从软件无线电技术到无线网络云

　　无线网络云

　　除了基于IT技术实现单个基站系统，未来接入网的架构也值得关注，因为现在远端射频头的技术已经相当成熟，而把基带集中化处理也是一个未来的趋势。基于这样的一个趋势，如果把集中化基站池中的基站都使用通用的IT平台支撑，那么未来可能基于IT的资源池可以支撑起未来的无线接入网，这就引发了无线网络云的概念。无线网络云的核心思想是使用云计算的技术和通用计算资源池来支撑未来无线接入网所有的基带处理。图3中所示为抽象的无线网络云的架构，前端是分布在城市中的RRU，很多处理节点相连，并有同步的时钟使得节点同步。

　　图2 处理器性能与功耗

　　图3 无线网络云（1）

　　未来的无线网络云中，在同一个物理节点，我们可以使用虚拟化的技术来支撑起一个个以软件形式体现的虚拟基站。这包括两个部分，第一部分是Hypervisor，这是一套系统软件，为虚拟基站提供实时性能，第二部分是虚拟基站本身要支持的无线协议，比如LTE协议栈、CDMA协议栈。总体的系统管理将会针对各个虚拟站的系统资源进行灵活地调配，比如基站之间的协作。具体情况如图4所示。

　　无线网络云的技术挑战

　　无线网络云的实现包含了诸多的技术挑战，具体包含以下几项：

　　• 基站服务器与RRH之间的定时同步

　　• 在实时环境中的系统资源分配

　　• 基于通用操作系统的实时和抖动控制

　　• 打破传统"固定"设计的，高效的并行编程模型

　　• 在混合系统中，如何共享一些特殊的处理资源，如硬件加速器

　　• 在多节点系统中，如何严格控制时延

　　• 基于以太网和操作系统的时钟网络

　　针对这些系统级的挑战，IBM中国研究院致力于为业界推动这个趋势和克服这些技术挑战，绘制未来无线网络云的美好蓝图，并通过开源项目的合作推动基于IT多核通用处理器的软件无线电技术的发展。

　　在这个过程中，IBM搭建虚拟基站池（virtual base station pool）的试验平台，如图5所示。基站池将基于通用处理器和通用IT平台。在同一个基于IT的软件无线电平台上支持 LTE advanced、 TD-SCDMA 和 GSM并支持基站间的协作处理（collaborative MIMO）。

　　图4 无线网络云（2）

　　图5 虚拟基站池实验平台案例

　　总结

　　无线与IT融合的趋势需要一个多学科多领域的合作才能够达成。技术的推动是至关重要的，例如电子工程中无线算法的并行化设计、实时系统的设计以及计算机科学中操作系统的设计、编程模型和并行计算等这些复杂的系统的推进。在功耗上，通用处理器确实目前不占优势。但在基于这样的灵活的资源池的基础上，可以推动业界的创新研究。无线和IT的融合不仅是IT产业的发展也不仅仅是无线的发展，开放的未来架构才是我们更需要关注和推动的课题。