基帶資源池網絡架構模型研究

魏巍

摘 要 傳統的無線接入網架構面臨著諸多挑戰：系統容量干擾受限、多標準和動態網絡負載缺乏靈活性以及高額的建設和運維成本等。本文對GSM移動通信網絡和C-RAN架構的網絡覆蓋特性進行分析。在多個小區達到相同覆蓋效果的情況下，對新舊兩種網絡結構的設計需求進行比較分析。C-RAN架構是一種新型的網絡架構，針對該網絡架構的特性，對解決潮汐問題進行可行性分析。

【關鍵詞】全球移動通信系統 潮汐效應 虛擬基站集群 可行性

無線接入網（RAN）是現在通信領域的主要發展方向，運營商的基礎建設也日趨成熟。但在高速發展的移動業務和日趨激烈的競爭環境下，移動運營商面臨著多方面的挑戰：高額的能耗、高漲的建設和運維成本、緊張的頻譜資源、快速增長的業務流量以及日趨嚴峻的成本壓力。

為了解決上述問題，出現一種新型的網絡架構，該架構依托于"BBU+RRU"基站結構，覆蓋不同區域的RRU通過光纖連接到BBU，基帶資源位于BBU部分，由所有RRU共享。

本文在吸收和借鑒國內外學者相關研究成果和研究方法的基礎上，對基帶資源池網絡架構的可行性進行了分析研究。

1 C-RAN模型的建立

1.1 傳統RAN的數學模型

當Value的值大于0時，新型網絡架構比傳統網絡架構節約計算量；當Value的值等于0時，兩種網絡結構所需的計算量一樣；當Value小于0時，新型網絡架構比傳統網絡架構需要更多的計算量。

2 計算機仿真及分析

2.1 計算機求值方法及流程

其中ρ的值隨著P值的變化而變化，此時可以通過借助計算機編程求得φi（t）關于時間t變化的值。根據數學模型，可以得出程序的流程圖如圖1所示。

2.2 基站數量對數學模型的影響

為了更好的得到傳統網絡架構和新型網絡對計算量的不同需求，可以從不同方面對計算量進行求值。首先假定每個基站所需滿足的業務量占業務量最大值的百分比P為定值，不妨取99%，計算量將隨著基站數量的變化而變化。

在傳統網絡架構下，根據上述流程圖可以編程并求得每個基站所要滿足的業務量。取N=9，可以得到如表1所示的數據。

在傳統網絡架構下，9個基站所需要滿足的總業務量為：Total=886.73。采用新型網絡架構，資源統一分配，根據上述流程圖可以編程并求得9個基站所要滿足的總業務量為：Total'=622.73。因此可以看到在基站數目N取9時，節約的計算量為：Value=264Q。

隨著基站數目的不斷變化，Total和Total'也隨著變化，通過程序得到相關數據并仿真可得圖2。

由圖2可知，在P一定下的條件下，但基站數目為1時，兩種架構所需的業務量是一樣的。但隨著基站數量的增加，新型網絡架構和傳統網絡架構所需滿足的業務量都在增加，而傳統網絡架構增加的速率比新型網絡架構更快一些。這說明新型網絡架構比傳統網絡架構更加節約計算量，而且隨著基站的增加，這種節約越來越明顯。

2.3 基站處理能力對數學模型的影響

當基站數目一定的，而基站要滿足的情況P不同，此時又是另外一種情況。假設基站的數目N確定，不妨取20，而P暫取85%，此時傳統網絡架構中每個基站所需滿足的業務量如表2所示。

此時，傳統網絡架構20個基站所需滿足的總的業務量為：Total=1799.10。而采用新型網絡架構時，20個基站所需滿足的總的業務量為：Total'=1318.39。此時新型網絡架構比傳統網絡架構節約的計算量為：Value=480.71Q。

在20個基站的情況下，隨著P的變化，傳統網絡架構與新型網絡架構所需的總業務量的不同，可以得到圖3。

由圖3可知，在基站數量一定的情況下，隨著基站要滿足的百分比的增加，傳統網絡架構和新型網絡架構所需滿足的業務量也都在增加。新型網絡架構比傳統網絡架構更節約計算量，而且隨著百分比的增加，這種節約越來越明顯。

3 結束語

C-RAN是基于集中化處理，協作式無線電和實時云計算構架的無線接入網構架， 集中式基帶處理可以大大減少覆蓋同樣區域所需基站的數量；面向協作的無線遠端模塊和天線可以提高系統頻譜效率；基于開放平臺的實時云型基礎設施和基站虛擬化技術可以降低成本，共享處理資源，減少能源消耗，提高基礎設施利用率。

仿真結果表明，基帶資源池網絡架構確實具有可行性。我們相信這種新型的無線網絡架構一定可以最終運用到實際當中，推動基礎網絡領域的技術發展，為用戶建設低成本、高性能的網絡。

參考文獻

[1]傅準.TD-SCDMA基帶池資源技術探討與應用[J].無線通信技術，2010（04）：10-13.

[2]陳志萍，王利存.綠色基站解決方案與實現技術[J].中興通訊技術，2010（06）：13-15.

[3]陳沫，陳奎林，劉光毅，崔春風.新型無線接入網絡架構研究[J].電信科學，2011（01）：76-82.

[4]CHOI L U，MURCH R D.A transmit preprocessing technique for multiuser MIMO systems using a decomposition approach.IEEE Transactions on Wireless Communications，2004，3（01）：20-24.

[5]張鵬.中國移動提出新型無線接入網架構C-RAN[N].新聞視界關注，2010（05）：3-4.

[6]王曉云，黃宇紅，崔春風等.C-RAN面向綠色的未來無線接入網演進[J].國內聚焦，2010（01）：107-112.

[7]李建東，郭梯云，鄔國揚.移動通信[M].西安電子科技大學出版社，2006.

[8]侯旭光，晏堅，趙建國.衛星移動通信系統關鍵技術分析與展望[J].數字通信世界，2011（07）：52-54.

[9]戴虎.GSM 網絡體系結構及其網絡優化[J].武漢理工大學學報，2005，27（01）：10-14.

[10]鄭磊.GSM網絡優化研究[J].科技創新導報，2009（24）：22-23.

[11]沈忱.現階段GSM網絡發展的關鍵問題分析[J].GSM網絡技術發展專題，2011（06）：6-9.

作者單位

電子科技大學成都學院通信與信息工程系 四川省成都市 611731