来源:RCRWirelessNews
作者:Eugina Jordan
物联网智库 编译
导 读
整个电信行业正在经历巨大的变化,其势头堪比数据中心在2000年代所经历的一切,而驱动这一切的正是摩尔定律。 改变促使着客户需求从高成本的专网RAN解决方案过渡到COTS和基于软件的开放解决方案,并建立更广泛的供应链。
发展史
整个电信行业正在经历巨大的变化,其势头堪比数据中心在2000年代所经历的一切,而驱动这一切的正是摩尔定律。改变促使着客户需求从高成本的专网RAN解决方案过渡到COTS(指可以采购到的具有开放式标准定义的接口的软件或硬件产品)和基于软件的开放解决方案,并建立更广泛的供应链。
软硬件解耦演变
图片由Parallel Wireless提供
主要结论:软件和底层硬件一样,一旦有COTS服务器可以用来分解RAN,Open RAN将快速发展。
Why
建立无线网所需的大部分资本性支出与RAN(无线接入网)有关,高达网络总成本的80%。任何RAN设备成本的降低都将极大地帮助运营商应对日益增长的移动通信流量压力和收益挑战。预测显示,从现在到2022年,如果以传统方式构建网络,5G网络部署成本将下降30%,但如果采用开放式架构,5G网络部署成本可能会下降50%。移动运营商也意识到,仅为5G开放RAN并不会降低整个网络的总体运营成本。他们认为,除了部署5G外,对其原有的传统网络也进行现代化改造,将降低整体网络运营成本,因为它们将运营在“一张网”上,且通过对整体站点进行远程升级而大大节省时间和成本。
Open RAN的概念不仅限于标准的开放共享。从理论上讲,基于统一的3GPP标准,任何传统厂商构建的RAN架构都应该可以接入任何设备、任何核心网络、任何传输网络。事实上呢?远没有那么开放。尽管接口“应该”是开放的,但是在传统的RAN部署中,软件和接口仍然是私有的或由单个供应商优化的,并通常由SAME(移动业务安全架构)供应商绑定到底层硬件中。这意味着运营商无法将供应商B的软件安装在供应商A的BBU(基带处理单元)上。所有的软件升级都与客户群所绑定,如果一家运营商想要更新,则需要将其全部删除:从无线电到托管该软件的BBU。如果搭建无线电信号发射塔,并将BBU部署在塔的底部,那么就无需人工去攀爬升级设备,只需要远程升级软件即可,不是更容易吗?
主要结论:遵循数据中心=软件驱动的部署模型将有助于无线运营商降低成本,并避免受困于某个供应商。
What
RAN的虚拟化大约始于十年前IBM、英特尔和中国移动的C-RAN(云化RAN或集中式RAN)计划。C-RAN催生了一种部署模型,在该模型中,进行数字处理的基带单元可以部署在数据中心,而不是在站点——在进行无线电信号处理的无线电或RRH(远程无线电头单元)之下,通过专用的高带宽连接到基带单元。C-RAN需要一个新的前端接口和各种行业标准,如公共无线电接口(CPRI)和下一代前端接口(NGFI),都在不断发展以支持无线电和基带之间的C-RAN新接口。C-RAN架构并不一定像今天我们所认可的那样是开放的,但是它确实开始朝着拆分RAN的方向发展。
接下来是Virtual RAN,简称vRAN。Open RAN并不完全等于Virtual RAN。使用vRAN,专有硬件保持原样,但BBU会被COTS服务器取代。运行在BBU上的软件被虚拟化,可以在任何COTS服务器上运行,其专有接口保持不变,如下图:
Virtual RAN与Open RAN,图片由Parallel Wireless提供
需要强调的一点是vRAN并不是Open RAN,因为它不是完全开放的,仍然包含专有接口和专用硬件。而Open RAN是基于通用的、厂商中立的软硬件定义技术来定义和构建2G、3G、4G和5G RAN解决方案的。Open RAN是硬件和软件的分解:RRU (射频拉远单元)/ RRH(射频拉远头)硬件变成了基于GPP或COTS的硬件,可以从任何原始设计制造商(ODM)、原始设备制造商(OEM)或RAN硬件供应商处采购;BBU与vRAN的情况一样:COTS服务器+供应商具有虚拟化功能的专有软件。
Open RAN的主要特点是BBU和RRU/RRH之间的接口是一个开放的接口,因此任何厂商的软件都可以在任何一个开放的RRU/RRH上运行。基于Open RAN及其带来的“虚拟化”,运营商应该能够在标准服务器上运行基于软件的网络功能,更加开放的界面使他们能够将一个供应商的无线电信号与另一个供应商的处理器一起使用,而传统解决方案目前无法做到这一点。
Open RAN的愿景是接入网的全面开放,其接口和操作软件将接入网控制平面与用户平面分开,构建了可在现存硬件上运行的模块化基站软件堆栈 ,具有开放的南北向接口。这种软件使能的Open RAN网络体系结构实现了“白盒”化的无线接入网硬件——基带单元、无线单元和远程无线头可以从任何厂商采购组装,并由Open RAN软件进行管理,从而形成一个真正可互操作的开放网络。这样一来,底层的硬件层(无线电和服务器)就留在站点,唯一被替换的是软件,如下图所示:
示例场景:OpenRAN部署模型,图片由Parallel Wireless提供
主要结论:移动运营商可以对其无线接入网进行虚拟化和解耦,不过组件之间的接口必须是开放的,否则RAN就不是真正的开放。
How
3GPP从5G开始就考虑了拆分概念(DU和CU),在5G C-RAN架构中,BBU功能被分拆为两个功能单元:负责实时L1和L2调度功能的分布式单元(DU)和负责非实时、更高级别的L2和L3的集中式单元(CU)。在集中式5GC-RAN架构中,DU物理层和软件层托管在边缘云数据中心或中央数据中心,CU物理层和软件可以与DU并置或托管在区域云数据中心。CU将保持类似BBU的功能,而DU在处理能力上将超过RRH,这正是Open RAN概念的意义所在:基于现有技术和产品服务的DU和CU软件到RU可来自任意供应商。Open RAN是下一代移动网络基础设施的关键,由于厂商之间的互操作性与开放,它可以提供:
能够使用非理想的前传(即以太网),克服传统的光纤接口限制。传统的RAN平台基于专有硬件,在开发、部署和运营方面依赖漫长而高成本的生命周期,这就造成了供应商固化,无法跟上技术和人口结构的升级。随着每一代无线电接口的变化,这些无线电设备通常会更新迭代,这对移动运营商来说是一项巨大的投资,需要消耗人力到每个站点进行设备升级、更换。
能够选择任何基于COTS的BBU(前文提到的困境:运营商无法将B厂商的软件放在A厂商的BBU上),这是一个战略性的软件差异化,它使基于Open RAN的远程无线电单元(RRU)能够与基于COTS的虚拟化基带单元(vBBU)互通,防止供应商固化,从而实现软件差异化。
Open RAN是横向开放的--通过开放的接口使RAN的功能与其他功能相连接,从无线单元(RU)到基带(DU-CU),到控制器到NMS/编排器。
虽然是在5G引入了功能拆分的概念,但要获得完全的开放和成本效益,还必须将其应用于2G、3G、4G。
主要结论:当RAN横向开放时,它可以带来一系列新的低成本无线电通信,并为移动运营商提供一个选择,以更好的成本优化部署方案,满足具体的性能要求。
When
电信基础设施项目(TIP联盟)成立于2016年初,当时移动网络运营商苦恼于对高度集中/封闭的生态系统缺乏创新,以及电信设备行业的高成本。Open RAN-TIP小组汇集了运营商、传统设备供应商和使用开源技术和开放方法的初创企业。
2018年6月,沃达丰(Vodafone)和西班牙电信(Telefónica)联合宣布RFI项目,以评估基于软件且在商品硬件之上运行的RAN架构的可行性。
在2018年10月的TIP峰会上,西班牙电信和沃达丰宣布了他们在Open RAN试点部署中的供应商。两家运营商在寻求一个开放RAN平台,除了5G之外,还可以提供2G、3G和4G。它们一致认为,需要现将解决方案推广至农村地区,并以此作为检验方案成功与否的标杆。TIP所做的努力就是推动Open RAN技术的可持续发展,推动行业应用新一代的开放解决方案。
作为电信基础设施项目(TIP)的一部分,Facebook正与电信服务提供商和运营商密切合作,以加速新技术创新和商业论证,帮助该行业构建未来的网络。通过该项目,Facebook正与地区运营商在尚未覆盖任何一种通信服务的地区开展合作,比如拉丁美洲、欧洲一些地区等,在这样从高收入到低收入的多样化市场中,可以证明基于互操作性的Open RAN的成本吸引力是多么重要。
Open RAN领域的领先创新者沃达丰最近指出:“过去几年,全球电信网络设备的供应集中在少数几家公司。更多的供应商选择将向所有移动客户提供保障服务,增加灵活性和创新性,而且最重要的是,可以帮助解决向世界各地农村和偏远地区提供互联网服务的成本难点。”
沃达丰补充称,此举将提高“供应链弹性”,除了现有的市场领导者外,还将引入“一批新的2G、3G、4G和5G技术供应商。”
O-RAN联盟是C-RAN联盟和XRAN合并后形成的。如今,它在无线电接入网络行业拥有160多家移动运营商、供应商以及研究和学术机构。O-RAN联盟发布新的RAN规范、发布Open RAN软件,并支持成员企业对其成果进行集成、测试。但是如前所述,Open RAN要想开放,就必须开放接口。最好的例子是诺基亚在其乐天项目中向其他供应商的软件开放无线电。
TIP并不是像O-RAN联盟那样编写规范,而是在全球推广、训练和部署Open RAN,自2016年开始,先后在拉丁美洲、亚洲、欧洲和刚果与沃达丰开展合作。
全球移动网络运营商已经意识到了开放架构的经济效益。他们正在组建团队,并将重点放在Open RAN架构的创新和部署上。早期他们习惯于从某一特定供应商处同时采购硬件和软件,而现在他们正在将硬件和软件的订单分开。这终将带来显著的资本支出和运营支出、实现能力提升和更快网络部署。
主要结论:与传统RAN供应商发布的信息相反,Open RAN是真实的;如今,Open RAN已部署在商业网络中,正在蓬勃发展,既节省了成本,又满足运营绩效要求和KPI。
