Intel Making the Business Case for Open and Virtualized RAN

Otevřené a virtualizované RAN jsou nastaveny na rychlý růst

Podle odhadů Dell'Oro Group10 by technologie otevřené a virtualizované rádiové přístupové sítě (Open vRAN) mohly do roku 2025 vzrůst na téměř 1 procent celkového trhu RAN. To představuje rychlý růst vzhledem k tomu, že Open vRAN dnes tvoří pouze jedno procento trhu RAN.
Otevření vRAN má dva aspekty:

• Virtualizace odděluje software od hardwaru a umožňuje, aby pracovní zátěže RAN běžely na serverech pro všeobecné použití. Univerzální hardware je více
  flexibilní a snadněji škálovatelný než RAN založený na zařízení.
• Je poměrně snadné přidat nové funkce RAN a vylepšení výkonu pomocí aktualizace softwaru.
• Lze použít osvědčené principy IT, jako jsou softwarově definované sítě (SDN), cloud-native a DevOps. Existuje provozní efektivita v tom, jak je síť konfigurována, překonfigurována a optimalizována; stejně jako při detekci, nápravě a prevenci chyb.
• Otevřená rozhraní umožňují poskytovatelům komunikačních služeb (CoSP) získávat složky jejich RAN od různých dodavatelů a snadněji je integrovat.
• Interoperabilita pomáhá zvýšit konkurenci v RAN jak z hlediska ceny, tak funkcí.
• Virtualizované RAN lze použít bez otevřených rozhraní, ale výhody jsou největší, když se obě strategie zkombinují.
• Zájem o vRAN v poslední době roste a mnoho operátorů se zapojilo do zkoušek a jejich prvních nasazení.
• Společnost Deloitte odhaduje, že po celém světě je aktivních 35 aktivních nasazení Open vRAN2. Softwarová architektura FlexRAN společnosti Intel pro zpracování v základním pásmu se používá v nejméně 31 nasazeních po celém světě (viz obrázek 1).
• V tomto článku prozkoumáme obchodní případ pro Open vRAN. Probereme cenové výhody sdružování základního pásma a strategické důvody, proč je Open vRAN stále žádoucí, když sdružování není možné.

Představujeme novou topologii RAN

• V tradičním modelu Distributed RAN (DRAN) se zpracování RAN provádí v blízkosti rádiové antény.
  Virtualizovaná RAN rozděluje RAN do potrubí funkcí, které lze sdílet mezi distribuovanou jednotkou (DU) a centralizovanou jednotkou (CU). Existuje řada možností pro rozdělení RAN, jak je znázorněno na obrázku 2. Možnost rozdělení 2 hostí protokol Packet Data Convergence Protocol (PDCP) a Radio Resource Control (RRC) v CU, zatímco zbývající funkce základního pásma jsou přenášeny venku v DU. Funkci PHY lze rozdělit mezi DU a vzdálenou rádiovou jednotku (RRU).

Advantages rozdělených RAN architektur jsou:

• Hostování funkce Low-PHY na RRU snižuje požadavky na šířku pásma fronthaul. Ve 4G se běžně používalo rozdělení Option 8. Díky 5G je díky zvýšení šířky pásma možnost 8 neživotaschopná pro režim 5G standalone (SA). (Nesamostatná nasazení 5G (NSA) mohou stále používat možnost 8 jako starší verzi).
• Kvalitu zážitku lze zlepšit. Když jádro
  řídicí rovina je distribuována do CU, CU se stává kotevním bodem mobility. Výsledkem je méně předávání, než když je DU kotevním bodem3.
• Hostování PDCP na CU také pomáhá vyrovnat zátěž při podpoře schopnosti duální konektivity (DC).
  5G v architektuře NSA. Bez tohoto rozdělení by se uživatelské zařízení připojilo ke dvěma základnovým stanicím (4G a 5G), ale ke zpracování toků prostřednictvím funkce PDCP by se používala pouze kotevní základnová stanice. Při použití možnosti rozdělení 2 se funkce PDCP odehrává centrálně, takže DU jsou efektivněji vyrovnány zatížení4.

Snížení nákladů prostřednictvím sdružování základního pásma

• Jedním ze způsobů, jak může Open vRAN pomoci snížit náklady, je sdružování zpracování základního pásma. Jedna CU může obsluhovat více DU a DU mohou být lokalizováni s CU pro úsporu nákladů. I když je DU hostován v buňce, může dojít ke zvýšení efektivity, protože DU může obsluhovat více RRU a náklady na bit se snižují s rostoucí kapacitou buňky5. Software běžící na komerčním běžně dostupném hardwaru může být pohotovější a flexibilnější než vyhrazený hardware, který vyžaduje manuální práci na škálování a konfiguraci.
• Sdružování základního pásma není pro Open vRAN jedinečné: v tradičním vlastním RAN byly jednotky základního pásma (BBU) někdy seskupeny na centralizovanějších místech, nazývaných BBU hotely. Jsou připojeny k RRU přes vysokorychlostní vlákno. Snižuje náklady na zařízení na místě a snižuje počet rolí nákladních vozidel pro instalaci a servis zařízení. Hotely BBU však nabízejí omezenou granularitu pro škálování. Hardwarové BBU nemají všechny výhody optimalizace zdrojůtagvirtualizace, ani flexibilita pro zvládání více a různých pracovních zátěží.
• Naše vlastní práce s CoSP zjistila, že nejvyšší provozní náklady (OPEX) v RAN jsou licencování softwaru BBU. Efektivnější opětovné použití softwaru prostřednictvím sdružování pomáhá optimalizovat celkové náklady na vlastnictví (TCO) pro RAN.
• Je však třeba zvážit náklady na dopravu. Backhaul pro tradiční DRAN byla typicky pronajatá linka poskytovaná operátorovi mobilní sítě operátory pevných sítí. Pronajaté okruhy mohou být drahé a náklady mají rozhodující vliv na obchodní plán, kde by se měl následný uživatel nacházet.
• Poradenská firma Senza Fili a dodavatel vRAN Mavenir modelovali náklady na základě zkoušek provedených se zákazníky Mavenir, Intel a HFR Networks6. Byly porovnány dva scénáře:
• Následní uživatelé jsou umístěni s RRU na stanovištích buněk. Mezi DU a CU se používá midhaul transport.
• DU jsou umístěni s CU. Mezi RRU a DU/CU se používá fronthaul transport.
• CU byla v datovém centru, kde mohly být hardwarové prostředky sdruženy mezi RRU. Studie modelovala náklady na CU, DU a midhaul a fronthaul dopravu, pokrývající obojí
• OPEX a kapitálové výdaje (CAPEX) během šestiletého období.
• Centralizace DU zvyšuje náklady na dopravu, takže otázkou bylo, zda zisky ze sdružování převažují nad náklady na dopravu. Studie zjistila:
• Operátoři s nízkonákladovou dopravou do většiny svých buněčných lokalit jsou na tom lépe centralizovat DU s CU. Mohou snížit své TCO až o 42 procent.
• Operátoři s vysokými přepravními náklady mohou snížit své celkové náklady na vlastnictví až o 15 procent tím, že budou DU hostovat v místě buňky.
• Relativní úspora nákladů závisí také na kapacitě buňky a použitém spektru. Následný uživatel v místě buňky, napřample, může být nedostatečně využíván a mohl by se škálovat tak, aby podporoval více buněk nebo vyšší šířku pásma za stejnou cenu.
• V modelu „Cloud RAN“ může být možné centralizovat zpracování RAN až 200 km od rádiového stanoviště. Samostatná studie Senza Fili a Mavenir7 zjistila, že Cloud RAN může snížit náklady o 37 procent během pěti let ve srovnání s DRAN. Sdružování BBU a efektivnější využití hardwaru pomáhají snižovat náklady. Úspory OPEX pocházejí z nižších nákladů na údržbu a provoz. Centralizovaná místa budou pravděpodobně snadněji přístupná a spravovaná než mobilní místa a také mohou být menší, protože je zde potřeba méně vybavení.
• Virtualizace a centralizace společně usnadňují škálování podle měnících se požadavků na provoz. Je snazší přidat do fondu zdrojů více serverů pro obecné účely než upgradovat proprietární hardware v lokalitě buňky. CoSP mohou lépe sladit své výdaje na hardware s růstem příjmů, aniž by nyní museli nasazovat hardware, který bude schopen řídit provoz za pět let.
• Jakou část sítě virtualizovat?
• Společnosti ACG Research a Red Hat porovnaly odhadované celkové náklady na vlastnictví (TCO) pro síť s distribuovaným rádiovým přístupem (DRAN) a virtualizovanou síť RAN (vRAN)8. Odhadli, že kapitálové výdaje (CAPEX) vRAN byly poloviční než DRAN. To bylo způsobeno především nákladovou efektivitou díky menšímu počtu zařízení na menším počtu pracovišť pomocí centralizace.
• Studie také zjistila, že provozní výdaje (OPEX) byly výrazně vyšší pro DRAN než vRAN. Bylo to důsledkem snížení nákladů na pronájem, údržbu, pronájem vláken a energii a chlazení.
• Model byl založen na Tier 1 Communications Service Provider (CoSP) s 12,000 11,000 základnovými stanicemi v současnosti a potřeba přidat XNUMX XNUMX během příštích pěti let. Měl by CoSP virtualizovat celý RAN, nebo jen nové a rozšířené weby?
• Výzkum ACG zjistil, že úspory TCO byly 27 procent, když byly virtualizovány pouze nové a rostoucí weby. Úspora celkových nákladů na vlastnictví vzrostla na 44 procent, když byla všechna místa virtualizována.
• 27 %
  • Úspora TCO
• Virtualizace pouze nových a rozšířených lokalit RAN
• 44 %
  • Úspora TCO
• Virtualizace všech RAN lokalit
• Výzkum ACG. Založeno na síti 12,000 11,000 míst s plány přidat XNUMX XNUMX v příštích pěti letech.

Případ pro Open vRAN na mobilním místě

• Někteří CoSP používají Open vRAN v místě buňky ze strategických důvodů, i když sdružování základního pásma nepřináší úspory nákladů.
  Vytvoření flexibilní cloudové sítě
• Jeden CoSP, se kterým jsme hovořili, zdůraznil důležitost možnosti umístit síťové funkce všude tam, kde poskytují nejlepší výkon pro konkrétní síťový segment.
• To je možné, když používáte univerzální hardware v celé síti, včetně RAN. The
  funkce uživatelské roviny, napřample, mohl být přesunut na místo RAN na okraji sítě. To výrazně snižuje latenci.
• Aplikace pro to zahrnují cloudové hraní, rozšířenou realitu/virtuální realitu nebo ukládání obsahu do mezipaměti.
• Univerzální hardware může být použit pro jiné aplikace, když má RAN nízký požadavek. Budou rušné hodiny a hodiny klidu a RAN v každém případě bude
  nadprovize, aby se zajistil budoucí růst provozu. Volnou kapacitu na serveru lze využít pro pracovní zátěž internetu věcí na mobilním webu nebo pro RAN Intelligent Controller (RIC), který optimalizuje správu rádiových zdrojů pomocí umělé inteligence a strojového učení.
• Podrobnější získávání zdrojů může pomoci snížit náklady
• Otevřená rozhraní dává operátorům svobodu získávat komponenty odkudkoli. Zvyšuje konkurenci mezi tradičními dodavateli telekomunikačních zařízení, ale to není vše. Operátorům také poskytuje flexibilitu při získávání zdrojů od výrobců hardwaru, kteří dříve neprodávali přímo do sítě. Interoperabilita otevírá trh i novým softwarovým společnostem vRAN, které mohou přinést inovace a zvýšit cenovou konkurenci.
• Operátoři mohou být schopni dosáhnout nižších nákladů tím, že budou komponenty, zejména rádia, nakupovat přímo, než aby je kupovali přes výrobce telekomunikačních zařízení.
  (TEM). Rádio má největší podíl na rozpočtu RAN, takže úspory nákladů zde mohou mít významný dopad na celkové náklady. Softwarová licence BBU je primárním OPEX nákladem, takže zvýšená konkurence v softwarové vrstvě RAN pomáhá snižovat průběžné náklady.
• Na Mobile World Congress 2018, Vodafone Chief Technology
• Důstojník Johan Wibergh hovořil o šestiměsíčním období společnosti
• Otevřený RAN test v Indii. „Podařilo se nám snížit náklady na provoz o více než 30 procent pomocí mnohem otevřenější architektury tím, že jsme mohli získávat komponenty z různých částí,“ řekl9.
• 30% úspora nákladů
• Ze získávání komponent samostatně.
• Otevřená zkušební verze RAN společnosti Vodafone, Indie

Budování platformy pro nové služby

• Univerzální výpočetní schopnosti na okraji sítě také umožňují CoSP hostovat tam zákaznické pracovní zátěže. Kromě toho, že jsou schopni hostovat pracovní zátěže extrémně blízko k uživateli, jsou CoSP schopni zaručit výkon. To jim může pomoci soutěžit s poskytovateli cloudových služeb o okrajové úlohy.
  Služby Edge vyžadují distribuovanou cloudovou architekturu podporovanou orchestrací a správou. To lze zajistit plně virtualizovanou sítí RAN fungující na principech cloudu. Virtualizace RAN je skutečně jedním z hnacích sil pro realizaci edge computingu.
• Software Intel® Smart Edge Open poskytuje sadu softwarových nástrojů pro Multi-Access Edge Computing (MEC). Pomáhá dosáhnout
  vysoce optimalizovaný výkon založený na hardwarových prostředcích, které jsou k dispozici kdekoli, kde aplikace běží.
  Okrajové služby CoSP by mohly být atraktivní pro aplikace vyžadující nízkou latenci, konzistentní výkon a vysokou úroveň spolehlivosti.

Důslednost pomáhá snižovat náklady

• Virtualizace může přinést úspory nákladů, a to i v místech, kde nelze použít sdružování základního pásma. Existují výhody pro
• CoSP a kombi RAN jako celek mají konzistentní architekturu.
• Jediný zásobník softwaru a hardwaru zjednodušuje údržbu, školení a podporu. Ke správě všech webů lze použít běžné nástroje, aniž by bylo nutné rozlišovat mezi jejich základními technologiemi.

Příprava na budoucnost

• Přechod z DRAN na centralizovanější architekturu RAN bude nějakou dobu trvat. Aktualizace RAN na místě buňky na Open vRAN je dobrým odrazovým můstkem. Umožňuje včasné zavedení konzistentní softwarové architektury, takže vhodná místa lze v budoucnu snadněji centralizovat. Hardware nasazený na stanovištích buněk lze přesunout do centralizovaného umístění RAN nebo použít pro jiné okrajové úlohy, takže dnešní investice je z dlouhodobého hlediska užitečná. Ekonomika mobilního páteřního připojení se může v budoucnu výrazně změnit i pro některá nebo všechna RAN místa CoSP. Stránky, které dnes nejsou životaschopné pro centralizované RAN, mohou být životaschopnější, pokud bude k dispozici levnější fronthaul připojení. Spuštění virtualizované sítě RAN v místě buňky umožňuje CoSP
  centralizovat později, pokud se to stane nákladově efektivnější možností.

Výpočet celkových nákladů na vlastnictví (TCO)

• Zatímco náklady nejsou primární motivací pro přijetí
• Otevřené technologie vRAN v mnoha případech mohou vést k úsporám nákladů. Hodně záleží na konkrétních nasazeních.
• Žádné dvě sítě operátorů nejsou stejné. V každé síti existuje obrovská rozmanitost napříč buněčnými místy. Topologie sítě, která funguje pro hustě osídlené městské oblasti, nemusí být vhodná pro venkovské oblasti. Spektrum, které mobilní místo používá, bude mít dopad na požadovanou šířku pásma, což ovlivní náklady na fronthaul. Možnosti dopravy dostupné pro fronthaul mají významný dopad na nákladový model.
• Očekává se, že z dlouhodobého hlediska může být používání Open vRAN nákladově efektivnější než použití vyhrazeného hardwaru a bude snazší škálovat.
• Společnost Accenture oznámila, že tam, kde byly pro nasazení 49G použity technologie Open vRAN, zaznamenala úspory CAPEX ve výši 5 procent10. Goldman Sachs oznámila podobnou hodnotu CAPEX ve výši 50 procent a také zveřejnila úsporu nákladů ve výši 35 procent v OPEX11.
• V Intelu spolupracujeme s předními CoSP na modelování TCO Open vRAN, včetně CAPEX a OPEX. I když jsou CAPEX dobře srozumitelné, rádi bychom viděli podrobnější výzkum toho, jak jsou provozní náklady vRAN v porovnání s vyhrazenými zařízeními. Pracujeme s ekosystémem Open vRAN, abychom to dále prozkoumali.

50% úspora CAPEX z Open vRAN 35% úspora OPEX z Open vRAN Goldman Sachs

Použití Open RAN pro všechny bezdrátové generace

• Zavedení 5G je katalyzátorem mnoha změn v rádiové přístupové síti (RAN). Služby 5G budou náročné na šířku pásma a stále se objevují, takže je vysoce žádoucí škálovatelnější a flexibilnější architektura. Otevřená a virtualizovaná rádiová přístupová síť (Open vRAN) může usnadnit nasazení 5G v sítích na zelené louce, ale jen málo operátorů začíná od nuly. Ti se stávajícími sítěmi riskují, že skončí se dvěma paralelními technologickými zásobníky: jeden otevřený pro 5G a druhý založený na uzavřených, proprietárních technologiích pro dřívější síťové generace.
• Parallel Wireless uvádí, že operátoři, kteří modernizují svou starší architekturu pomocí Open vRAN, očekávají návratnost investic do tří let12. Operátoři, kteří nemodernizují své původní sítě, mohou mít provozní náklady (OPEX) o 30 až 50 procent vyšší než u konkurence, odhaduje Parallel Wireless13.
• 3 roky Čas potřebný k tomu, aby byla vidět návratnost investic z modernizace starších sítí na Open vRAN. Paralelní bezdrátové připojení 14

Závěr

• CoSP stále více využívají Open vRAN, aby zlepšili flexibilitu, škálovatelnost a nákladovou efektivitu svých sítí. Výzkum společností ACG Research a Parallel Wireless ukazuje, že čím více je Open vRAN nasazeno, tím větší vliv může mít na snížení nákladů. CoSP přijímají Open vRAN také ze strategických důvodů. Poskytuje síti flexibilitu podobnou cloudu a zvyšuje vyjednávací sílu CoSP při získávání komponent RAN. V lokalitách, kde sdružování prokazatelně nesnižuje náklady, stále existují úspory z používání konzistentního technologického zásobníku v rádiovém stanovišti a v centralizovaných místech zpracování RAN. Univerzální výpočet na okraji sítě může pomoci CoSP soutěžit s poskytovateli cloudových služeb o okrajové úlohy. Intel spolupracuje s předními CoSP na modelování TCO Open vRAN. Náš model TCO má za cíl pomoci CoSP optimalizovat náklady a flexibilitu jejich RAN majetku.

Zjistěte více

• Intel eGuide: Nasazení otevřeného a inteligentního RAN
• Intel Infographic: Cloudifikace sítě s rádiovým přístupem
• Jaký je nejlepší způsob, jak se dostat k Open RAN?
• Kolik mohou operátoři ušetřit s cloudem RAN?
• Ekonomická výhodatagvirtualizace RAN v infrastruktuře mobilních operátorů
• Co se stane s TCO nasazení, když mobilní operátoři nasadí OpenRAN pouze pro 5G?
• Intel® Smart Edge Open

1. Open RAN nastaven na získání 10 % trhu do roku 2025, 2. září 2020, SDX Central; na základě údajů z tiskové zprávy Dell'Oro Group: Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share, 1 září 2020.
2. Předpovědi technologií, médií a telekomunikací 2021, 7. prosince 2020, Deloitte
3. Virtualizovaný RAN – svazek 1, duben 2021, Samsung
4. Virtualizovaný RAN – svazek 2, duben 2021, Samsung
5. Jaký je nejlepší způsob, jak se dostat do Open RAN?, 2021, Mavenir
6. tamtéž
7. Kolik mohou operátoři ušetřit s cloudem RAN?, 2017, Mavenir
8. Ekonomická výhodatagvirtualizace RAN v infrastruktuře mobilních operátorů, 30. září 2019, ACG Research a Red Hat 9 Facebook, TIP Advance Wireless Networking With Terragraph, 26. února 2018, SDX Central
9. Accenture Strategy, 2019, jak je uvedeno v Open RAN Integration: Run With It, duben 2020, iGR
10. Goldman Sachs Global Investment Research, 2019, jak je uvedeno v Open RAN Integration: Run With It, duben 2020, iGR
11. tamtéž
12. tamtéž

Upozornění a vyloučení odpovědnosti

• Technologie Intel mohou vyžadovat aktivaci aktivovaného hardwaru, softwaru nebo služby.
• Žádný produkt nebo součást nemůže být absolutně zabezpečená.
• Vaše náklady a výsledky se mohou lišit.
• Společnost Intel nekontroluje ani nekontroluje data třetích stran. Pro posouzení přesnosti byste se měli obrátit na jiné zdroje.
• © Intel Corporation. Intel, logo Intel a další značky Intel jsou ochranné známky společnosti Intel Corporation nebo jejích dceřiných společností. Jiná jména a značky mohou být nárokovány jako vlastnictví jiných. 0821/SMEY/CAT/PDF Recyklujte prosím 348227-001CS

Dokumenty / zdroje

Intel Making the Business Case for Open and Virtualized RAN [pdfPokyny Vytvoření obchodního případu pro otevřenou a virtualizovanou síť RAN, vytvoření obchodního případu, obchodní případ, otevřené a virtualizované RAN, případ

Reference

• Uživatelská příručka