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O-RAN联盟正式成立旨在将下一代无线通信网络的开放性提升到新的水平

作者: 2018-11-07 09:54:00 浏览:236

在西班牙巴塞罗那举行的世界移动通信大会上,中国移动、美国AT&T、德国电信、日本NTT docomo以及法国Orange等五家电信运营企业宣布联合成立O-RAN联盟,旨在将下一代无线通信网络的开放性提升到新的水平。目前已经有全球15家主流运营商加入,并吸引了业界主流厂商(包括传统通信设备商、芯片厂商、服务器厂商、云供应商)的加入。

O-RAN联盟正式成立旨在将下一代无线通信网络的开放性提升到新的水平

O-RAN联盟是C-RAN联盟及xRAN论坛的融合,并在其工作成果及目标上进行扩展,致力于推动无线接入网向更开放及更智能的方向演进,由传统模式向开放智能的方向演进,充分体现了中国移动提出的通信4.0的理念,即IT、CT与DT的融合发展。本文将在简要介绍O-RAN联盟的基础上,进一步展开阐述白盒基站理念,以及对白盒基站部署和应用策略的思考,希望能够起到抛砖引玉的作用,开启读者更深层次的思考。

向“开放”与“智能”演进的无线网络

无线网络建设一直是运营商网络综合成本(TCO)的最主要部分,大致占比在60%~70%。大部分运营商刚经历4G网络的巨大投资,就将面对5G网络的投资建设压力;5G网络“带宽大、频段高”等特点,势必造成单站设备成本高、建网规模大,这就需要引入新技术、新方案,通过方案革新降低建设难度、减少无线网络的TCO投入。

同时,5G网络又是运营商必须投资的网络,其为运营商拓展垂直行业提供良好的技术基础,在“无线互联网”流量收入增长放缓、语音收入下降的背景下,垂直行业是运营商必须进入的“蓝海市场”,拓展运营商的盈利能力将是5G网络的首要任务。垂直行业的新业务意味着更多样的业务类型、更复杂的网络管理,需要更高效的资源管理方案以及更灵活的网络架构以便于开展业务创新。

在这一大背景下,由运营商主导的O-RAN产业联盟应运而生,提出了“开放”和“智能”两大核心愿景。O-RAN联盟的核心工作目标和内容包括以下四点。

一是网络智能化。实现无线接入网从配置管理到空口资源的智能管控,包括运维网管智能化、网元智能化、网络资源编排智能化在内的几个方面,通过引入人工智能/大数据等方法,获得复杂组网环境下高效自动化的设备管理和频谱资源应用能力。

二是接口开放化。在3GPP、IEEE等的基础上,扩展与完善无线网络功能软硬件接口(如前传、中传以及无线智能控制器的相关接口等)的细节定义,实现基于异厂商互操作的混合部署,最终促进行业内的分工协作和产业繁荣。

三是硬件白盒化。在软硬件解耦的基础上,引入通用器件和平台,并开放硬件的参考设计,利用通用器件的规模效应降低基站硬件的综合成本。通用器件不仅包括通用处理器,也包括RRU射频器件等。

四是软件开源化。基站软件开源是指无线协议栈、物理层协议处理软件的开源,以及支持无线软硬件解耦的NFV平台和开源管理软件的增强,共享基础软件研发成果,降低行业的整体研发成本,让各个产业合作伙伴聚焦在核心软件及差异化能力的研发,提升行业整体价值。

在这其中,硬件白盒化是最为重要的工作内容之一,也是无线网“开放性”概念的一个重要组成部分。运营商期望通过硬件的白盒化进一步降低综合成本,并构建智能无线网络的基础。

共享带来共赢,通用降低成本

“白盒化”在交换机、服务器领域已被人熟知,如FaceBook主导的OCP、AT&T主导的CORD项目都吸引了业界不少的目光。2017年11月,在TIP组织下成立的OpenRAN工作组,更是将在无线接入网领域构建开放生态作为项目目标,其核心目标是研发基于通用处理平台和解耦软件的RAN技术。这类尝试都有着不同的侧重点。传统意义中,“白盒化”意味着服务提供商通过与芯片供应商的密切合作,按需完成完整的定制化硬件设计,从而跳过硬件品牌供应商而由代工厂直接生产所需硬件产品(典型项目:OCP)。而OpenRAN项目是从构造产业生态,从实现的角度,基于通用处理硬件平台去拉动多厂商分工集成的生态,通过细化分工促进生态繁荣,最终实现降低成本的目的。

而不同于以往这类尝试,O-RAN联盟提倡的“无线白盒硬件”是从另外一个角度去解决硬件成本问题。包括两方面:一是制定无线专用设备的参考设计标准,并在行业内实现研发成果共享;二是引入通用处理平台,应用于通信的信号处理。这两个策略的核心是相同的,通过在设备厂商间共享硬件设计,降低研发的成本投入,并实现器件选型的近似统一。而核心芯片总使用量的规模效应,将摊薄上游芯片和器件的设计和研发成本,最终降低设备厂商器件采购的成本,从而从源头降低通信行业设备的硬件成本。除降低行业研发和器件采购的成本外,还将带来以下几方面的影响。

(1)硬件通用化将极大地降低行业的准入门槛

一些不具备电信级硬件设备研发能力的厂商仅投入软件研发,即可进入通信设备的研发领域。目前通信行业中已经出现了专职于通信软件研发的企业,如Mavenir、Altiostar、Parallel Wireless、赛特斯等,这一趋势正在逐渐形成。

(2)增大了在不同场景下技术方案的差异性

任何一个方案都有其应用场景,只要限制其应用场景,就可以扬长避短,白盒基站更是如此。5G时代,在宏站设计追求无线通信性能最优的同时,预期中的海量微站和扩展型室分皮站站型的大量应用,将会带来无线网络建设与运维成本的巨大压力,因此低成本的无线白盒基站首先将聚焦在这一类场景。众所周知,小站部署具有覆盖半径短、场景简单和成本敏感的特点,一定程度上降低了对于通信设备的性能指标要求,硬件同质化带来的通信性能指标的趋同性也就不是主要矛盾了。

(3)MEC与白盒基站的融合设计

业界正在悄然达成一个共识,“MEC边缘业务有可能首先为5G带来营收增益。” 甚至有专家表示,如果没有MEC等边缘计算解决方案,5G将无法实现所有性能目标,这充分显示了MEC在未来5G时代的重要性。而另一方面,由于无线白盒基站倡导在基带侧引入了通用处理平台,这一电信设备的IT化将带来更灵活的软件部署和升级能力,通过引入虚拟机或者容器技术,更可以实现通信协议软件与上层应用软件的共平台部署,从而实现MEC与无线设备的共平台设计。又考虑到白盒基站的一个重要应用场景是为高价值的政企客户提供通信覆盖服务,这将带来无限的应用想象空间和商业契机。基于这一假设,未来无线设备供应商,势必将研发重心从通信软件转向业务软件,差异化软件能力将成为核心竞争力。

(4)为国内芯片及器件提供了新的机会

在通信领域,一直以来核心芯片设计和研发能力都掌握在国外企业手中,这跟通信芯片复杂度高,国内企业缺乏经验积累有直接关系。O-RAN提倡的器件通用化和设计共享理念,将给国内通信芯片产业提供新的机会。其一,基带处理方面,加速器芯片的设计和实现难度小于基带信号处理SoC芯片。异构的硬件加速处理器的引入是为了解决通用平台处理效率不高的问题,仅负责部分高密度运算功能的卸载。由于其功能相对单一、设计复杂度不高,非常适合处于芯片研发起步阶段的国内企业的研发实现。其二,射频处理部分,通过规模效应推动国内射频半导体产业加大投入,结合国内厂商的功放,滤波器等优势方案形成参考设计。同时加速高集成度射频芯片例如tranceiver的成熟,破除国外芯片的垄断。其三,参考设计的共享发布客观上确保了选型芯片的整体销售量,是对芯片研发投入的一个很好的保护。

挑战与展望

O-RAN联盟的成立,在业界“一石激起千层浪”。随着越来越多的合作伙伴加入,也将极大地加速O-RAN联盟的相关研发和标准制定工作,我们期望更多的合作伙伴加入到我们的硬件参考设计的研发工作中,整合产业力量实现研发成果的共享,最终降低产业的整体成本。需要解决的核心技术问题还有很多。其中,如何在通用性、能效比、综合成本三者间达到平衡,是白盒基站参考设计研发的核心关键问题。

未来,中国移动将不遗余力地推进O-RAN的相关工作,计划将在2019年联合产业合作伙伴共同开展5G白盒室分扩展型皮站的现网验证工作,验证无线性能、可靠性、综合成本等指标,进一步促进白盒设备技术方案的成熟。

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