你好，P-RAN

溯溪而上

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背景

随着5G在全球的部署，数字经济的步伐也在加快。虽然蜂窝技术的不断发展推动了数字经济的快速崛起，但从其业务收入和费用结构的趋势来看，由于用户普及率早已饱和，全球蜂窝运营商的增长似乎已经达到瓶颈。另一方面，鉴于低频段已近乎被耗尽，包括毫米波甚至太赫兹频段在内的更高频段正被考虑用于5G和6G等新一代通信技术以获得更大的带宽。这种系统带宽的扩展，加上系统性能的提高，导致了每个基站设备成本的显著增加。

降低成本和控制资本支出一直是运营商的首要任务，实现网络运营的收支平衡，甚至有所突破，始终是运营商要面临的巨大挑战。不幸的是，蜂窝演进的设备成本趋势一直在朝着相反的方向发展，运营商面临的抑制资本支出增长的压力也越来越大。

无线覆盖是运营商提供通信服务的核心。为了解决高频覆盖的问题，在 4G 时代引入了超密集网络（Ultra Dense Network, UDN）的概念。然而，UDN 方案虽然技术上可行，但在商业上却难以维继。由于成本、站址和工程方面的问题，通过大量地增加小区数量来解决高频覆盖问题的设想在 4G 和 5G 中并未取得成功。为避免基站成本出现指数级增长，一些可能的途径包括：引入更大规模的多天线技术提升基站的覆盖半径，通过低、中、高频率聚合的分层结构解决高频掉话问题，通过智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）技术解决覆盖面积中的盲区问题，同时，辅以部署小基站、直放站和室内分布系统等手段解决特殊场景下的覆盖问题。在解决高频覆盖的问题的同时，这些方案仍然有很大的可能性会造成主设备成本、站址获取、入场和配套成本的迅速增加。

纵观历史，运营商习惯于采用传统的重资本策略对网络实施完全的控制和运营。然而，为了提供更佳的用户体验，提供更具差异化的服务和解决方案，结合运营商在共建共享方面取得的良好进展以及互联网在WEB 3.0时代的飞速变革，我们可以换个思路，寻找一种超越运营商范畴的网络所有权共享的思路，让用户参与到提高网络覆盖的解决方案之中，从中寻找破局之道。

P-RAN 架构

为了探索这种可能性，我们提出了近域-蜂窝P-RAN（Proximity-RAN）架构的概念：将位于网络末梢的大量终端设备通过设备间通信（D2D）技术连接形成近域通信网络，利用传输条件更好的用户设备作为中继，盘活网络末梢的各类通信资源，进而提高用户上行速率；同时将近域通信网络纳入到运营商蜂窝网络系统的操作范围之内，形成对蜂窝网的自然延展，共同形成一种可控制，可管理，可运营的新型的近域-蜂窝 P-RAN（Proximity-RAN）架构，如下图所示[1]。

P-RAN 架构，其中：CL代表蜂窝链路（Cellular Link），PL代表近域链路（Proximity Link），NTL代表非地面通信链路(Non-Terrestrial Link)。

P-RAN架构包括了通过D2D技术连接的近域链路、使用蜂窝网络连接的蜂窝链路和使用卫星连接的非地面通信链路。图中不同的链路，可以对应不同的 P-RAN 潜在应用场景。

例如：在前面已经提到的 6G 高频蜂窝覆盖场景中，利用P-RAN，可以扩展蜂窝网络业务的覆盖范围，实现室内深度覆盖使能并改善特定业务的性能[2]。

利用P-RAN提升室内覆盖

再例如：直连卫星的通信能力有望被整合到高端智能手机中，通过P-RAN 架构，在偏远地区或者在远洋货轮等通信几乎隔绝的应用环境下，只要有一个具备非地面通信链路的手机充当中继，就可以让周围更多的普通终端能够享受由运营商保障的非地面通信（NTN）服务带来的便利。

利用 P-RAN 扩展 NTN 服务范围

P-RAN 新生态

解决通信链路的连通性问题，仅仅是P-RAN 架构发挥作用的开始。

利用 P-RAN 架构，不仅有可能在较低成本的情况下，解决 6G 通信系统的高频部署和覆盖问题，还可以进一步形成能够支持和使能各种创新本地应用的全新网络运营生态。

例如，通过P-RAN 架构，可以提供网络数据与近域网络中用户设备具备的“感知”与“发现”能力的对接，进而提供对设备附近的其他用户及用户设备的自动化管理，提供精确的“现场/在场”应用入口。

再例如：依托P-RAN架构，运营商可以提供一种融合了客户端-雾计算-云服务的两级服务架构，透过网络控制以及用户附近的受信设备直接处理数据来提供服务，在降低服务成本，提高效率和安全性方面，提出全新的可能性。

P-RAN生态

结语

近域网络在结构上更接近分布式的自组织网络，而蜂窝网络在传统意义上是一种集中控制的网络。在P-RAN 架构中，这两种网络相互融合，并在统一的服务框架下为用户提供服务。P-RAN是一种大胆的集成创新，既有 Web3.0 时代带给通信行业的全新机遇，也同时极具挑战。希望科研和工业界的同仁能够在相关领域开展进一步工作，努力提供更优化的解决方案，使得P-RAN能在商业上获得一定的成功。