C-RAN ( Cloud-RAN ) หรือที่เรียกอีกอย่างว่าCentralized-RANเป็นสถาปัตยกรรมสำหรับเครือข่ายเซลลูลาร์^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} C-RAN เป็นสถาปัตยกรรมแบบรวมศูนย์บนคลาวด์คอมพิวติ้งสำหรับเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุที่รองรับมาตรฐานการสื่อสารไร้สาย 2G, 3G, 4G, 5G และมาตรฐานในอนาคต ชื่อของมันมาจาก 'C' สี่ตัวในคุณลักษณะหลักของระบบ C-RAN ได้แก่ "Clean, Centralized processing, Collaborative radio และ Real-time Cloud Radio Access Network" ^{[ 4 ]}

เครือข่ายโทรศัพท์มือถือแบบดั้งเดิมหรือเครือ ข่ายการเข้าถึงด้วยคลื่นวิทยุ ( Radio Access Networks : RAN) ประกอบด้วยสถานีฐาน แบบแยกเดี่ยว (Stational Base Stations: BTS) จำนวนมาก แต่ละ BTS ครอบคลุมพื้นที่ขนาดเล็ก ในขณะที่กลุ่ม BTS ให้การครอบคลุมพื้นที่ต่อเนื่องกัน แต่ละ BTS ประมวลผลและส่งสัญญาณของตนเองไปยังและจากอุปกรณ์เคลื่อนที่และส่งต่อข้อมูลไปยังและจากอุปกรณ์เคลื่อนที่ไปยังเครือข่ายหลักผ่านทางแบ็กฮอล (Backhaul ) แต่ละ BTS มีระบบระบายความร้อน การขนส่งแบ็กฮอล แบตเตอรี่สำรอง ระบบตรวจสอบ และอื่นๆ เป็นของตนเอง เนื่องจากทรัพยากรคลื่นความถี่มีจำกัด ผู้ให้บริการเครือข่ายจึง "นำความถี่กลับมาใช้ใหม่" ระหว่างสถานีฐานต่างๆ ซึ่งอาจทำให้เกิดการรบกวนระหว่างเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียงกันได้

สถาปัตยกรรมเครือข่ายเซลลูลาร์แบบดั้งเดิมมีข้อจำกัดหลายประการ ประการแรก สถานีฐานแต่ละแห่งมีค่าใช้จ่ายในการสร้างและดำเนินการสูงกฎของมัวร์ช่วยลดขนาดและกำลังไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าได้ แต่สิ่งอำนวยความสะดวกที่สนับสนุนสถานีฐานกลับไม่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเท่าที่ควร ประการที่สอง เมื่อเพิ่มสถานีฐานเข้าไปในระบบเพื่อเพิ่มขีดความสามารถ การรบกวนระหว่างสถานีฐานจะรุนแรงมากขึ้น เนื่องจากสถานีฐานอยู่ใกล้กันมากขึ้นและมีสถานีฐานจำนวนมากใช้ความถี่เดียวกัน ประการที่สาม เนื่องจากผู้ใช้มีการเคลื่อนที่ ปริมาณการใช้งานของแต่ละสถานีฐานจึงผันผวน (เรียกว่า 'ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง') ส่งผลให้โดยเฉลี่ยแล้วอัตราการใช้งานของแต่ละสถานีฐานค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม ทรัพยากรการประมวลผลเหล่านี้ไม่สามารถแบ่งปันกับสถานีฐานอื่นได้ ดังนั้น สถานีฐานทั้งหมดจึงถูกออกแบบมาเพื่อรองรับปริมาณการใช้งานสูงสุด ไม่ใช่ปริมาณการใช้งานเฉลี่ย ส่งผลให้สิ้นเปลืองทรัพยากรการประมวลผลและพลังงานในช่วงเวลาที่ไม่ได้ใช้งาน

ในเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ 1G และ 2G สถานีฐานมีสถาปัตยกรรมแบบรวมทุกอย่างไว้ในตู้เดียว ฟังก์ชันอนาล็อก ดิจิทัล และพลังงานถูกรวมไว้ในตู้เดียวที่มีขนาดเท่าตู้เย็น โดยปกติแล้ว ตู้สถานีฐานจะถูกวางไว้ในห้องเฉพาะพร้อมกับสิ่งอำนวยความสะดวกที่จำเป็นทั้งหมด เช่น แหล่งจ่ายไฟ แบตเตอรี่สำรอง เครื่องปรับอากาศ ระบบตรวจสอบสภาพแวดล้อม และอุปกรณ์ส่งสัญญาณแบ็คฮอลล์ สัญญาณ RF ถูกสร้างขึ้นโดยหน่วย RF ของสถานีฐานและส่งผ่านสายเคเบิล RF เป็นคู่ๆ ไปยังเสาอากาศบนยอดเสาสถานีฐานหรือจุดติดตั้งอื่นๆ สถาปัตยกรรมแบบรวมทุกอย่างไว้ในตู้เดียวนี้พบได้มากในการติดตั้งมาโครเซลล์

สำหรับระบบ 3G นั้น บริษัท Ericsson , Nokia , Huaweiและผู้ผลิตอุปกรณ์โทรคมนาคมชั้นนำอื่นๆได้นำสถาปัตยกรรมสถานีฐานแบบกระจายศูนย์มาใช้ ในสถาปัตยกรรมนี้ หน่วยฟังก์ชันวิทยุ หรือที่เรียกว่าหัวส่งสัญญาณวิทยุระยะไกล ( RRH ) จะแยกออกจากหน่วยฟังก์ชันดิจิทัล หรือหน่วยเบสแบนด์ (BBU) โดยใช้สายไฟเบอร์ออปติก สัญญาณเบสแบนด์ดิจิทัลจะถูกส่งผ่านสายไฟเบอร์ออปติกโดยใช้มาตรฐาน Open Base Station Architecture Initiative ( OBSAI ) หรือ Common Public Radio Interface ( CPRI ) RRH สามารถติดตั้งบนยอดเสาใกล้กับเสาอากาศได้ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียเมื่อเทียบกับสถานีฐานแบบดั้งเดิมที่สัญญาณ RF ต้องเดินทางผ่านสายเคเบิลยาวจากตู้สถานีฐานไปยังเสาอากาศที่ยอดเสา การเชื่อมต่อไฟเบอร์ระหว่าง RRH และ BBU ยังช่วยให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการวางแผนและติดตั้งเครือข่าย เนื่องจากสามารถวางไว้ห่างกันไม่กี่ร้อยเมตรหรือหลายกิโลเมตรได้ สถานีฐานสมัยใหม่ส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้สถาปัตยกรรมแบบแยกส่วนนี้

C-RAN อาจมองได้ว่าเป็นวิวัฒนาการทางสถาปัตยกรรมของระบบสถานีฐานแบบกระจายข้างต้น โดยใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากมายในระบบการสื่อสารไร้สาย ออปติคอล และไอที ตัวอย่างเช่น ใช้มาตรฐาน CPRI ล่าสุด เทคโนโลยี Coarse หรือ Dense Wavelength Division Multiplexing ( CWDM / DWDM ) ต้นทุนต่ำ และ mmWave เพื่อให้สามารถส่งสัญญาณเบสแบนด์ได้ในระยะทางไกล จึงทำให้สามารถติดตั้งสถานีฐานแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ได้ นอกจากนี้ยังใช้เทคโนโลยีเครือข่ายศูนย์ข้อมูลล่าสุดเพื่อให้ได้เครือข่ายเชื่อมต่อที่มีต้นทุนต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง ความหน่วงต่ำ และแบนด์วิดท์สูงในกลุ่ม BBU และใช้แพลตฟอร์มแบบเปิดและเทคโนโลยีเวอร์ชวลไลเซชันแบบเรียลไทม์ที่ฝังอยู่ในคลาวด์คอมพิวติ้งเพื่อให้สามารถจัดสรรทรัพยากรร่วมกันแบบไดนามิกและรองรับสภาพแวดล้อมแบบหลายผู้จำหน่ายและหลายเทคโนโลยี^{[ 5 ]}

สถาปัตยกรรม C-RAN มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากสถาปัตยกรรมเซลลูลาร์อื่นๆ ดังต่อไปนี้:

1. การติดตั้งแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่: ช่วยให้ RRH จำนวนมากสามารถเชื่อมต่อกับกลุ่ม BBU ส่วนกลางได้ ระยะทางสูงสุดสามารถอยู่ที่ 20 กม. ในลิงก์ไฟเบอร์สำหรับระบบ 4G (LTE/LTE-A) และระยะทางที่ไกลกว่านั้น (40-80 กม.) สำหรับระบบ 3G (WCDMA/TD-SCDMA) และ 2G (GSM/CDMA)
2. การรองรับเทคโนโลยี Collaborative Radio โดยตรง: BBU ใดๆ ก็สามารถสื่อสารกับ BBU อื่นๆ ภายในกลุ่ม BBU เดียวกันได้ด้วยแบนด์วิดท์สูงมาก (10 Gbit/s ขึ้นไป) และความหน่วงต่ำ (ระดับ 10 μs) ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการเชื่อมต่อระหว่าง BBU ในกลุ่ม นี่คือความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งจาก BBU Hotelling หรือ Base Station Hotelling ในกรณีหลัง BBU ของสถานีฐานต่างๆ จะถูกวางซ้อนกันเฉยๆ และไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างกันเพื่ออนุญาตให้มีการประสานงานในระดับกายภาพ
3. ความสามารถในการจำลองเสมือนแบบเรียลไทม์บนแพลตฟอร์มแบบเปิด: นี่แตกต่างจากสถานีฐานแบบดั้งเดิมที่สร้างขึ้นบนฮาร์ดแวร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ ซึ่งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์เป็นแบบปิดและจัดหาโดยผู้จำหน่ายรายเดียว ในทางตรงกันข้าม กลุ่ม C-RAN BBU สร้างขึ้นบนฮาร์ดแวร์แบบเปิด เช่น เซิร์ฟเวอร์ที่ใช้ CPU x86/ARM และการ์ดอินเทอร์เฟซที่จัดการลิงก์ไฟเบอร์ไปยัง RRH และการเชื่อมต่อภายในกลุ่ม การจำลองเสมือนแบบเรียลไทม์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าทรัพยากรในกลุ่มสามารถจัดสรรให้กับซอฟต์แวร์สถานีฐานได้อย่างไดนามิก เช่น โมดูลฟังก์ชัน 4G/3G/2G จากผู้จำหน่ายต่างๆ ตามภาระงานของเครือข่าย อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านเวลาที่เข้มงวดของระบบสื่อสารไร้สาย ประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์สำหรับ C-RAN อยู่ในระดับหลายสิบไมโครวินาที ซึ่งดีกว่าประสิทธิภาพ "เรียลไทม์" ระดับมิลลิวินาทีที่มักพบในสภาพแวดล้อมการประมวลผลแบบคลาวด์ถึงสองเท่า

KT ผู้ให้บริการโทรคมนาคมในสาธารณรัฐเกาหลี ได้นำระบบศูนย์ประมวลผลคลาวด์ (CCC) มาใช้ในเครือข่าย 3G (WCDMA/HSPA) และ 4G (LTE/LTE-A) ในปี 2554 และ 2555 ^{[ 6 ]}แนวคิดของ CCC นั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับ C-RAN

SK Telecomยังได้ติดตั้ง Smart Cloud Access Network (SCAN) และ Advanced-SCAN ในเครือข่าย 4G (LTE/LTE-A) ในเกาหลีไม่เกินปี 2012 ^{[ 7 ]}

ในปี 2557 Airvana (ปัจจุบันคือ CommScope) ^{[ 8 ]} ได้เปิดตัว OneCell ซึ่งเป็นระบบ เซลล์ขนาดเล็กที่ใช้ C-RAN ซึ่งออกแบบมาสำหรับองค์กรและพื้นที่สาธารณะ^{[ 9 ]}

หนึ่งในทางเลือกสำคัญที่ช่วยแก้ปัญหาที่คล้ายคลึงกันของ RAN คือ สถานีฐานกลางแจ้ง (BTS) ขนาดเล็กแบบครบวงจร ด้วยความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้ปัจจุบันสามารถรวมฟังก์ชันการทำงานทั้งหมดของ BTS รวมถึง RF, การประมวลผลเบสแบนด์, การประมวลผล MAC และการประมวลผลระดับแพ็คเกจ ไว้ในปริมาตรน้อยกว่า 50 ลิตร ทำให้ระบบมีขนาดเล็ก ทนต่อสภาพอากาศ ลดความยุ่งยากในการเลือกสถานที่ตั้งและก่อสร้าง BTS ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องปรับอากาศ และลดต้นทุนการดำเนินงานลงได้

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสถานีฐานแต่ละแห่งยังคงทำงานแยกกัน จึงไม่สามารถใช้ประโยชน์จากอัลกอริธึมการทำงานร่วมกันเพื่อลดการรบกวนระหว่างสถานีฐานที่อยู่ใกล้เคียงได้ นอกจากนี้ การอัปเกรดหรือซ่อมแซมก็ค่อนข้างยาก เนื่องจากหน่วยสถานีฐานแบบครบวงจรส่วนใหญ่มักติดตั้งอยู่ใกล้กับเสาอากาศ การมีหน่วยประมวลผลมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกันน้อยกว่ายังหมายถึงอัตราความล้มเหลวที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ C-RAN ซึ่งมีเพียง RRU ที่ติดตั้งอยู่ภายนอกอาคารเท่านั้น

ข้อดีของ Cloud RAN อยู่ที่ความสามารถในการใช้งานคุณสมบัติ LTE-Advanced เช่น Coordinated MultiPoint (CoMP) ด้วยความหน่วงต่ำมากระหว่างหัวส่งสัญญาณวิทยุหลายหัว อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ทางเศรษฐกิจจากการปรับปรุงเช่น CoMP อาจถูกหักล้างด้วยต้นทุนการเชื่อมต่อเครือข่ายที่สูงขึ้นสำหรับผู้ให้บริการบางราย

การแข่งขันหลักระหว่าง Small Cell และ C-RAN เกิดขึ้นในสองสถานการณ์การใช้งานหลัก ได้แก่ การครอบคลุมสัญญาณฮอตสปอตกลางแจ้ง และการครอบคลุมสัญญาณภายในอาคาร

C-RAN เป็นหนึ่งในเส้นทางการพัฒนาที่มีแนวโน้มดีสำหรับสถาปัตยกรรมเครือข่ายเซลลูลาร์ในอนาคต และดึงดูดความสนใจจากงานวิจัยทางวิชาการเป็นอย่างมาก ในขณะเดียวกัน เนื่องจาก C-RAN มีการรองรับความสามารถในการสื่อสารแบบร่วมมือกัน (Cooperative Radio) อยู่แล้ว จึงทำให้สามารถใช้งานอัลกอริธึมขั้นสูงหลายอย่างที่ยากต่อการใช้งานในเครือข่ายเซลลูลาร์ได้ เช่น การส่ง/รับสัญญาณแบบหลายจุดร่วมกัน (Cooperative Multi-Point Transmission/Receiving) การเข้ารหัสเครือข่าย (Network Coding) เป็นต้น

ในเดือนตุลาคม 2011 การประชุม Wireless World Research Forum 27 จัดขึ้นที่ประเทศเยอรมนี และ China Mobile ได้รับเชิญให้มานำเสนอเกี่ยวกับ C-RAN

ในเดือนสิงหาคม 2555 การประชุมเชิงปฏิบัติการ IEEE C-RAN 2012จัดขึ้นที่เมืองคุนหมิง ประเทศจีน

CRC Press ได้ตีพิมพ์หนังสือชื่อ "Green Communications: Theoretical Fundamentals, Algorithms and Applications" โดยมีบทที่ 11 คือ "C-RAN: A Green RAN Framework" ^{[ 10 ]}

ในเดือนธันวาคม 2012 การประชุม IEEE GlobalCom 2012 ซึ่งเป็นการประชุมเชิงปฏิบัติการระดับนานาชาติเกี่ยวกับสถานีบนระบบคลาวด์และการสื่อสารแบบร่วมมือขนาดใหญ่ได้จัดขึ้นที่รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา

โครงการกรอบคณะกรรมการยุโรป 7 มีผู้สนับสนุนและกำลังแก้ไขปัญหาหลายประการที่เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของสถาปัตยกรรมเครือข่ายเซลลูลาร์ โครงการเหล่านี้หลายโครงการได้นำ C-RAN มาใช้เป็นหนึ่งในสถาปัตยกรรมเครือข่ายเซลลูลาร์ในอนาคต เช่นโครงการ Mobile Cloud Network ^{[ 11 ]}

• เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ C-RAN ในสถาบันวิจัย China Mobile
• เว็บไซต์แรกของการประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติ C-RAN ฉบับภาษาจีน
• ASOCS ยืนยันว่า C-RAN เป็นระบบที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่า
• ASOCS และ ARM ประกาศการออกแบบอ้างอิงสำหรับระบบรันบนคลาวด์
• asocs และ Windriver (INTC) ทำให้สถานีฐานเสมือนเป็นที่นิยม
• คำจำกัดความของ CommScope: C-RAN คืออะไร?
• การจำลองเซลล์เสมือนด้วย C-RAN Small Cells