C-RAN
सी-आरएएन (क्लाउड-आरएएन), जिसे केंद्रीकृत-आरएएन भी कहा जाता है, सेलुलर नेटवर्क के लिए एक संरचना है। सी-आरएएन रेडियो अभिगम नेटवर्क के लिए एक केंद्रीकृत, क्लाउड कंप्यूटिंग-आधारित वास्तुकला है जो 2जी, 3जी, 4जी और भविष्य के वायरलेस संचार मानकों का समर्थन करता है। इसका नाम सी-आरएएन प्रणाली की मुख्य विशेषताओं में चार 'सी', 'स्वच्छ, केंद्रीकृत प्रसंस्करण, सहयोगात्मक रेडियो और एक वास्तविक समय क्लाउड रेडियो एक्सेस नेटवर्क' से आता है। पृष्ठभूमि पारंपरिक सेलुलर, या रेडियो एक्सेस नेटवर्क (आर. ए. एन.) में कई स्वतंत्र आधार स्टेशन (बी. टी. एस.) शामिल हैं। प्रत्येक बीटीएस एक छोटे से क्षेत्र को कवर करता है, जबकि एक समूह बीटीएस एक निरंतर क्षेत्र पर कवरेज प्रदान करता है। प्रत्येक बीटीएस प्रक्रिया करता है और मोबाइल टर्मिनल से अपने स्वयं के संकेत को प्रसारित करता है, और डेटा पेलोड को मोबाइल टर्मिनल से और बैकहॉल के माध्यम से कोर नेटवर्क तक आगे बढ़ाता है। प्रत्येक बीटीएस का अपना कूलिंग, बैक हॉल परिवहन, बैकअप बैटरी, निगरानी प्रणाली आदि होता है। सीमित वर्णक्रमीय संसाधनों के कारण, नेटवर्क प्रचालक विभिन्न आधार स्टेशनों के बीच आवृत्ति का 'पुनः उपयोग' करते हैं, जो पड़ोसी कोशिकाओं के बीच हस्तक्षेप का कारण बन सकता है। पारंपरिक कोशिकीय वास्तुकला में कई सीमाएँ हैं। सबसे पहले, प्रत्येक बीटीएस का निर्माण और संचालन महंगा होता है। मूर का नियम एक विद्युत प्रणाली के आकार और शक्ति को कम करने में मदद करता है, लेकिन बीटीएस की सहायक सुविधाओं में भी काफी सुधार नहीं हुआ है। दूसरा, जब किसी प्रणाली में इसकी क्षमता में सुधार के लिए अधिक बीटीएस जोड़े जाते हैं, तो बीटीएस के बीच हस्तक्षेप अधिक गंभीर होता है क्योंकि बीटीएस एक दूसरे के करीब होते हैं और उनमें से अधिक समान आवृत्ति का उपयोग कर रहे होते हैं। तीसरा, क्योंकि उपयोगकर्ता मोबाइल हैं, प्रत्येक बीटीएस के यातायात में उतार-चढ़ाव होता है (जिसे 'ज्वार प्रभाव' कहा जाता है), और इसके परिणामस्वरूप, व्यक्तिगत बीटीएस की औसत उपयोग दर बहुत कम है। हालाँकि, इन प्रसंस्करण संसाधनों को अन्य बीटीएस के साथ साझा नहीं किया जा सकता है। इसलिए, सभी बीटीएस को अधिकतम यातायात को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि औसत यातायात, जिसके परिणामस्वरूप निष्क्रिय समय पर प्रसंस्करण संसाधनों और बिजली की बर्बादी होती है। बेस स्टेशन वास्तुकला का विकास ऑल-इन-वन मैक्रो बेस स्टेशन 1जी और 2जी सेलुलर नेटवर्क में, बेस स्टेशनों में ऑल-इन-वन वास्तुकला थी। एनालॉग, डिजिटल और बिजली के कार्यों को रेफ्रिजरेटर के रूप में बड़े एक ही कैबिनेट में रखा गया था। आम तौर पर बेस स्टेशन कैबिनेट को बिजली, बैकअप बैटरी, एयर कंडीशनिंग, पर्यावरण निगरानी और बैकहॉल संचरण उपकरण जैसी सभी आवश्यक सहायक सुविधाओं के साथ एक समर्पित कमरे में रखा जाता था। आर. एफ. संकेत बेस स्टेशन आर. एफ. इकाई द्वारा उत्पन्न किया जाता है और आर. एफ. केबलों के जोड़े के माध्यम से बेस स्टेशन टावर या अन्य बढ़ते बिंदुओं के शीर्ष पर एंटेना तक फैलता है। यह ऑल-इन-वन वास्तुकला ज्यादातर मैक्रो सेल परिनियोजन में पाई गई थी। वितरित बेस स्टेशन 3जी के लिए, एक वितरित बेस स्टेशन वास्तुकला को एरिक्सन, नोकिया, हुआवेई और अन्य प्रमुख दूरसंचार उपकरण विक्रेताओं द्वारा पेश किया गया था। इस वास्तुकला में रेडियो कार्य इकाई, जिसे रिमोट रेडियो हेड (आर. आर. एच.) के रूप में भी जाना जाता है, को फाइबर द्वारा डिजिटल कार्य इकाई, या बेसबैंड इकाई (बी. बी. यू.) से अलग किया जाता है। ओपन बेस स्टेशन आर्किटेक्चर इनिशिएटिव (ओ. बी. एस. ए. आई.) या कॉमन पब्लिक रेडियो इंटरफेस (सी. पी. आर. आई.) मानक का उपयोग करके डिजिटल बेसबैंड संकेतों को फाइबर पर ले जाया जाता है। आर. आर. एच. को एंटीना के करीब टावर के शीर्ष पर स्थापित किया जा सकता है, जिससे पारंपरिक बेस स्टेशन की तुलना में नुकसान कम होता है, जहां आर. एफ. सिग्नल को बेस स्टेशन कैबिनेट से टावर के शीर्ष पर एंटीना तक एक लंबी केबल के माध्यम से यात्रा करनी होती है। आर. आर. एच. और बी. बी. यू. के बीच फाइबर लिंक भी नेटवर्क योजना और परिनियोजन में अधिक लचीलेपन की अनुमति देता है क्योंकि उन्हें कुछ सौ मीटर या कुछ किलोमीटर दूर रखा जा सकता है। अधिकांश आधुनिक आधार स्टेशन अब इस विघटित वास्तुकला का उपयोग करते हैं। सी-आरएएन/क्लाउड-आरएएन सी-आरएएन को उपरोक्त वितरित बेस स्टेशन प्रणाली के वास्तुशिल्प विकास के रूप में देखा जा सकता है। यह वायरलेस, ऑप्टिकल और आई. टी. संचार प्रणालियों में कई तकनीकी प्रगति का लाभ उठाता है। उदाहरण के लिए, यह लंबी दूरी पर बेसबैंड संकेत के संचरण की अनुमति देने के लिए नवीनतम सीपीआरआई मानक, कम लागत वाले मोटे या घने तरंग दैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन (सीडब्ल्यूडीएम/डीडब्ल्यूडीएम) प्रौद्योगिकी और एमएमवेव का उपयोग करता है, इस प्रकार बड़े पैमाने पर केंद्रीकृत बेस स्टेशन परिनियोजन प्राप्त करता है। यह बी. बी. यू. पूल में कम लागत, उच्च विश्वसनीयता, कम विलंबता और उच्च बैंडविड्थ इंटरकनेक्ट नेटवर्क की अनुमति देने के लिए हाल की डेटा सेंटर नेटवर्क तकनीक को लागू करता है। यह गतिशील साझा संसाधन आवंटन प्राप्त करने और बहु-विक्रेता, बहु-प्रौद्योगिकी वातावरण का समर्थन करने के लिए क्लाउड कंप्यूटिंग में निहित खुले प्लेटफार्मों और वास्तविक समय वर्चुअलाइजेशन तकनीक का उपयोग करता है। वास्तुकला अवलोकन सी-आर. ए. एन. वास्तुकला में निम्नलिखित विशेषताएं हैं जो अन्य सेलुलर वास्तुकला से अलग हैंः बड़े पैमाने पर केंद्रीकृत परिनियोजनः कई आर. आर. एच. को एक केंद्रीकृत बी. बी. यू. पूल से जुड़ने की अनुमति देता है। 4जी (एलटीई/एलटीई-ए) प्रणालियों के लिए फाइबर लिंक में अधिकतम दूरी 20 किमी और 3जी (डब्ल्यूसीडीएमए/टीडी-एससीडीएमए) और 2जी (जीएसएम/सीडीएमए) प्रणालियों के लिए और भी लंबी दूरी (40 से 80 किमी) हो सकती है। सहयोगात्मक रेडियो प्रौद्योगिकियों के लिए स्थानीय समर्थनः कोई भी बी. बी. यू. बी. बी. यू. पूल के भीतर किसी भी अन्य बी. बी. यू. के साथ बहुत अधिक बैंडविड्थ (10 जी. बी. टी./एस. और उससे अधिक) और कम विलंबता (10 एम. यू. एस. स्तर) के साथ बात कर सकता है। यह पूल में बी. बी. यू. के परस्पर जुड़ाव द्वारा सक्षम किया जाता है। बी. बी. यू. होटलिंग, या बेस स्टेशन होटलिंग से यह एक बड़ा अंतर है; बाद के मामले में, विभिन्न बेस स्टेशनों के बी. बी. यू. को बस एक साथ रखा जाता है और भौतिक परत समन्वय की अनुमति देने के लिए उनके बीच कोई सीधा संबंध नहीं होता है। ओपन प्लेटफॉर्म पर आधारित रियल-टाइम वर्चुअलाइजेशन क्षमताः यह मालिकाना हार्डवेयर पर निर्मित पारंपरिक बेस स्टेशनों से अलग है, जहां सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर क्लोज-सोर्स होते हैं और एकल विक्रेताओं द्वारा प्रदान किए जाते हैं। इसके विपरीत, एक सी-आर. ए. एन. बी. बी. यू. पूल खुले हार्डवेयर पर बनाया गया है, जैसे x86/ए. आर. एम. सी. पी. यू. आधारित सर्वर, और इंटरफेस कार्ड जो आर. आर. एच. के फाइबर लिंक और पूल में अंतर-कनेक्शन को संभालते हैं। रियल-टाइम वर्चुअलाइजेशन यह सुनिश्चित करता है कि पूल में संसाधनों को नेटवर्क लोड के अनुसार, विभिन्न विक्रेताओं के 4जी/3जी/2जी फंक्शन मॉड्यूल के आधार स्टेशन सॉफ्टवेयर स्टैक के लिए गतिशील रूप से आवंटित किया जा सकता है। हालांकि, वायरलेस संचार प्रणालियों की सख्त समय आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सी-आरएएन के लिए वास्तविक समय प्रदर्शन दसियों माइक्रोसेकंड के स्तर पर है, जो आमतौर पर क्लाउड कंप्यूटिंग वातावरण में देखे जाने वाले मिलीसेकंड स्तर 'वास्तविक समय' प्रदर्शन से बेहतर परिमाण के दो क्रम हैं। इसी तरह की वास्तुकला और प्रणाली के. टी., कोरिया गणराज्य में एक दूरसंचार ऑपरेटर, ने 2011 और 2012 में अपने 3जी (डब्ल्यू. सी. डी. एम. ए./एच. एस. पी. ए.) और 4जी (एल. टी. ई./एल. टी. ई.-ए.) नेटवर्क में क्लाउड कम्प्यूटिंग सेंटर (सी. सी. सी.) प्रणाली की शुरुआत की। सी. सी. सी. की अवधारणा मूल रूप से सी-आर. ए. एन. के समान है। एस. के. टेलीकॉम ने 2012 में कोरिया में अपने 4जी (एल. टी. ई./एल. टी. ई.-ए.) नेटवर्क में स्मार्ट क्लाउड एक्सेस नेटवर्क (एस. सी. ए. एन.) और एडवांस्ड-एस. सी. ए. एन. को भी तैनात किया है। 2014 में, एयरवाना (अब कॉमस्कोप) ने वनसेल की शुरुआत की, जो उद्यमों और सार्वजनिक स्थानों के लिए डिज़ाइन की गई एक सी-आरएएन-आधारित छोटी सेल प्रणाली है। सेलुलर नेटवर्क विकास में प्रतिस्पर्धी वास्तुकला ऑल-इन-वन बीटीएस एक प्रमुख वैकल्पिक समाधान जो आरएएन की समान चुनौतियों का समाधान कर रहा है, वह है छोटे आकार का, ऑल-इन-वन आउटडोर बीटीएस। अर्धचालक उद्योग में उपलब्धियों के लिए धन्यवाद, आर. एफ., बेसबैंड प्रसंस्करण, एम. ए. सी. प्रसंस्करण और पैकेज स्तर प्रसंस्करण सहित बीटीएस की सभी कार्यक्षमताओं को अब <50 लीटर की मात्रा में लागू किया जा सकता है। यह प्रणाली को छोटा और मौसमरोधी बनाता है, बीटीएस साइट के चयन और निर्माण की कठिनाई को कम करता है, वातानुकूलन की आवश्यकता को समाप्त करता है, और इस प्रकार परिचालन लागत को कम करता है। हालाँकि, क्योंकि प्रत्येक बीटीएस अभी भी अपने दम पर काम कर रहा है, यह आसानी से पड़ोसी बीटीएस के बीच हस्तक्षेप को कम करने के लिए सहयोग एल्गोरिदम का उपयोग नहीं कर सकता है। इसे अपग्रेड या मरम्मत करना भी अपेक्षाकृत कठिन है क्योंकि ऑल-इन-वन बीटीएस इकाइयों को आमतौर पर एंटीना के पास लगाया जाता है। कम संरक्षित वातावरण में अधिक प्रसंस्करण इकाइयाँ भी सी-आर. ए. एन. की तुलना में उच्च विफलता दर का संकेत देती हैं, जिसमें केवल आर. आर. यू. को बाहर तैनात किया गया है। क्लाउड आर. ए. एन. का लाभ कई रेडियो प्रमुखों के बीच बहुत कम विलंबता के साथ एल. टी. ई.-उन्नत सुविधाओं जैसे समन्वित बहु-बिंदु (सी. ओ. एम. पी.) को लागू करने की इसकी क्षमता में निहित है। हालांकि, सीओएमपी जैसे सुधारों के आर्थिक लाभ को कुछ ऑपरेटरों के लिए उच्च बैकहॉल लागत से नकार दिया जा सकता है। लघु कोशिका और सी-आर. ए. एन. के बीच मुख्य प्रतिस्पर्धा दो तैनाती परिदृश्यों में होती हैः बाहरी हॉटस्पॉट कवरेज और इनडोर कवरेज। शैक्षणिक अनुसंधान और प्रकाशन भविष्य के सेलुलर नेटवर्क वास्तुकला के लिए आशाजनक विकास पथों में से एक के रूप में, सी-आरएएन ने उच्च शैक्षणिक अनुसंधान रुचि को आकर्षित किया है। इस बीच, क्योंकि सी-आरएएन वास्तुकला में निर्मित सहकारी रेडियो क्षमता का मूल समर्थन, यह कई उन्नत एल्गोरिदम को भी सक्षम बनाता है जिन्हें सेलुलर नेटवर्क में लागू करना कठिन था, जिसमें सहकारी बहु-बिंदु प्रसारण/प्राप्त करना, नेटवर्क कोडिंग आदि शामिल हैं। अक्टूबर 2011 में, वायरलेस वर्ल्ड रिसर्च फोरम 27 की मेजबानी जर्मनी में की गई थी, जब चाइना मोबाइल को सी-आरएएन प्रस्तुति देने के लिए आमंत्रित किया गया था। अगस्त 2012 में, आई. ई. ई. ई. सी-आर. ए. एन. 2012 कार्यशाला चीन के कुनमिंग में आयोजित की गई थी। सी. आर. सी. प्रेस ने "ग्रीन कम्युनिकेशंसः थियोरेटिकल फंडामेंटल, एल्गोरिदम एंड एप्लीकेशन" नामक एक पुस्तक प्रकाशित की और इसका 11वां अध्याय हैः "सी-आर. ए. एन.: ए ग्रीन आर. ए. एन. फ्रेमवर्क"। दिसंबर 2012 में, एक आई. ई. ई. ई. ग्लोबलकॉम 2012 सम्मेलन, क्लाउड आधारित-स्टेशनों और बड़े पैमाने पर सहकारी संचार पर अंतर्राष्ट्रीय कार्यशाला, कैलिफोर्निया, यू. एस. ए. में आयोजित की गई थी। यूरोपीय समिति फ्रेम परियोजना 7 के प्रायोजक हैं और वर्तमान में सेलुलर नेटवर्क वास्तुकला विकास से संबंधित कई समस्याओं का समाधान कर रहा है। इनमें से कई परियोजनाओं ने सी-आर. ए. एन. को मोबाइल क्लाउड नेटवर्क परियोजना की तरह भविष्य के सेलुलर नेटवर्क संरचनाओं में से एक के रूप में लिया है। चीनी ए. एस. ओ. सी. एस. में पहली सी-आर. ए. एन. अंतर्राष्ट्रीय कार्यशाला वेबसाइट आधिकारिक सी-आर. ए. एन. वेबसाइट का कहना है कि सी-आर. ए. एन. एक बेहतर कार्यान्वयन है ए. एस. ओ. सी. एस. और ए. आर. एम. क्लाउड-रन संदर्भ-डिजाइन ए. एस. ओ. सी. की घोषणा करते हैं और विंडरीवर (आई. एन. टी. सी.) आभासी आधार स्टेशनों को लोकप्रिय बनाता है। सी-आर. ए. एन. लघु कोशिकाओं के साथ सेल वर्चुअलाइजेशन रेडियो प्रौद्योगिकी क्लाउड कंप्यूटिंग