圖1. 移動(dòng)服務(wù)現(xiàn)有以及建議的頻譜分配。

這涉及到錢的問題。所有人，從政府到現(xiàn)有用戶都希望從帶寬獲得收益。在大多數(shù)情況下，運(yùn)營公司會(huì)不得不拿出一大筆錢來支付牌照費(fèi)用。但是有很嚴(yán)重的問題，用戶是否愿意每月支付更多的費(fèi)用，即滿足新頻譜牌照費(fèi)用同時(shí)又支持昂貴的新網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用。很多小運(yùn)營公司會(huì)落在后面，最終被收購或者退出。

而且，其他的候選頻譜，如果都將其交給移動(dòng)運(yùn)營商，實(shí)際可用范圍只可能增加三倍。這當(dāng)然有所幫助，但是仍然跟不上每年 66% 的增長。業(yè)界還需要其他措施。因此，運(yùn)營商除了使用更多的頻率域之外，還嘗試更高效的使用地理區(qū)域。

空域效率

Altera 客戶市場(chǎng)經(jīng)理 James Lie 也同意， “兩年前還有較小的小區(qū)。可能在兩年內(nèi)，我們會(huì)看到本地小區(qū)，但是我不認(rèn)為這會(huì)有廣泛應(yīng)用。”

圖2. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑蔀楫悩?gòu)的。

業(yè)界建議了幾種方案來克服干擾問題，但是這些解決方案要求采用最新的 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)。一種可能是時(shí)域復(fù)用以便共享通道。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)飽和時(shí)，這犧牲了吞吐量，此時(shí)您最需要的是帶寬。另一種是可選功率，這樣，每次連接只使用所需要的發(fā)送功率 — 不會(huì)導(dǎo)致與臨近小區(qū)出現(xiàn)干擾。第三種可能是聚束，一個(gè)基站的多幅天線將其輻射能量直接聚集到移動(dòng)設(shè)備上，而不是分散到某個(gè)象限中。后面兩種方案需要進(jìn)行快速閉環(huán)測(cè)量和控制，對(duì)于聚束的情形，則需要大量的計(jì)算資源。

小區(qū)另一明顯的問題是骨干網(wǎng)，基站和運(yùn)營商中心站之間的連接。宏小區(qū)基站通過電信公司的 T1/E1 線路、專用微波鏈路或者光纖，連接至中心站。這些昂貴的私有連接并不適用于小基站。企業(yè)級(jí)小區(qū)可以通過電纜或者光纖連接至公網(wǎng)的接入路由器。毫微微小區(qū)會(huì)處于 WiFi 鏈路的末端，其集線器連接至 DSL 調(diào)制解調(diào)器。不難想象這樣一種場(chǎng)景，這些 ad-hoc 連接不能提供足夠的帶寬來滿足小區(qū)的需求。這些連接 — 實(shí)際上，涉及到互聯(lián)網(wǎng)的任何連接，都會(huì)有不可預(yù)測(cè)的延時(shí)和可靠性問題。因此，它們與商用骨干網(wǎng)連接有很大的不同。

載波匯集

由于只有很少的頻帶能夠提供 100 MHz 的帶寬，特別是 700 MHz 附近的原始頻帶，因此，LTE-A 遇到的問題更大。所以，LTE-A 引入了更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：載波匯集。這種技術(shù)將幾個(gè)通道匯集在一起，為某一移動(dòng)設(shè)備提供足夠的帶寬。

例如，如果一個(gè)連接需要更大的帶寬，但是目前的基站沒有空余的通道，那么，網(wǎng)絡(luò)控制層會(huì)分配來自其他與移動(dòng)設(shè)備連接的基站的通道。即使最初的基站是宏小區(qū)鐵塔，第二個(gè)基站是微小區(qū)，這種方法也能夠工作。來自兩個(gè)基站的通道會(huì)被用于向移動(dòng)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包。

顯然，載波匯集所需要的協(xié)同工作給網(wǎng)絡(luò)控制平面帶來了壓力。這種壓力有利于促進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變。

幾年前，射頻接入網(wǎng)設(shè)計(jì)人員開始連接某些點(diǎn)。他們注意到，基站硬件越來越昂貴，大部分基站在大部分時(shí)間內(nèi)都沒有充分利用起來。他們還注意到，基站的大部分運(yùn)營成本來自散熱或者檢修車，而不是計(jì)算。他們注意到鐵塔頂部的射頻前端和地面數(shù)字引擎之間采用了同軸和光纖等連接。

這一方案，其名稱是集中式射頻接入網(wǎng) (C-RAN)，如 圖3 所示，很快就得到了很多支持。Forward Concepts 的 Strauss 說， “C-RAN 是 Intel夢(mèng)想的應(yīng)用。他們?cè)谶@方面的工作至少有 3 年了，部分是與中國移動(dòng)合作的。”

不論 C-RAN 數(shù)據(jù)中心是否有單獨(dú)的服務(wù)器和 DSP 平面，還是只使用服務(wù)器 — 采用最新的高性能計(jì)算，使用具有硬件加速器的服務(wù)器 CPU，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。除了負(fù)載均衡，射頻前端的載波匯集功能、用戶選擇的功率級(jí)，以及聚束功能都能夠受益于所有基站位于一個(gè)地點(diǎn)，而且按需提供計(jì)算資源。

宏大的遠(yuǎn)景

讓我們從移動(dòng)設(shè)備用戶的角度開始。最大的不同是，用戶所要求的是速度：在這個(gè)例子中，當(dāng)星座排成一列時(shí)，速度是每秒 100 megabits (Mbps)。這隱藏了非常昂貴的成本，消費(fèi)類設(shè)備中含有最復(fù)雜的多頻段射頻。為實(shí)現(xiàn) 100 Mbps，LTE-A將匯集載波。因此，移動(dòng)射頻不得不讓通道同時(shí)工作，這些通道可能處于不同而且是分布很寬的頻帶中，連接了不同的天線。

但是，小區(qū)并不是唯一的節(jié)點(diǎn)。我們用戶的設(shè)備可能至少會(huì)連接一個(gè)宏小區(qū)遠(yuǎn)程射頻前端，這安裝在臨近小區(qū)的鐵塔上。

數(shù)據(jù)中心的工作會(huì)非常復(fù)雜。C-RAN 控制平面必須處理每一移動(dòng)設(shè)備涉及到的通道，滿足每一設(shè)備當(dāng)前的帶寬需求。必須將小區(qū)和通道分配給移動(dòng)設(shè)備，考慮不同的帶寬有不同的傳輸特性，小區(qū)和數(shù)據(jù)中心之間的延時(shí)會(huì)有很大的不同，即光纖到 C-RAN 遠(yuǎn)程射頻前端的延時(shí)。

由控制軟件向移動(dòng)設(shè)備提供鏈路，因此，也能夠滿足數(shù)據(jù)中心虛擬化基帶處理器池的基帶處理需求。連接的每一級(jí)都是虛擬化的，隨時(shí)可以進(jìn)行分配，只有通過小區(qū)的部分除外。小區(qū)既是解決方案也是挑戰(zhàn) — 低覆蓋盲區(qū)和高需求區(qū)域，還有干擾問題，困難的骨干網(wǎng)連接，以及靜態(tài)資源分配等。在越來越虛擬化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，解決這種不連續(xù)問題會(huì)非常有趣。

還有值得討論的另一個(gè)有趣的領(lǐng)域，商業(yè)模型和技術(shù)。C-RAN 能夠?yàn)闊o線服務(wù)提供商提供很強(qiáng)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)資源，使其盡可能靠近用戶的移動(dòng)設(shè)備。提供商能夠利用這一優(yōu)勢(shì)來為移動(dòng)用戶提供基于云的服務(wù)，甚至是環(huán)境預(yù)知應(yīng)用？這種轉(zhuǎn)換極大的改變了服務(wù)提供商、應(yīng)用開發(fā)商和內(nèi)容提供商以及云主機(jī)提供商之間的收益分配。我們有下一代射頻接入網(wǎng)模型，但這是還在不斷發(fā)展的模型。