CloudRAN，用弹性架构拥抱不确定的未来

　　在移动互联网大潮的推动下，各种未曾想象的新型业务正纷至沓来，将承载到移动公网之上——无论是高清视频、VR/AR、自动驾驶和实时工业控制，还是随时随地的高速云内容访问、十倍百倍于人人联接的万物互联应用，甚至要求苛刻的公共安全业务等，都已经确定将成为未来无线网络的关键应用；而随着网络能力的开放和移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）的普及，创新的移动互联网商业模式也还在层出不穷。

　　因此，最大化移动网络的价值，构建面向未来的移动接入网，以应对未来业务创新的挑战，无疑是未来2～3年中移动网络的最大课题。把充满不确定性的“黑天鹅”，装入未来联接一切的“咖啡杯”，是新的无线架构必须实现的目标。

持续演进，应对未知的未来

　　无线接入网架构的演进大体经历了两个历史阶段。第一阶段是传统无线接入网架构时代，不同的运营商采用不同技术建网，需要单独的设计、单独的硬件和独立的运营队伍，不仅灵活性差，而且成本较高；第二阶段则开始于2007年，华为推出了SingleRAN解决方案，采用单一接入平台实现了不同制式的融合部署，用统一的硬件、射频、传输、网管、基带和主控同时支持不同的制式（例如GSM、WCDMA、CDMA2000和LTE等）。SingleRAN解决方案极大地降低了无线接入网的投资和维护费用，从而成为了当前无线网络架构事实上的业界标准。

　　面对未来，华为无线如何迎接挑战？

　　未来10年将是无线通信史上风起云涌的10年，无论是4.5G还是正在标准化的5G，从网络建设到移动应用，这10年都将迎来一个全新的移动互联世界。这远不仅是从4G向5G演进的一场技术更迭，更是在数字化转型大背景下运营商基础互联能力的重构，是无线网络走向业务互联、开放重构的新阶段。面向未来，来自多方面的需求都在呼唤一个全新的网络架构，以满足多样化的业务和商业模式对网络灵活性以及在多频段和多制式的复杂异构网络中提供更快速的联接和随时随地的一致体验的迫切要求。

多样化的业务和商业模式带来的需求

　　在多样化业务方面，无论是面向个人消费者的数据通信业务，还是面向垂直行业的虚拟网络业务，甚至要求高可靠、实时和安全的城市公共安全监控与调度业务，都要能承载到移动运营商的网络上，并且随着MBB网络的发展，未来碎片化的业务和需求仍将层出不穷。所以，未来网络需要具有灵活和统一的架构，以支撑不同用户和业务的快速交付，同时又能够快速扩容以弹性支持业务扩展；此外，运营商还需要一个开放的网络，通过各种联接能力和网络信息的开放，与合作伙伴共同促进业务的发展、开辟新的商业模式，以及拓展运营商的商业边界。

更快的联接速度对网络的需求

　　从3G、4G到未来的5G网络，联接速度的提升始终是客户的核心诉求。未来多频谱、多制式会长期共存于同一张网络中，包括4G、4.5G、5G甚至WiFi，多联接技术可以使用户从目前单一制式、单一频段和单一站点的接入，变成多制式、多频段和多站点的同时接入，从而极大地提升用户的接入速率、使能用户极致的网络体验。但目前以站点为中心的无线网络显然无法对此提供有效的支持，这就需要一个天然就支持多联接技术的全新的网络架构。

日益增长的极致用户体验对网络的需求

　　用户希望能享受到无处不在、万物互联的网络，以及由此带来的极致体验。而随着MBB的发展和后续大量的高频段频谱的发放，无线接入网将由扁平向立体、由蜂窝网向异构网演进，用户的移动体验会面临严峻挑战；与此同时，更高频谱的使用和更密集站点的部署也会不断增加小区的干扰，据计算未来LTE小区的平均干扰交叠区域会由现在的35%提高到80%，严重的网络干扰会成为用户体验的巨大障碍。因此，未来移动网络如何支持大区域的协同并提供有保障的用户体验也是网络架构需要解决的问题。

　　面对充满未知的未来，华为无线是耽于SingleRAN的成功？还是该如何继续“孕育下一代汗血宝马”，以达成移动通信网络的历史使命？CloudRAN就是在这些内因和外因的共同促发下应运而生的。

以云技术重定义移动网络架构

　　为了应对未来技术融合的复杂性、业务的多样性和商业模式的碎片化，华为提出了全新的移动网络架构——CloudRAN，以云技术为基础重新设计了整个无线管理架构，把资源管理、多技术联接和架构弹性转变成新架构下的原生能力，以更好地应对未来的不确定性。

云化架构

　　CloudRAN通过引入基于云架构的硬件和软件体系，构建了以业务驱动和用户体验为中心的弹性网络，联接4G和5G，以拥抱未来MBB和垂直行业领域业务的多样性。

云架构已经成为未来网络的基础，华为也已明确提出全云战略——“All Cloud”，其中包括了整个网络端到端的云化，但众所周知，无线接入网是其中最困难的一环。华为推出CloudRAN，在无线接入网上完整地引入云理念，补齐了全面云化的最后一块拼图，这是无线领域前所未有的基础创新。

　　CloudRAN全面改造了无线接入网络，包括功能虚拟化、资源云化、架构分布化、能力层次化和协同弹性化等一系列系统性云化能力。其中，CloudRAN通过硬件的资源池化实现了资源的最大化共享；同时，借鉴互联网公司的技术架构，CloudRAN的软件架构通过全分布化具备了弹性能力，实现了故障的灵活处理和资源的灵活调度；此外，CloudRAN还实现了全自动化的业务部署、资源调度和故障处理，所有工作不再需要人工干预。

跨制式多联接

　　CloudRAN新架构将使能多联接能力，以应对技术上多制式、多频段和多层融合的复杂性；同时使终端从单联接走向多联接融合，使能用户的极致体验。

　　当前，主流手机终端虽已具备了多制式接入能力，但只能工作在单联接状态。而多联接能力是不可避免的发展趋势，整个无线业界都在推动其进程。而且多联接的部分标准已经制定完成，诸如TDD LTE与FDD LTE间的双联接（Dual Connectivity）、LTE与WiFi的多联接聚合（LTE WiFi Aggregation）等，此外，未来5G和LTE的多联接也已在业界达成共识。CloudRAN能够将所有的接入技术统一到一个平台下，并以多联接的方式为用户提供极致体验，传统的4G、4.5G乃至未来的5G技术，以及WiFi等各种非授权频谱下的接入技术，都将成为新架构下接入能力的一部分。

　　在CloudRAN架构下，多联接技术的锚点选择问题也得到轻松解决。锚点是业务分发的使能点，高层的数据在这里被统一管理和分配，并最终通过不同的空口技术管道在终端处还原，实现技术、频谱和硬件资源的最大化利用，提升运营商的总体资产效率。

　　CloudRAN带来空前的多联接能力部署的统一，在SingleRAN基础上再一次重新定义了无线接入网的部署能力。

弹性网络

与分布式基站的设计初衷类似，CloudRAN通过新的分层结构实现了分布与集中的均衡，所有网络功能按需配置和管理，以应对商业模式的碎片化和垂直行业业务的“野蛮生长”。

　　CloudRAN的新网络分层标准将从网元维度迈向功能维度，依据资源管理的差异为传统上垂直管理的无线架构体系增加基站水平层的细分功能，而且这些功能可以按需配置，即实现网络功能的原子化，以达到最佳的协作效果，根据业务发展的需要实现灵活、快速和弹性的功能部署。

　　基站的原子化需要同时考虑增益和技术代价。如果将基站水平层分成实时和非实时两部分，将会更加适应多样化的网络环境，也更容易实现多联接、多载波和多流等技术。原则上，实时部分更加靠近基站可以实现超低时延，并在前端完成对数据的复杂计算，节省后期的处理时间；而将非实时部分集中则可以实现多维度无线制式的管理和业务分发的统一；再通过弹性的架构，由业务本身来自由选择实时和非实时部分部署的层级，即可实现从以网络为中心的部署转向以业务为中心的部署。

通用虚拟化容器设计

　　CloudRAN将使能管理能力的开放，以更好地服务垂直行业。华为在新架构中引入了新的功能单元移动云引擎，不仅承担起资源管理和调度的实体部署位置，而且通过能力开放和资源开放的管理也为未来5G所必须的端到端切片能力提供加载和管理，这是CloudRAN又一鲜明特征。

　　移动云引擎是针对无线能力进行了优化的虚拟机，可以运行在专用平台和COTS通用平台上，承载于Cloud OS和COTS的云基础设施之上，其具备电信级的容灾能力以及原生云架构的按需部署、灵活扩容和特性独立升级等特点。

能力开放：创新业务的温床

　　未来，电信网络的一个重要功能就是要使能网络能力的开放。运营商未来必须参与到互联网产业链中去，通过货币化网络能力来实现双边商业模式的转型。无线接入网更加靠近用户，网络信息也更加准确，其能力的开放可以为运营商带来更大的商业价值。在CloudRAN新的云化架构下，通过虚拟化容器，无线基站可以更容易地开放其网络能力，例如脱敏后的用户地理信息、网络优化参数、QoS、计费、用户网络上下文信息以及业务API等等，这些价值数据和接口可以被OTT和垂直行业等利用，产生许多创新业务。

　　CloudRAN的能力开放将会从较单一的API调用向复合API、场景化和互联网化的能力开放不断演进，帮助运营商在进一步拓展个人和家庭市场的同时，拓展如传统企业、垂直行业和互联网等更广泛的领域，以提升运营商在数字经济生态中的生命力和驱动力。

使能移动边缘计算

　　CloudRAN可以在需要的场景下灵活部署核心网网关、业务网关、Cache和应用服务器等，使业务开展更加贴近基站、贴近用户，使能移动边缘计算，实现节省传输、降低时延和优化处理等功能；同时，各功能实体可以共享计算和存储等资源，使业务开展成本较低，从而大大促进边缘计算的创新。

　　由于服务运行尽可能接近了终端设备，这样就大大降低了时延。可以对网络实际状态进行快速反馈，以改善用户体验，还可以减少网络其它部分的拥塞。并且，由于靠近用户并与无线设备更加紧密集成，CloudRAN更容易获取流量信息、无线信息和终端设备位置信息等，从而实现大数据分析，创造出更多创新的商业模式。

使能极致体验，惠及万千行业

　　CloudRAN架构可以应用在无线网络的各种环境和场景，以应对未来无线网络演进过程中的各种不确定性，使无线网络成为经济社会发展的核心基础设施与创新的关键推进器。

网络资源共享，提升社会效率

　　不同运营商的网络传输资源千差万别，各个国家的光纤到站率也不尽相同。要实现网络资源的按需分配，其前提是需要实现资源的共享，其中包括基带资源以及计算和存储资源的共享等。CloudRAN架构可以最大程度上适配当前的网络环境，让运营商网络可以根据资源效率最优化的原则实现基带、存储和计算资源与业务的灵活适配，从而满足不同用户和不同业务的最佳体验。

提升频谱效率，增强运营收益

　　CloudRAN架构将非实时管理单元集中部署，使不同制式、频段、站点和层级的技术可以通过更大范围间的时间、频谱、空间和各种处理能力等多维度协同，将干扰变成增益；还可以通过多基站和多用户的MIMO协同提升系统容量，并且显著提升小区边缘的用户速率，提供有保障的用户体验。这些都将大大提升运营商的频谱使用效率。同时也支持根据部署条件来自动选择不同的协同等级，最大化运营商的资产价值。

实现超带宽极致体验

　　通过CloudRAN原生的多联接并发能力，用户终端可以接收到多个技术的信号，也可以同时跟多个基站联接。例如，未来支持WiFi在未授权频段上运行，而LTE在授权频段上运行，通过多联接技术同时联接到WiFi和LTE，或者用户同时联接到LTE与5G、宏站与小站上等等，这些多联接能力都将使用户感知速率显著提升。此外，CloudRAN还支持超大带宽的载波聚合、快速协同和均衡调度等功能，实现超越Gb/s的下行速率，满足人们观看视频和VR/AR等极致体验的诉求。

引入业务多样性和业务创新能力

　　在CloudRAN架构下，可以根据业务的异同灵活引入边缘计算能力。例如，视频业务可以通过CDN下沉有效节省系统的传输资源，从而缩短时延，保障用户的极致体验。

　　在CloudRAN架构下，也可以基于网络能力开放让开发者充分挖掘网络能力的价值，实现与业务的匹配，从而获取商业价值，使能业务创新。例如，脱敏的用户位置信息可提供给商家进行选址或者广告推送等，农作物的物联网监控信息则可提供给相关机构进行农作物收成预测等。

　　在CloudRAN架构下，还可以根据业务需求特点以及站点、机房和光纤资源的分布进行实时/非实时资源的按需部署，保证业务体验，同时最小化网络部署和运营成本。未来的几种典型应用场景可以说明业务对网络需求的差异性以及CloudRAN架构下的部署策略。

　　传统语音业务：对业务的带宽和时延要求不高，因此可以部署常规的CloudRAN架构，即实时功能部署在站点侧，非实时功能和WiFi接入控制点（AC）部署在中心局（CO）机房的移动云引擎中。

　　视频和VR/AR业务：对带宽和业务体验的连续性均有很高要求，因此可以采用光纤（Dark Fiber）直接连接站点和CO机房的移动云引擎，并在移动云引擎中部署缓存服务器（Cache），使业务更贴近用户，以降低时延并提升用户体验。

　　车联网业务：自动驾驶/辅助驾驶和远程控制等场景对网络有着极为苛刻的时延要求，因此需要将RAN的实时处理和非实时处理功能单元部署在更加靠近用户的站点侧，并在移动云引擎中部署相应的服务器（V2X Server）和业务网关，进而实现业务的快速响应，满足其近乎苛刻的时延要求。

　　抄表类业务：对于大多数MTC场景，网络中交互的数据量较小，信令交互的频率也较低，物联网网关可以放到移动云引擎中，信令直接处理，不需要大量信令往返于无线和核心网。

　　从这些具体应用场景可以看到，CloudRAN在最大化网络价值的同时，也为最终用户体验（例如视频和VR体验等）带来了进一步提升；此外，CloudRAN也可以更好地服务于不同的行业，提升行业效率。CloudRAN势必会给运营商带来更大的商业价值。

　　相信随着万物移动互联时代的到来，CloudRAN带来的价值将越来越显而易见。正如行业“大拿”凯文•凯利（Kevin Kelly）所言，“我们现在最重要的一个趋势就是‘开始’，它是一个过程，我们现在所创造的新的东西，实质上只是处于开始的阶段”。CloudRAN，正迎接一个全联接的移动时代的到来。