無線通信系統經過多年的發展，各制式出現融合的趨勢。同時運營商降低采購和運營成本的需求，使得支持多種制式、平滑演進的“軟基站”成為無線基站演進的方向。文章對無線通信系統軟基站的相關技術背景進行了介紹，并對實際軟基站的架構設計思想、系統模塊構成及關鍵技術等進行了提綱挈領地分析。文章指出未來軟基站將繼續向集成度更高、基帶資源調配更靈活、傳輸方式更豐富、成本更低、節能更環保幾個方向發展。

對于平面：

(1) 主要的差異在于各制式有不同的時鐘需求。

(2) 采用成熟的千兆以太網(GE)或者快速以太網(FE)交換平面，軟件統一內部協議，這樣可易于形成統一的交換平面。

(3) 采用Serdes方式可以從架構上消除制式的差異，但是因為各個制式I/Q數據的速率各不相同，如果實現多模共存可配置，必須再通過一定方式的封裝，屏蔽制式的差異。

3 公共資源

實現公用資源管理與無線業務的無關性，使基站具備支持多制式的能力，以及通過軟件配置平滑演進的能力，是軟基站實現的關鍵課題。

在硬件方面，軟基站主要的問題是各種制式分別具有不同的時鐘，所用的碼片速率有1.2288 MHz、3.84MHz、44.8 MHz、13 MHz(以及這些頻率的倍頻或分頻)等。選取122.88 MHz的公共頻率，可以很容易地在各個基帶單元上采用成熟的數字鎖相環并產生各個頻點，從而在公共資源平面上基本屏蔽制式的差異。

在軟件方面，軟基站需要實現多種制式平滑演進、共存并保證多制式間互不干擾，實現傳輸鏈路和主控/時鐘備份能力，并實現軟件可配置、可自由加載/卸載無線制式。中興通訊借鑒了準虛擬化和操作系統虛擬化在嵌入式領域應用[8]的思想，并優化系統架構，構建了可軟件配置的軟基站系統。

虛擬化是目前IT行業的熱門技術，也是構成云計算的一個重要技術基礎。借助虛擬化技術，用戶將可以在單一計算機硬件中安裝多個操作系統(虛擬機)，并實現多重任務處理，從而達到節省IT開支和高速處理計算任務等目的[9]。通過虛擬可實現動態的資源部署和重配置，滿足業務擴展的需求，也可實現較完善的業務隔離和劃分、對數據和服務可控和安全的訪問，還可以通過虛擬資源提供與物理資源無關的接口和協議的兼容性。

傳統的基站中，無線業務、數據庫管理、設備管理、告警管理、版本管理、傳輸管理和控制等相互耦合，多制式并存時會存在多種限制和沖突。通過構造虛擬化的設備管理層，可以將無線業務與設備管理解耦，對無線業務屏蔽基站的公用設備管理，提供基站統一的設備管理操作。同時，多個不同制式業務運行在獨立的虛擬空間中，無需感知其他業務的存在，可以靈活地增加和刪減制式。這樣就可以實現多?；镜慕y一管理，并能夠對多業務進行獨立的升級維護，為運營商提供了靈活的制式擴展能力。

4 傳輸

近年來接入網與傳輸網的融合呈現出加速的趨勢，三層路由協議以及以太網管理協議在基站側的需求逐步增加。接入設備在無線網絡云中越來越多地承擔了傳輸接口承載、協議終結、路由轉換、內部節點管理、甚至多節點網絡管理的作用。近年來，更是涌現了自發現，自配置等智能化相關的綜合性技術。

隨著數據業務的快速增長和網絡逐步開放，無線基站比以往承擔了更多的角色，不但要為終端用戶提供語音，數據服務，同時需要充當傳輸路由節點、匯聚節點，為多個站點提供傳輸服務。

為了應對復雜的傳輸組網和傳輸協議，軟基站需要具備如下能力：

(1) 內置多樣的傳輸能力?；静渴鸬膱龅赝芟拗?，同時需要適應局方已經部署的各種傳輸方式。軟基站需要內置多樣化傳輸的能力，如微波，無源光纖網絡(PON)，E1/T1，同步傳輸模塊1(STM-1)、以太網等多種傳輸介質，并能夠提供靈活的組網方式。同時，基站還需要支持在多種傳輸介質同時進行分路傳輸，如以太網和E1同時接入，以太網承載數據業務，E1承載語音業務。

(2) 采用標準化傳輸協議棧?；ヂ摼W工程任務組(IETF)等標準組織開放的網絡協議簇，獨立于網絡硬件環境提供了標準化的高層協議，能夠滿足基站多種制式并存、互聯互通的需求。從2002年起，中興通訊即開始研發全IP無線基站，實現了IP over E1和FE接入多業務傳送平臺彈性分組數據環技術(MSTP RPR)的過渡組網方式。對于逐步走向開放的網絡架構，軟基站需要更加注重傳輸管理和傳輸安全，提供Internet 協議安全性(IPSec)(數字證書管理，部署)和IPv6等解決方案，以及802.3ah等以太網管理協議。

(3) 傳輸資源的統一管理。傳輸資源在多模基站中是多制式業務的公共資源。在軟基站上需要能夠通過傳輸配置實現多種傳輸方式共存，以及不同業務在共傳輸下的帶寬的QoS調度、帶寬流控等功能。

(4) 接入網和傳輸網融合。隨著向4G的發展，基站從最初實現二層交換協議，逐步發展到實現三層路由協議以滿足日益復雜的組網需求。同時，基站不僅僅只作為傳輸葉節點，而是集路由管理節點和協議終結節點為一體，甚至部分代替多協議標簽交換(MPLS)邊緣路由器，降低整個網絡的部署成本。

5 軟基帶

從各制式看，除CDMA2000核心技術基本為Qualcomm壟斷，基帶調制解調采用專用集成電路(ASIC)之外，其他各種通信制式基帶實現均呈現多樣化，各設備廠商形成了包括ASIC、數字信號處理(DSP)、DSP+ASIC、數字信號處理+現場可編程門陣列(DSP+FPGA)等多樣的實現方式，這些方式各存在優缺點。

經過FPGA、DSP技術，以及基帶處理實現技術多年的發展，通過更換軟件(包括現場可編程門陣列網表)、更換制式的軟基站已經不是天方夜譚。在FPGA中實現硬加速器，DSP陣列中實現復雜算法，并采用高速的SRIO交換平面實現DSP陣列、FPGA之間的互聯，就可以提供強大的基帶處理能力，實現多種制式的處理。軟基帶技術在各個制式應用主要的制約因素是實現成本。例如對于全球移動通訊系統(GSM)這樣成熟的、成本非常敏感的市場，對基帶處理能力要求不高，能夠承載長期演進(LTE)業務的基帶硬件應用于全球移動通訊系統將存在極大的資源浪費。另外，統一的大基帶處理資源池在不同制式之間如何靈活的分配處理能力，并實現靈活的資源擴展，也是亟待研究的課題。

隨著業務實現的固化，在成本壓力的驅動下設備廠商會從全軟基帶到半軟基帶、并向ASIC遷移，同時也就逐步失去了隨標準演進的能力和業務遷移的靈活性。

6 基帶射頻接口

基帶射頻接口標準中，由于實現簡單、實現經濟性好、帶寬利用率高等一系列優點，CPRI得到了廣泛的認可和應用。OBRI或歐洲電信標準化協會ETSI的ORI也借用了CPRI的底層定義。

CPRI規范分成兩個層次，如圖4所示。層一包括了物理層傳輸、I/Q數據的時分復用(TDM)映射等，層2包括了控制信令等的定義。CPRI組織對UMTS/LTE等的I/Q格式進行了規定，但是對GSM、CDMA2000的I/Q數據，可能是基于碼片速率的原因，沒有進行規范。協議二層劃分原理上是能夠承載多業務的，但是在層一進行過于細節的定義，其實并不利于實現多模式的軟基站。相對而言，OBSAI RP03的四層結構就更加能夠適應。如表1所示，在OBSAI RP03中，保證數據點到點傳輸的協議層，均能做到與制式無關。

如果要使得CPRI適于傳輸多種不同制式，就需要考慮細化分層，并在底層的空口數據容器AxC(Antenna Carrier)大小定義上考慮I/Q數據的容量適配，但在使用上要做到與制式無關，在傳輸過程中只考慮無制式AxC的傳輸，而不關心I/Q向AxC映射的方式、制式、采樣的信息等。只在無法忽略制式差異的兩端(也就是基帶調制解調和中頻處理)才看到制式數據。這樣在部分情況下可能會犧牲一點承載效率，也可能會提高一些復雜度，但是從無線產品演進以及靈活性的角度看，這樣的代價還是非常值得的。

7 軟基站未來的趨勢

軟基站的架構形態，會走向多模，扁平化架構，尤其是多模軟基站，對“軟”技術提出了更高的要求，需要提供更為豐富的軟件服務。軟件服務內容從單純的傳統基站業務轉向集成傳輸，集成控制器，集成路由器等多種功能角色為一體，并從固定功能服務轉向了可配置的，可選擇定制的服務方向。

目前的軟基站硬件架構已基本能夠滿足多業務共存的需要。未來軟基站將繼續向集成度更高、基帶資源調配更靈活、傳輸方式更豐富、成本更低、節能更環保幾個方向發展。

未來軟件技術將堅定地走向IP化、IT化。基站將走向開放標準。基站接入開放的網絡后，未來的IP網絡安全性將受到更多的關注;未來軟基站將更多地提供智能化、分布式以及虛擬化的相關技術，通過此類技術靈活地組合基站功能，并逐步完成基站的負載均衡：

(1) SON等技術的橫空出世，對于基站的管理方式是一種革新。自發現、自下載、自配置，使接入網能夠便利地加入或刪除網絡節點，并能夠自動進行網絡優化。隨著未來幾年內標準的逐步完善，及在基站設備中的實現，軟基站的智能化能力將會大幅提高。

(2) 分布式數據處理模型及技術的應用，可以解決以往基站模型中存儲空間及處理資源瓶頸，將不均衡的業務處理分布化，形成均衡負載處理。最近熱門的“云計算” 技術也是分布式計算、并行計算、網格計算等演變而來，通過大型服務器的集中運算能力來提供云服務，并將這些概念走向商業化。盡管最終走向云服務尚需時日，但是對于云計算的基本理論可以在基站中借鑒和應用。

(3)虛擬化技術的應用，會進一步抽象基站的功能劃分，形成處理器資源池和數據處理池的二層簡化結構。各個功能業務能夠動態地分配到具有空閑處理能力的單板上，甚至對實現跨基站的分布式處理提供技術支撐，實現資源配置的優化并降低能耗，實現綠色基站。