基带资源池网络架构模型研究

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摘 要 传统的无线接入网架构面临着诸多挑战：系统容量干扰受限、多标准和动态网络负载缺乏灵活性以及高额的建设和运维成本等。本文对GSM移动通信网络和C-RAN架构的网络覆盖特性进行分析。在多个小区达到相同覆盖效果的情况下，对新旧两种网络结构的设计需求进行比较分析。C-RAN架构是一种新型的网络架构，针对该网络架构的特性，对解决潮汐问题进行可行性分析。

【关键词】全球移动通信系统 潮汐效应 虚拟基站集群 可行性

无线接入网（RAN）是现在通信领域的主要发展方向，运营商的基础建设也日趋成熟。但在高速发展的移动业务和日趋激烈的竞争环境下，移动运营商面临着多方面的挑战：高额的能耗、高涨的建设和运维成本、紧张的频谱资源、快速增长的业务流量以及日趋严峻的成本压力。

为了解决上述问题，出现一种新型的网络架构，该架构依托于"BBU+RRU"基站结构，覆盖不同区域的RRU通过光纤连接到BBU，基带资源位于BBU部分，由所有RRU共享。

本文在吸收和借鉴国内外学者相关研究成果和研究方法的基础上，对基带资源池网络架构的可行性进行了分析研究。

1 C-RAN模型的建立

1.1 传统RAN的数学模型

当Value的值大于0时，新型网络架构比传统网络架构节约计算量；当Value的值等于0时，两种网络结构所需的计算量一样；当Value小于0时，新型网络架构比传统网络架构需要更多的计算量。

2 计算机仿真及分析

2.1 计算机求值方法及流程

其中ρ的值随着P值的变化而变化，此时可以通过借助计算机编程求得φi（t）关于时间t变化的值。根据数学模型，可以得出程序的流程图如图1所示。

2.2 基站数量对数学模型的影响

为了更好的得到传统网络架构和新型网络对计算量的不同需求，可以从不同方面对计算量进行求值。首先假定每个基站所需满足的业务量占业务量最大值的百分比P为定值，不妨取99%，计算量将随着基站数量的变化而变化。

在传统网络架构下，根据上述流程图可以编程并求得每个基站所要满足的业务量。取N=9，可以得到如表1所示的数据。

在传统网络架构下，9个基站所需要满足的总业务量为：Total=886.73。采用新型网络架构，资源统一分配，根据上述流程图可以编程并求得9个基站所要满足的总业务量为：Total'=622.73。因此可以看到在基站数目N取9时，节约的计算量为：Value=264Q。

随着基站数目的不断变化，Total和Total'也随着变化，通过程序得到相关数据并仿真可得D2。

由图2可知，在P一定下的条件下，但基站数目为1时，两种架构所需的业务量是一样的。但随着基站数量的增加，新型网络架构和传统网络架构所需满足的业务量都在增加，而传统网络架构增加的速率比新型网络架构更快一些。这说明新型网络架构比传统网络架构更加节约计算量，而且随着基站的增加，这种节约越来越明显。

2.3 基站处理能力对数学模型的影响

当基站数目一定的，而基站要满足的情况P不同，此时又是另外一种情况。假设基站的数目N确定，不妨取20，而P暂取85%，此时传统网络架构中每个基站所需满足的业务量如表2所示。

此时，传统网络架构20个基站所需满足的总的业务量为：Total=1799.10。而采用新型网络架构时，20个基站所需满足的总的业务量为：Total'=1318.39。此时新型网络架构比传统网络架构节约的计算量为：Value=480.71Q。

在20个基站的情况下，随着P的变化，传统网络架构与新型网络架构所需的总业务量的不同，可以得到图3。

由图3可知，在基站数量一定的情况下，随着基站要满足的百分比的增加，传统网络架构和新型网络架构所需满足的业务量也都在增加。新型网络架构比传统网络架构更节约计算量，而且随着百分比的增加，这种节约越来越明显。

3 结束语

C-RAN是基于集中化处理，协作式无线电和实时云计算构架的无线接入网构架， 集中式基带处理可以大大减少覆盖同样区域所需基站的数量；面向协作的无线远端模块和天线可以提高系统频谱效率；基于开放平台的实时云型基础设施和基站虚拟化技术可以降低成本，共享处理资源，减少能源消耗，提高基础设施利用率。

仿真结果表明，基带资源池网络架构确实具有可行性。我们相信这种新型的无线网络架构一定可以最终运用到实际当中，推动基础网络领域的技术发展，为用户建设低成本、高性能的网络。

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作者单位

电子科技大学成都学院通信与信息工程系 四川省成都市 611731