C-RAN

CRAN
と混同しないでください
の一部(学術研究と出版物のセクションに関連するもの)
。理由は次のとおりです
。FP7プログラムは2013年に終了しました。
C-RAN(Cloud-RAN)は、Centralized-RANと呼ばれることもあり、セルラーネットワークのアーキテクチャです。これは、2010年4月に中国の北京でChina Mobile Research Instituteによって最初に導入され、米国企業が提出した特許出願 で開示されてから9年後のことです。簡単に言えば、C-RANは、2G、3G、4G、および将来のワイヤレス通信標準をサポートする、無線アクセスネットワーク向けの一元化されたクラウドコンピューティングベースのアーキテクチャです。その名前は、C-RANシステムの主な特徴である「クリーンで集中化された処理、協調無線、およびリアルタイムクラウド無線アクセスネットワーク」の4つの「C」に由来しています。
内容
1 バックグラウンド
2 基地局アーキテクチャの進化
2.1 オールインワンマクロ基地局 2.2 分散型基地局 2.3 C-RAN /クラウド-RAN
3 アーキテクチャの概要
4 同様のアーキテクチャとシステム
5 セルラーネットワークの進化における競合アーキテクチャ
5.1 オールインワンBTS 5.2 スモールセル
6 学術研究と出版物
7 参考文献
8 外部リンク
バックグラウンド
従来のセルラー、または無線アクセスネットワーク(RAN)は、多くのスタンドアロン基地局(BTS)で構成されています。各BTSは小さなエリアをカバーしますが、グループBTSは連続したエリアをカバーします。各BTSは、モバイル端末との間で独自の信号を処理および送信し、データペイロードをモバイル端末との間で転送し、バックホールを介してコアネットワークに送信します。各BTSには、独自の冷却、バックホール輸送、バックアップバッテリー、監視システムなどがスペクトルリソースが限られているため、ネットワークオペレーターは、異なる基地局間で周波数を「再利用」し、隣接するセル間の干渉を引き起こす可能性が
従来のセルラーアーキテクチャにはいくつかの制限がまず、各BTSの構築と運用にはコストがかかります。ムーアの法則は、電気システムのサイズと電力を削減するのに役立ちますが、BTSのサポート機能もそれほど改善され次に、容量を改善するためにシステムにBTSを追加すると、BTSが互いに近くなり、同じ周波数を使用するBTSが増えるため、BTS間の干渉がより深刻になります。第三に、ユーザーはモバイルであるため、各BTSのトラフィックは変動し(「タイドエフェクト」と呼ばれます)、その結果、個々のBTSの平均使用率はかなり低くなります。ただし、これらの処理リソースを他のBTSと共有することはできません。したがって、すべてのBTSは、平均トラフィックではなく最大トラフィックを処理するように設計されており、アイドル時に処理リソースと電力を浪費します。
基地局アーキテクチャの進化
オールインワンマクロ基地局
1Gおよび2Gセルラーネットワークでは、基地局はオールインワンアーキテクチャを備えていました。アナログ、デジタル、および電源機能は、冷蔵庫と同じ大きさの単一のキャビネットに収容されていました。通常、基地局のキャビネットは、電源、バックアップバッテリー、空調、環境監視、バックホール伝送装置など、必要なすべてのサポート機能とともに専用の部屋に配置されていました。RF信号は、基地局RFユニットによって生成され、RFケーブルのペアを介して基地局タワーまたは他の取り付けポイントの上部にあるアンテナまで伝搬します。このオールインワンアーキテクチャは、主にマクロセルの展開で見られました。
分散型基地局
3Gの場合、分散型基地局アーキテクチャは、エリクソン、ノキア、ファーウェイ、およびその他の主要な通信機器ベンダーによって導入されました。このアーキテクチャでは、リモート無線ヘッド(RRH)とも呼ばれる無線機能ユニットが、デジタル機能ユニットまたはベースバンドユニット(BBU)からファイバーで分離されています。デジタルベースバンド信号は、Open Base Station Architecture Initiative(OBSAI)またはCommon Public Radio Interface(CPRI)標準を使用して、ファイバーを介して伝送されます。RRHは、アンテナに近いタワーの上部に設置できるため、RF信号が基地局のキャビネットからタワーの上部にあるアンテナまで長いケーブルを経由する必要がある従来の基地局と比較して、損失が少なくなります。RRHとBBUの間のファイバーリンクは、数百メートルまたは数キロメートル離れた場所に配置できるため、ネットワークの計画と展開をより柔軟に行うことができます。現在、ほとんどの最新の基地局は、この分離されたアーキテクチャを使用しています。
C-RAN /クラウド-RAN
C-RANは、上記の分散型基地局システムのアーキテクチャ上の進化と見なすことができます。無線、光学、IT通信システムにおける多くの技術的進歩を利用しています。たとえば、最新のCPRI標準、低コストの粗波長または高密度波長分割多重(CWDM / DWDM)テクノロジ、およびミリ波を使用して、長距離でのベースバンド信号の送信を可能にし、大規模な集中型基地局の展開を実現します。最近のデータセンターネットワークテクノロジーを適用して、BBUプールで低コスト、高信頼性、低遅延、高帯域幅の相互接続ネットワークを実現します。クラウドコンピューティングに根ざしたオープンプラットフォームとリアルタイム仮想化テクノロジーを利用して、動的な共有リソース割り当てを実現し、マルチベンダー、マルチテクノロジー環境をサポートします。
アーキテクチャの概要
C-RANアーキテクチャには、他のセルラーアーキテクチャとは異なる次の特性が
大規模な集中展開:多くのRRHが集中BBUプールに接続できるようにします。最大距離は、4G(LTE / LTE-A)システムのファイバーリンクで20 km、3G(WCDMA / TD-SCDMA)および2G(GSM / CDMA)システムの場合はさらに長い距離(40 km〜80 km)になります。
コラボレーティブラジオテクノロジーのネイティブサポート:どのBBUも、非常に高い帯域幅(10Gbit / s以上)と低遅延(10usレベル)でBBUプール内の他のBBUと通信できます。これは、プール内のBBUの相互接続によって可能になります。これは、BBUホテリングまたは基地局ホテリングとの大きな違いの1つです。後者の場合、異なる基地局のBBUは単純に積み重ねられ、物理層の調整を可能にするためにそれらの間に直接リンクはありません。
オープンプラットフォームに基づくリアルタイム仮想化機能:これは、ソフトウェアとハ​​ードウェアがクローズソースで単一ベンダーによって提供される独自のハードウェア上に構築された従来の基地局とは異なります。対照的に、C-RAN BBUプールは、x86 / ARM CPUベースのサーバーなどのオープンハードウェア、およびRRHへのファイバーリンクとプール内の相互接続を処理するインターフェイスカード上に構築されます。リアルタイムの仮想化により、ネットワークの負荷に応じて、プール内のリソースをベースステーションのソフトウェアスタック、たとえばさまざまなベンダーの4G / 3G / 2G汎用モジュールに動的に割り当てることができます。ただし、ワイヤレス通信システムの厳密なタイミング要件を満たすために、C-RANのリアルタイムパフォーマンスは数十マイクロ秒のレベルであり、これは通常見られるミリ秒レベルの「リアルタイム」パフォーマンスよりも2桁優れています。クラウドコンピューティング環境で。
同様のアーキテクチャとシステム
大韓民国の通信事業者であるKTは、2011年と2012年に3G(WCDMA / HSPA)および4G(LTE / LTE-A)ネットワークにクラウドコンピューティングセンター(CCC)システムを導入しました。 CCCの概念基本的にC-RANと同じです。
SK Telecomはまた、2012年までに韓国の4G(LTE / LTE-A)ネットワークにSmart Cloud Access Network(SCAN)とAdvanced-SCANを導入しました。
2014年にAirvana社(現在コムスコープ)はOneCell、導入された C-RANベース小細胞企業や公共スペースのために設計されたシステム。
セルラーネットワークの進化における競合アーキテクチャ
オールインワンBTS
RANの同様の課題に対処している1つの主要な代替ソリューションは、小型のオールインワン屋外BTSです。半導体業界での成果のおかげで、RF、ベースバンド処理、MAC処理、パッケージレベル処理など、BTSのすべての機能を50リットル未満の容量で実装できるようになりました。これにより、システムが小型で耐候性になり、BTSサイトの選択と建設の難しさが軽減され、空調要件が排除され、運用コストが削減されます。
ただし、各BTSはまだ独自に動作しているため、コラボレーションアルゴリズムを簡単に利用して、隣接するBTS間の干渉を減らすことはできません。また、オールインワンのBTSユニットは通常アンテナの近くに取り付けられているため、アップグレードや修理も比較的困難です。保護が不十分な環境で処理ユニットが多いということは、RRUが屋外にのみ配置されているC-RANと比較して障害率が高いことも意味します。
Cloud RANの利点は、複数の無線ヘッド間の遅延が非常に短いCoordinated MultiPoint(CoMP)などのLTE-Advanced機能を実装できることにただし、CoMPなどの改善による経済的メリットは、一部のオペレーターのバックホールコストが高くなることで打ち消される可能性が
スモールセル
スモールセルとC-RANの間の主な競合は、屋外ホットスポットカバレッジと屋内カバレッジの2つの展開シナリオで発生します。
学術研究と出版物
将来のセルラーネットワークアーキテクチャの有望な進化パスの1つとして、C-RANは高い学術研究の関心を集めています。一方、C-RANアーキテクチャに組み込まれた協調無線機能のネイティブサポートにより、協調マルチポイント送受信、ネットワークコーディングなど、セルラーネットワークで実装するのが困難であった多くの高度なアルゴリズムも可能になります。
2011年10月、チャイナモバイルがC-RANプレゼンテーションを行うよう招待されたときに、ワイヤレスワールドリサーチフォーラム27がドイツで開催されました。
2012年8月、IEEE C-RAN2012ワークショップが中国の昆明で開催されました。
CRC Pressは、「Green Communications:Theoretical Fundamentals、Algorithms and Applications」という本を出版し、その第11章として「C-RAN:A GreenRANFramework」を持っています。
2012年12月、IEEE GlobalCom 2012カンファレンス、クラウドベースのステーションと大規模な協調通信に関する国際ワークショップが米国カリフォルニア州で開催されました。
欧州委員会フレームプロジェクト7にはスポンサーがあり、現在、セルラーネットワークアーキテクチャの進化に関連する多くの問題に取り組んでいます。これらのプロジェクトの多くは、モバイルクラウドネットワークプロジェクトのように、C-RANを将来のセルラーネットワークアーキテクチャの1つとして採用しています。
参考文献
^ 中国移動研究所。「第1回C-RAN国際ワークショップ」。2010年4月26日にオリジナルからアーカイブされました。取得した21年4月2010。 ^ 米国特許 Appl。60286850(2001年4月26日提出)、「キャリア干渉法を使用してマルチキャリア信号を処理するための方法と装置」 ^ Shattil、Steve(2002-04-24)、US 7430257:ダイレクトシーケンスチャネルおよびマルチアクセスコーディング用のマルチキャリアサブレイヤー
^ 中国移動研究所(2011)。C-RAN:グリーンRANへの道(PDF)。K.Chen etal。アーカイブ元(PDF) 2013年12月31日に。
^ ポンピリ、ダリオ; Hajisami、Abolfazl; Viswanathan、Hariharasudhan(2015)。「クラウド無線アクセスネットワーク(C-RAN)での動的プロビジョニングと割り当て」。アドホックネットワーク。30:128〜143。土井:10.1016 /j.adhoc.2015.02.006。
^ 韓国テレコム。「韓国テレコムは世界初の商用クラウドRANを計画している」。2012年12月16日にオリジナルからアーカイブされました。取得した31年12月2012。
^ SKテレコム。「世界初のAdvanced-SCANの応用」。アーカイブされたオリジナルの2013年12月15日に。
^ http://www.commscope.com/Solutions/Indoor-Small-Cells-and-C-RAN/ ^ http://www.commscope.com/Solutions/OneCell-C-RAN-Small-Cell-System/ ^ ジョーンズ、ダン。「Airvanaが「CloudRAN」4Gビズセルで帰ってきました」。軽い読書。検索された19年6月2015年。
^ グリーンコミュニケーション:理論的基礎、アルゴリズムおよびアプリケーション。CRCプレス。2012.p。840。
^ 「モバイルクラウドネットワーク」。
外部リンク
China Mobile ResearchInstituteの公式C-RANWebサイト
中国語での最初のC-RAN国際ワークショップウェブサイト
ASOCSは、C-RANが優れた実装であることを主張します
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カテゴリー: C