无线通信系统中的软基站技术概述

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/155129.htm

4 传输

近年来接入网与传输网的融合呈现出加速的趋势，三层路由协议以及以太网管理协议在基站侧的需求逐步增加。接入设备在无线网络云中越来越多地承担了传输接口承载、协议终结、路由转换、内部节点管理、甚至多节点网络管理的作用。近年来，更是涌现了自发现，自配置等智能化相关的综合性技术。

随着数据业务的快速增长和网络逐步开放，无线基站比以往承担了更多的角色，不但要为终端用户提供语音，数据服务，同时需要充当传输路由节点、汇聚节点，为多个站点提供传输服务。

为了应对复杂的传输组网和传输协议，软基站需要具备如下能力：

(1) 内置多样的传输能力。基站部署的场地往往受限制，同时需要适应局方已经部署的各种传输方式。软基站需要内置多样化传输的能力，如微波，无源光纤网络(PON)，E1/T1，同步传输模块1(STM-1)、以太网等多种传输介质，并能够提供灵活的组网方式。同时，基站还需要支持在多种传输介质同时进行分路传输，如以太网和E1同时接入，以太网承载数据业务，E1承载语音业务。

(2) 采用标准化传输协议栈。互联网工程任务组(IETF)等标准组织开放的网络协议簇，独立于网络硬件环境提供了标准化的高层协议，能够满足基站多种制式并存、互联互通的需求。从2002年起，中兴通讯即开始研发全IP无线基站，实现了IP over E1和FE接入多业务传送平台弹性分组数据环技术(MSTP RPR)的过渡组网方式。对于逐步走向开放的网络架构，软基站需要更加注重传输管理和传输安全，提供Internet 协议安全性(IPSec)（数字证书管理，部署）和IPv6等解决方案，以及802.3ah等以太网管理协议。

(3) 传输资源的统一管理。传输资源在多模基站中是多制式业务的公共资源。在软基站上需要能够通过传输配置实现多种传输方式共存，以及不同业务在共传输下的带宽的QoS调度、带宽流控等功能。

(4) 接入网和传输网融合。随着向4G的发展，基站从最初实现二层交换协议，逐步发展到实现三层路由协议以满足日益复杂的组网需求。同时，基站不仅仅只作为传输叶节点，而是集路由管理节点和协议终结节点为一体，甚至部分代替多协议标签交换(MPLS)边缘路由器，降低整个网络的部署成本。

5 软基带

从各制式看，除CDMA2000核心技术基本为Qualcomm垄断，基带调制解调采用专用集成电路(ASIC)之外，其他各种通信制式基带实现均呈现多样化，各设备厂商形成了包括ASIC、数字信号处理(DSP)、DSP+ASIC、数字信号处理+现场可编程门阵列(DSP+FPGA)等多样的实现方式，这些方式各存在优缺点。

经过FPGA、DSP技术，以及基带处理实现技术多年的发展，通过更换软件（包括现场可编程门阵列网表）、更换制式的软基站已经不是天方夜谭。在FPGA中实现硬加速器，DSP阵列中实现复杂算法，并采用高速的SRIO交换平面实现DSP阵列、FPGA之间的互联，就可以提供强大的基带处理能力，实现多种制式的处理。软基带技术在各个制式应用主要的制约因素是实现成本。例如对于全球移动通讯系统(GSM)这样成熟的、成本非常敏感的市场，对基带处理能力要求不高，能够承载长期演进(LTE)业务的基带硬件应用于全球移动通讯系统将存在极大的资源浪费。另外，统一的大基带处理资源池在不同制式之间如何灵活的分配处理能力，并实现灵活的资源扩展，也是亟待研究的课题。

随着业务实现的固化，在成本压力的驱动下设备厂商会从全软基带到半软基带、并向ASIC迁移，同时也就逐步失去了随标准演进的能力和业务迁移的灵活性。

6 基带射频接口

基带射频接口标准中，由于实现简单、实现经济性好、带宽利用率高等一系列优点，CPRI得到了广泛的认可和应用。OBRI或欧洲电信标准化协会ETSI的ORI也借用了CPRI的底层定义。

CPRI规范分成两个层次，如图4所示。层一包括了物理层传输、I/Q数据的时分复用(TDM)映射等，层2包括了控制信令等的定义。CPRI组织对UMTS/LTE等的I/Q格式进行了规定，但是对GSM、CDMA2000的I/Q数据，可能是基于码片速率的原因，没有进行规范。协议二层划分原理上是能够承载多业务的，但是在层一进行过于细节的定义，其实并不利于实现多模式的软基站。相对而言，OBSAI RP03的四层结构就更加能够适应。如表1所示，在OBSAI RP03中，保证数据点到点传输的协议层，均能做到与制式无关。

如果要使得CPRI适于传输多种不同制式，就需要考虑细化分层，并在底层的空口数据容器AxC(Antenna Carrier)大小定义上考虑I/Q数据的容量适配，但在使用上要做到与制式无关，在传输过程中只考虑无制式AxC的传输，而不关心I/Q向AxC映射的方式、制式、采样的信息等。只在无法忽略制式差异的两端（也就是基带调制解调和中频处理）才看到制式数据。这样在部分情况下可能会牺牲一点承载效率，也可能会提高一些复杂度，但是从无线产品演进以及灵活性的角度看，这样的代价还是非常值得的。

7 软基站未来的趋势

软基站的架构形态，会走向多模，扁平化架构，尤其是多模软基站，对“软”技术提出了更高的要求，需要提供更为丰富的软件服务。软件服务内容从单纯的传统基站业务转向集成传输，集成控制器，集成路由器等多种功能角色为一体，并从固定功能服务转向了可配置的，可选择定制的服务方向。

目前的软基站硬件架构已基本能够满足多业务共存的需要。未来软基站将继续向集成度更高、基带资源调配更灵活、传输方式更丰富、成本更低、节能更环保几个方向发展。

未来软件技术将坚定地走向IP化、IT化。基站将走向开放标准。基站接入开放的网络后，未来的IP网络安全性将受到更多的关注；未来软基站将更多地提供智能化、分布式以及虚拟化的相关技术，通过此类技术灵活地组合基站功能，并逐步完成基站的负载均衡：

(1) SON等技术的横空出世，对于基站的管理方式是一种革新。自发现、自下载、自配置，使接入网能够便利地加入或删除网络节点，并能够自动进行网络优化。随着未来几年内标准的逐步完善，及在基站设备中的实现，软基站的智能化能力将会大幅提高。

(2) 分布式数据处理模型及技术的应用，可以解决以往基站模型中存储空间及处理资源瓶颈，将不均衡的业务处理分布化，形成均衡负载处理。最近热门的“云计算” 技术也是分布式计算、并行计算、网格计算等演变而来[10]，通过大型服务器的集中运算能力来提供云服务，并将这些概念走向商业化。尽管最终走向云服务尚需时日，但是对于云计算的基本理论可以在基站中借鉴和应用。

(3)虚拟化技术的应用，会进一步抽象基站的功能划分，形成处理器资源池和数据处理池的二层简化结构。各个功能业务能够动态地分配到具有空闲处理能力的单板上，甚至对实现跨基站的分布式处理提供技术支撑，实现资源配置的优化并降低能耗，实现绿色基站。