wǎng)技術不變，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，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)絡潮汐效應明顯投入回報低。
同時，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任的雙重壓力之下，網(wǎng)絡架構必須要綠色。方法只有一個，那就是對現(xiàn)有的蜂窩通信系統(tǒng)進行系統(tǒng)革新，引入雨傘狀的多層次的網(wǎng)絡平面，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則是能否成功的關鍵。
C-RAN
業(yè)界關于C-RAN的討論已經(jīng)非常多。從本質上講，在C-RAN是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡更加集約化、簡單化、綠色化和更富效率，可以有效應對潮汐效應，有效提高全網(wǎng)利用率。
在第一個階段，是實現(xiàn)小范圍內(nèi)的中心化、一體化的部署，將數(shù)十個至100個基站部署在一個基帶節(jié)點上。據(jù)筆者所了解的情況，中國移動目前已經(jīng)在7個城市進行了部署，其中有三個是聚焦于GSM網(wǎng)絡，有兩個聚焦于TD—SCDMA，另外兩個還在建設之中，到今年年底會有2G/3G/4G的多模。
在第二個階段，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項目來看，它計劃將一萬個TD-LTE載波聚合在一個平臺上，打造一個超級平臺。大幅度降低每載波能耗，目標是每載波在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，第一個和第二個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，實現(xiàn)IT和CT的深度融合。在這個階段，中國移動需要實現(xiàn)用基于IT的開放式平臺，實現(xiàn)基站虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡，進行按需提供網(wǎng)絡資源?？梢灶A見，在即將到來的TD-LTE網(wǎng)絡建設浪潮中，基于C-RAN這種架構的分布式基站將會成為重點。
Nanocell
當然，C-RAN更多的可以看出同等平面網(wǎng)絡的整合處理，考慮到網(wǎng)絡熱盲點、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，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)絡技術的判斷來看，這種節(jié)點應該稱之為納米蜂窩Nanocell，它的一個關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電子相匹敵。從中國移動目前關注的焦點來看，首先要將TD—LTE和WiFi整合到一個納米節(jié)點上。
面對如何海量的接入點，能耗和自動化控制是非常關鍵的。比如如何實現(xiàn)網(wǎng)絡對業(yè)務的良好感知，如果在覆蓋范圍內(nèi)有業(yè)務需求，則會建立業(yè)務信道;如果沒有需求，網(wǎng)絡則處于休眠狀態(tài)，最大可能的降低能耗。
C—RAN和Nanocell是兩個相輔相成的技術，將共同幫助中國移動實現(xiàn)多層網(wǎng)絡的架構。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技術解決方案，比如RRU-BBU傳輸數(shù)據(jù)壓縮、網(wǎng)絡處理加速軟硬件界定以及界面的開放性標準性。與C-RAN相比，Nanocell則還是個新生兒，但這是全球移動通信產(chǎn)業(yè)鏈都迫切需要的技術，在成本控制和網(wǎng)絡需求的雙向推動下，Nanocell這種高集成、低成本、自動化、智能化的網(wǎng)絡技術，前景肯定是美好的。