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基站的革命:D

 hnxiaoh 2018-04-15

先来播报两条消息:

·全球重量级运营商中国移动、AT&T、德国电信、NTT DOCOMO和Orange联合宣布成立ORAN联盟(即原xRAN论坛和C-RAN联盟合并成立为Open RAN联盟),该联盟旨在为虚拟化网元设计开放的标准化接口,引入开源软件和开放的白盒设备,以此打破传统封闭的RAN(无线接入网)构架,从而降低RAN部署成本,提升RAN敏捷性和加速创新。

·思科计划组建多厂商无线生态系统,旨在加速研究“Open vRAN”解决方案,并表示包括Altiostar,Aricent,Intel,Mavenir,Phazr,Red Hat和Tech Mahindra等厂商已同意加入。

什么叫Open RAN?这个问题要从无线接入网的演进说起:D-RAN—>C-RAN—>vRAN—>oRAN。

D-RAN

众所熟知,基站是BBU、RRU和天线组成。早期的基站BBU和RRU集成,各自组成分布式的基站,这种构架称为D-RAN,即分布式无线接入网。

C-RAN

随后出现了RRU拉远和BBU集中化,由多个BBU组成的基带池控制多个分布式的RRU,BBU池就像一个位于中心的大脑,控制着分布的四肢(RRU),这就是C-RAN构架。这样做的好处是,可以集中实施对BBU资源的调度,利于提升资源利用率和实施SON(自优化网络)技术等。

vRAN

vRAN称为虚拟化RAN,也可叫云化RAN。随着虚拟化技术的兴起,电信业开始设想将集中的BBU池进行虚拟化,将传统专用电信设备软硬件解耦,用通用的服务器来代替专用的BBU硬件,并通过运行于通用硬件上的软件来升级和更新换代,以降低成本。

从D-RAN到vRAN,这场“基站的革命”并未停止,今天已经从vRAN进化到了ORAN(Open RAN)。

什么是ORAN?

先让我们来看看4G RAN向5G RAN的演进过程,这是一种功能分离式的演进。

4G LTE接入网采用BBU和RRU两级构架,所有1-3层处理功能都驻留在BBU里,而RRU仅限于RF功能。

但5G采用功能分离的RAN构架,演进为CU(集中单元)、DU(分布单元)和RRU/AAU三级结构(如下图,以3GPP R15选项2为例)。

如上图所示,

·PDCP/RRC层作为CU(集中单元),负责处理非实时协议和服务,同时也支持云化、边缘计算部署和承接部分核心网功能下沉。

·RLC/MAC/部分PHY层作为DU(分布单元),负责处理物理层协议和实时性需求的层2功能。

·部分PHY层功能下移到AAU/RRU,以减少前传带宽。

5G RAN不仅要实现功能分离,在CU(集中单元)还要实现控制面(CP)与用户面(UP)的分离。

按照3GPP标准演进下去,不管构架怎么变,电信设备都是遵循3GPP标准的,不同厂家的RAN设备都可以和核心网、传输网络连接和互操作,这是一个基于标准的网络。

但是,众所周知基站上的BBU和RRU都是来自同一家厂家的,这是因为其内部的软件和接口仍然是厂家专有的,或者是经过厂家优化的,且通常与底层硬件相关联。

因此,即使vRAN将软件从底层硬件解耦出来,并运行于通用硬件之上,但也难以开放RRU到虚拟化BBU池之间的接口。

为此,业内提出了ORAN概念,其愿景就是将RAN内部开放,借助用户面和控制面分离,在控制面上下构建开放的标准化北向接口和南向接口,以此开发模块化的基站软件,通过开放接口实现模块化组站。

简而言之,ORAN理论上是要实现采用任何不同供应商的BBU和RRU都可以组装基站,真正实现了软硬件模块化组网。

毫无疑问,ORAN是对RAN市场的一次彻底颠覆,运营商完全不必依赖单一的电信设备商,同时,也为一些小型RAN设备商或新创公司打开了市场的通道。

ORAN对运营商有啥好处呢?

1)运营商可提升议价权,降低网络部署成本。

2)市场碎片化,多供应商竞争,可激励软件和硬件创新。

3)运营商前所未有的获得了RAN控制权,其通过南向接口解决来自不同供应商的组件之间的互操作性,通过北向接口开发丰富的应用和服务,比如引入人工智能提升网络自动化水平,与边缘计算配合扩展未来服务创新等。

理想很美好,但现实依然骨感。ORAN要走向开源化和模块化,要将传统设备商的CPRI、硬件加速、芯片处理器优化等各种“秘制配方”统统拿出来显然不是太现实,而业内也普遍担心白盒硬件的处理能力和开源软件的可靠性(尤其一些小厂家提供的)等。

以Facebook发起的TIP项目的Open Cellular计划为例,该计划其实与ORAN是一致的,都是以开源软件和开放硬件来建基站,但目前该项目也只是锁定在一些未能实现连接的偏远乡村,也就是说,这些区域对网络性能要求并不高,其性能和可靠性还需考验。

但是,值得关注的是,越来越多的大厂家正走向ORAN,除了文章开头提到了全球几家顶尖运营商成立ORAN联盟,思科希望充当ORAN的引导者之外,美国运营商Verizon已将三星列为ORAN计划的供应商,这家运营商还曾宣布与诺基亚和英特尔合作在通用硬件上测试vRAN,西班牙电信正在测试可编程Open RAN...

在运营商的需求之下,在新进入者的虎视眈眈之下,传统电信设备商的硬件和软件会不会一点一点的被撬开?

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