開放架構模塊化：基站形態(tài)發(fā)展必然趨勢

　　從2000年第一代3G基站推出到現(xiàn)在，基站已經(jīng)發(fā)展了五六年時間。3G網(wǎng)絡規(guī)模的逐步擴大，以及網(wǎng)絡部署難度的不斷增加，對3G基站提出了高性能、低成本、靈活部署和面向未來的需求。針對這樣的需求，以數(shù)字功放、多載波技術、支持HSDPA、開放架構模塊化為特征的新一代基站應運而生，而其中的開放架構模塊化正是新一代基站在形態(tài)上的重要特征，同時也是基站在未來發(fā)展過程中呈現(xiàn)出的幾大主要趨勢之一。

　　歷史潮流，必然趨勢

　　基站，是由多個功能部分組成的，其中最主要的兩個部分是基帶部分和射頻部分。基站的開放架構主要就是指基站的基帶部分和射頻部分之間采用的是開放式的接口和標準協(xié)議，可分開放置；模塊化則是開放架構概念的一種延伸，主要指基站的基帶部分和射頻部分無論從硬件還是軟件上都自成一體，具有自己的功能，基帶部分和射頻部分相互獨立。

　　基站的形態(tài)向著開放架構模塊化的方向發(fā)展并不是偶然的，而是基站不斷發(fā)展的必然趨勢，是多種因素導致的必然結果。這些因素主要包括兩個方面，一個是市場需要，另一個是標準發(fā)展。

　　牽引力：市場需要

　　在過去的2G時代，人們對無線網(wǎng)絡的要求并不是很高，把通話的問題解決好就可以了。但到了3G時代，人們對無線網(wǎng)絡的需求比2G時代大大增加，除了通話之外，人們希望能夠用3G網(wǎng)絡和終端打可視電話、瀏覽網(wǎng)頁甚至看電影看電視。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的這些需求，3G網(wǎng)絡的功能和性能都需要不斷提高，這也就必然導致3G網(wǎng)絡中的重要單元——基站需要不斷地擴容。

　　但在用傳統(tǒng)基站部署的網(wǎng)絡中，基站的擴容卻是運營商一個頭疼的大問題。這是由于傳統(tǒng)基站的各個模塊通常是集成在一起的，例如基帶單元和射頻單元通常是無法完全分離的，如果在基帶單元資源緊張的情況下，需要進行擴容，增加基帶單元的同時就必須增加射頻單元，這將無法避免地導致射頻部分的浪費。而如果基站可以實現(xiàn)基站內(nèi)的單元模塊化，各模塊之間各自獨立的話，在上述情況下，就可以根據(jù)實際需要，實現(xiàn)只增加基帶資源不增加射頻資源的靈活配置，從而節(jié)省大量的設備成本。

　　可見，市場需要正如一股巨大的拉力一樣，牽引著3G基站的發(fā)展，使得基站在設計上不斷向著開放架構模塊化方向發(fā)展。

　　推動力：標準制定

　　2003年6月，愛立信、華為、NEC、西門子和北電共同發(fā)起成立了CPRI(通用公共無線接口)標準化組織。CPRI接口是指基站內(nèi)部基帶單元和射頻單元之間的接口，該組織成立的主要目的就是制定這個接口的標準協(xié)議，從而使該接口開放化、公開化。在此之后，多個廠商紛紛加入該組織。目前，該組織已經(jīng)擁有了100多個成員。CPRI標準協(xié)議的制定和多個廠商的支持，為基站基帶單元和射頻單元之間的接口開放化奠定了堅實的基礎，也為新一代基站架構體系的形成鋪平了道路，使基站單元的開放架構成為一種必然的趨勢。

　　依賴于CPRI技術的發(fā)展，華為首推的分布式基站也應運而生，并在短短兩三年內(nèi)獲得了巨大的發(fā)展，極大地改變了傳統(tǒng)基站的產(chǎn)品形態(tài)，成為基站結構開放架構模塊化方面的先頭部隊。

　　可見，標準的發(fā)展是基站采用開放架構模塊化的重要條件，它像一股巨大的推動力，推動著具有開放架構的基站登上了基站發(fā)展的歷史舞臺。

　　開放架構模塊化，Inside

　　作為領先的3G設備供應商，華為長期關注客戶的建網(wǎng)需求。2005年2月，華為率先發(fā)布了新一代基站解決方案。新一代基站解決方案中包括宏基站、分布式基站、小基站，這些基站都擁有一個共同點，那就是具有開放式的架構和模塊化的單元。下面就讓我們看看這些基站是如何實現(xiàn)模塊化、達到簡易方便地擴容并擁有強大的功能的。

　　宏基站：不論在2G時代還是3G時代，宏基站都是系列化基站中最主要的組成部分，通常被廣泛應用于人口密集的城區(qū)；它們承擔著建網(wǎng)的最主要任務，在網(wǎng)絡中占有大量份額。在建網(wǎng)初期，由于用戶相對較少，運營商往往只需要配置宏基站中的一部分容量；在建網(wǎng)的中期或后期，隨著市場需求的不斷增加，運營商也需要對宏基站不斷進行擴容。新一代基站中的宏基站，基帶單元和射頻單元之間采用標準CPRI接口，具有開放式的架構，并實現(xiàn)了單元模塊化，可以以“搭積木”方式增加容量，從而使得基站的擴容異常方便簡單。此外，由于基帶單元采用了ASIC的基帶解決方案，使其具有了更高的集成度，為資源模塊化打下了良好基礎。

　　例如，華為新一代基站中的宏基站，可以從3扇區(qū)1載頻擴容到3扇區(qū)2載頻，再擴容到滿配置的3扇區(qū)4載頻，已配置的模塊不需要改動，運營商只需要根據(jù)容量增加各模塊就可以了，真正實現(xiàn)了大尺度地平滑擴容。具體來說：首先，由于射頻部分實現(xiàn)了模塊化，3×1配置時，只需要配置3載波需要的單板；3×2配置時，由于華為已實現(xiàn)了多載波收發(fā)信機，1載波的資源可支持兩個載波，因此不需要增加硬件；3×4配置時再增加一倍的單板資源即可。此外，基帶部分由于采用了資源池設計，以增加資源處理板的方式就可以支持平滑擴展。從上面可以看出，由于射頻和基帶模塊間的獨立性，這兩個模塊的增加是完全可以分開進行的，不必涉及到另一個模塊，從根本上節(jié)約了成本。過去一直讓運營商頭疼的擴容問題，就這樣簡單地被解決了。

　　分布式基站：分布式基站，以開放式架構作為基礎的設計理念，基帶部分和射頻部分采用光纖實現(xiàn)連接，可實行分開放置，從而顛覆了傳統(tǒng)的建網(wǎng)模式。華為的分布式基站借力于開放式架構模塊化的設計，具有小基站的體積、宏基站的容量、靈活組網(wǎng)、完善可靠的特點。具體如下：

　　BBU和RRU的數(shù)量根據(jù)容量及覆蓋的需要靈活配置；

　　可以通過多BBU堆疊擴展，4個BBU堆疊可達到12扇區(qū)載頻，與宏基站容量類似；

　　多個RRU與BBU之間可以有星形、鏈形、環(huán)形等多種連接方式，滿足網(wǎng)絡靈活組網(wǎng)的需求，適應廣泛的應用場合；

　　基帶單元堆疊時，各BBU間是完全備份的負荷分擔關系；

　　每個RRU有兩個高速接口，可以同時與兩個BBU盒組成環(huán)形連接，保證基帶和射頻接口具有備份通道。

　　以開放架構模塊化為基礎的分布式基站，從2003年誕生起，就充滿了生命力，獲得了國內(nèi)外眾多運營商的普遍關注，并在這樣的關注下快速發(fā)展。從那時起，分布式基站的演進歷程可分為如下三個階段：

　　第一代分布式基站，是將傳統(tǒng)的宏基站通過CPRI接口接到RRU上；第二代分布式基站，由標準的基帶處理單元BBU和RRU組成，BBU是標準1U高19英寸的設備，可以靈活地放置在任意一個標準機柜里；第三代分布式基站，由BBU和多種RRU組成，RRU可以通過RHUB進行靈活組網(wǎng)，滿足各種應用的需求。第三代分布式基站還具有大功率和小功率兩個方向的發(fā)展趨勢。更大功率的分布式基站，解決廣覆蓋和大容量問題，具備替代宏基站的能力。更小型化的分布式基站，將改變室內(nèi)覆蓋建網(wǎng)模式。

　　目前，三代分布式基站有著不同的應用場景，第一代和第二代已經(jīng)獲得廣泛的商業(yè)應用，第三代基站也處于研究中，并已得到了廣泛的重視。三代基站的配合使用，將在3G網(wǎng)絡的建設中發(fā)揮越來越重要的作用，從容應對各類復雜的應用場景。

　　小基站：基站內(nèi)的模塊化單元還可應用于不同的基站中，具有很大的通用性。多個具有通用性的模塊互相搭配使用，可靈活組合成一些特定的產(chǎn)品形態(tài)，方便運營商靈活組網(wǎng)，減少備件的種類。例如，射頻模塊RRU，如果與室內(nèi)型基帶單元BBU組合在一起，可構成分布式解決方案；而與室外型基帶單元BBU組合在一起，就可以構成小基站一體化解決方案。與宏基站相比，小基站具有體積小、重量輕的優(yōu)勢，也是無線網(wǎng)絡不可缺少的組成部分。

　　明顯優(yōu)勢，不可小窺

　　基站的開放架構模塊化，會為運營商和無線網(wǎng)絡帶來以下好處：

　　低成本：基站的投資成本CAPEX和運維成本OPEX都將得到降低。首先，基站內(nèi)的模塊化，將帶來基站間模塊的通用化。宏基站、分布式基站、小基站間都會有不少功能類似的模塊，只需要一次性開發(fā)即可。很多一開始在宏基站上實現(xiàn)的功能，通常也會很快在分布式基站、小基站上得到實現(xiàn)，從而使研發(fā)簡化，最終帶來設備成本的降低。此外，模塊的通用化，也將帶來維護的簡化和維護成本的降低。

　　其次，具有開放架構模塊化的分布式基站和小基站，由于具有在形態(tài)上得天獨厚的優(yōu)勢，因此相對傳統(tǒng)宏基站的安裝，可大大降低工程安裝難度、站址選擇難度并節(jié)省工程所需時間，這些都將極大地節(jié)省網(wǎng)絡的運維成本。

　　靈活部署：3G網(wǎng)絡的建設面臨著城區(qū)站址資源基本耗盡的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的基站部署模式存在著難以克服的困難。同時，隨著人們環(huán)保意識的增強，選擇3G站址的難度也進一步加大了。靈活的分布式基站形態(tài)，由于體積小、重量輕，是解決站址選擇問題、實現(xiàn)“隨遇而安”靈活部署的有效手段。此外，由于射頻和基帶單元的分離，運營商可將專業(yè)的射頻供應商也納入供應商范圍，從不同供應商處分別采購這兩個部分，擴大了選擇的范圍。

　　面向未來：3G移動通信技術標準演進速度比以往任何標準都快，這種高速演進帶來一系列的基站升級問題。開放的模塊化結構具有功能豐富、系統(tǒng)升級方便的特點，基帶和射頻之間可以分別演進，符合3G網(wǎng)絡面向未來的要求。

　　總結過去，展望未來

　　基站的開放式和模塊化，是以2003年華為公司率先推出的第一代分布式基站為標志性起點的。2005年，華為公司又推出了全系列以開放式和模塊化為重要特征的新一代基站系列。在開放架構模塊化的基站顯示出了巨大優(yōu)勢后，其他通信設備供應商也紛紛跟進，并將在2006年或2007年陸續(xù)推出他們的新一代基站。目前，華為公司的新一代基站已成功商用于中國香港、印尼、阿聯(lián)酋、西班牙、葡萄牙、文萊、捷克、馬來西亞、波蘭等國家的商業(yè)網(wǎng)絡，并從這些網(wǎng)絡中獲取了大量的部署經(jīng)驗。

　　隨著通信市場的不斷發(fā)展，基站實現(xiàn)開放架構模塊化，猶如歷史潮流一般不可阻擋，我們有理由相信，具備開放架構模塊化的新一代基站最終會替代傳統(tǒng)的基站，并在未來的無線網(wǎng)絡建設中擔當最重要的角色。