intel gør Business Case for åben og virtualiseret RAN

Åben og virtualiseret RAN er indstillet på hurtig vækst

Åbne og virtualiserede radioadgangsnetværksteknologier (Open vRAN) kan vokse til næsten 10 procent af det samlede RAN-marked i 2025, ifølge estimater fra Dell'Oro Group1. Det repræsenterer en hurtig vækst, da Open vRAN kun udgør én procent af RAN-markedet i dag.
Der er to facetter til Open vRAN:

• Virtualisering adskiller softwaren fra hardwaren og gør det muligt at køre RAN-arbejdsbelastninger på servere til generelle formål. Almindelig hardware er mere
  fleksibel og lettere at skalere end apparatbaseret RAN.
• Det er relativt nemt at tilføje ny RAN-funktionalitet og ydeevneforbedringer ved hjælp af en softwareopgradering.
• Gennemprøvede IT-principper såsom softwaredefineret netværk (SDN), cloud-native og DevOps kan bruges. Der er driftseffektivitet i, hvordan netværket konfigureres, omkonfigureres og optimeres; samt i fejlfinding, korrektion og forebyggelse.
• Åbne grænseflader gør det muligt for kommunikationstjenesteudbydere (CoSP'er) at hente ingredienserne i deres RAN fra forskellige leverandører og nemmere integrere dem.
• Interoperabilitet er med til at øge konkurrencen i RAN både på pris og funktioner.
• Virtualiseret RAN kan bruges uden åbne grænseflader, men fordelene er størst, når begge strategier kombineres.
• Interessen for vRAN har været stigende på det seneste, hvor mange operatører deltager i forsøg og deres første implementeringer.
• Deloitte vurderer, at der er 35 aktive Open vRAN-implementeringer på verdensplan2. Intels FlexRAN-softwarearkitektur til basebåndsbehandling bliver brugt i mindst 31 implementeringer verden over (se figur 1).
• I dette papir udforsker vi business casen for Open vRAN. Vi vil diskutere omkostningsfordelene ved baseband-pooling og de strategiske årsager til, at Open vRAN stadig er ønskværdig, når pooling ikke er mulig.

Introduktion af en ny RAN-topologi

• I den traditionelle distribuerede RAN-model (DRAN) udføres RAN-behandlingen tæt på radioantennen.
  Virtualiseret RAN opdeler RAN i en pipeline af funktioner, som kan deles på tværs af en distribueret enhed (DU) og en centraliseret enhed (CU). Der er en række muligheder for at opdele RAN, som vist i figur 2. Split Option 2 er vært for Packet Data Convergence Protocol (PDCP) og Radio Resource Control (RRC) i CU'en, mens resten af ​​basisbåndsfunktionerne bæres ude i DU. PHY-funktionen kan opdeles mellem DU og Remote Radio Unit (RRU).

Advanentages af split RAN-arkitekturer er:

• Hosting af Low-PHY-funktionen på RRU reducerer kravet til fronthaul-båndbredde. I 4G blev Option 8-opdelinger almindeligvis brugt. Med 5G gør båndbreddeforøgelsen Option 8 uoverkommelig til 5G-standalone (SA)-tilstand. (5G ikke-standalone (NSA)-implementeringer kan stadig bruge Option 8 som arv).
• Kvaliteten af ​​oplevelsen kan forbedres. Når kernen
  kontrolplanet fordeles til CU'en, bliver CU'en mobilitetsankerpunktet. Som følge heraf er der færre overdragelser, end der er, når DU er ankerpunktet3.
• Hosting af PDCP på CU hjælper også med at balancere belastningen, når den understøtter dual connectivity (DC)-kapaciteten
  af 5G i en NSA-arkitektur. Uden denne opdeling ville brugerudstyr oprette forbindelse til to basestationer (4G og 5G), men kun ankerbasestationen ville blive brugt til at behandle strømmene gennem PDCP-funktionen. Ved at bruge split Option 2 sker PDCP-funktionen centralt, så DU'erne er mere effektivt belastningsbalanceret4.

Reduktion af omkostninger gennem baseband-pooling

• En måde, hvorpå Open vRAN kan hjælpe med at reducere omkostningerne, er ved at samle basebåndsbehandling. En CU kan betjene flere DU'er, og DU'erne kan lokaliseres med CU'erne for at opnå omkostningseffektivitet. Selv hvis DU'en er hostet på cellestedet, kan der være effektivitetsgevinster, fordi DU'en kan betjene flere RRU'er, og prisen pr. bit reduceres, efterhånden som cellekapaciteten vokser5. Software, der kører på kommerciel off-the-shelf-hardware, kan være mere lydhør og skalere mere fleksibelt end dedikeret hardware, der kræver manuelt arbejde at skalere og konfigurere.
• Baseband-pooling er ikke unikt for Open vRAN: i traditionelt tilpasset RAN er baseband-enhederne (BBU'er) nogle gange blevet grupperet på mere centraliserede steder, kaldet BBU-hoteller. De er forbundet til RRU'erne over højhastighedsfiber. Det reducerer omkostningerne til udstyr på stedet og reducerer antallet af lastbilruller til installation og servicering af udstyr. BBU-hoteller tilbyder dog begrænset granularitet til skalering. Hardware-BBU'erne har ikke alle ressourceoptimeringsadvanernetages af virtualisering eller fleksibiliteten til at håndtere flere og varierende arbejdsbelastninger.
• Vores eget arbejde med CoSP'er fandt ud af, at de øverste driftsudgifter (OPEX) i RAN er BBU-softwarelicenser. Mere effektiv genbrug af software gennem pooling hjælper med at optimere de samlede ejeromkostninger (TCO) for RAN.
• Transportomkostningerne skal dog overvejes. Backhaul for traditionel DRAN har typisk været en lejet linje leveret til mobilnetoperatøren af ​​fastnetoperatører. Faste kredsløb kan være dyre, og udgiften har en afgørende betydning for forretningsplanen for, hvor DU skal placeres.
• Konsulentfirmaet Senza Fili og vRAN-leverandøren Mavenir modellerede omkostningerne baseret på forsøg udført med kunder hos Mavenir, Intel og HFR Networks6. To scenarier blev sammenlignet:
• DU'er er placeret med RRU'erne på cellepladserne. Midhaul transport bruges mellem DU og CU.
• DU'er er placeret sammen med CU'erne. Fronthaul transport bruges mellem RRU'erne og DU/CU.
• CU'en var i et datacenter, hvor hardwareressourcer kunne samles på tværs af RRU'er. Undersøgelsen modellerede omkostningerne ved CU, DU og midhaul og fronthaul transport, der dækkede begge
• OPEX og kapitaludgifter (CAPEX) over en seksårig periode.
• Centralisering af DU øger transportomkostningerne, så spørgsmålet var, om puljegevinsten opvejer transportomkostningerne. Undersøgelsen fandt:
• Operatører med lavpristransport til de fleste af deres cellesteder er bedre stillet til at centralisere DU med CU. De kan reducere deres TCO med op til 42 procent.
• Operatører med høje transportomkostninger kan reducere deres TCO med op til 15 procent ved at være vært for DU på cellestedet.
• De relative omkostningsbesparelser afhænger også af cellekapaciteten og det anvendte spektrum. En DU på et cellested, f.eksample, kan være underudnyttet og kan skaleres til at understøtte flere celler eller højere båndbredde til samme pris.
• Det kan være muligt at centralisere RAN-behandling op til 200 km fra radiostedet i "Cloud RAN"-modellen. En separat Senza Fili og Mavenir undersøgelse7 viste, at Cloud RAN kunne sænke omkostningerne med 37 procent over fem år sammenlignet med DRAN. BBU-pooling og mere effektiv brug af hardware er med til at drive omkostningerne ned. OPEX-besparelser kommer fra lavere vedligeholdelses- og driftsomkostninger. Centraliserede placeringer vil sandsynligvis være nemmere at få adgang til og administrere end cellesteder, og cellesteder kan også være mindre, fordi der kræves mindre udstyr der.
• Virtualisering og centralisering tilsammen gør det lettere at skalere, efterhånden som trafikkravene ændrer sig. Det er nemmere at tilføje flere generelle servere til ressourcepuljen, end det er at opgradere proprietær hardware på cellestedet. CoSP'er kan bedre matche deres hardwareudgifter til deres omsætningsvækst uden at skulle installere hardware nu, der vil være i stand til at styre trafikken om fem år.
• Hvor meget af netværket skal virtualiseres?
• ACG Research og Red Hat sammenlignede de estimerede samlede ejeromkostninger (TCO) for et distribueret radioadgangsnetværk (DRAN) og virtualiseret RAN (vRAN)8. De skønnede, at kapitaludgifterne (CAPEX) for vRAN var halvdelen af ​​DRAN. Dette skyldtes hovedsageligt omkostningseffektivitet ved at have mindre udstyr på færre steder ved hjælp af centralisering.
• Undersøgelsen fandt også, at driftsudgifterne (OPEX) var signifikant højere for DRAN end vRAN. Dette var et resultat af reducerede leje-, vedligeholdelses-, fiberleje- og strøm- og køleomkostninger.
• Modellen var baseret på en Tier 1 Communications Service Provider (CoSP) med 12,000 basestationer nu, og et behov for at tilføje 11,000 i løbet af de næste fem år. Skal CoSP virtualisere hele RAN, eller bare de nye og udvidede sites?
• ACG Research fandt, at TCO-besparelserne var 27 procent, når kun nye websteder og vækststeder blev virtualiseret. TCO-besparelserne steg til 44 procent, da alle websteder blev virtualiseret.
• 27 %
  • TCO besparelse
• Virtualisering af kun nye og udvidede RAN-websteder
• 44 %
  • TCO besparelse
• Virtualisering af alle RAN-websteder
• ACG forskning. Baseret på et netværk af 12,000 websteder med planer om at tilføje 11,000 i løbet af de næste fem år.

Sagen for Open vRAN på cellestedet

• Nogle CoSP'er anvender Open vRAN på cellestedet af strategiske årsager, selv når baseband-pooling ikke giver omkostningsbesparelser.
  Oprettelse af et fleksibelt cloud-baseret netværk
• En CoSP, vi talte med, understregede vigtigheden af ​​at være i stand til at placere netværksfunktioner, hvor end de giver den bedste ydeevne for et bestemt netværksudsnit.
• Dette bliver muligt, når du bruger hardware til generelle formål i hele netværket, inklusive til RAN. De
  brugerplanfunktion, f.eksample, kunne flyttes til RAN-stedet i kanten af ​​netværket. Dette reducerer ventetiden betydeligt.
• Applikationer til dette omfatter cloud-gaming, augmented reality/virtuel virkelighed eller indholdscache.
• Generelle formål hardware kan bruges til andre applikationer, når RAN har lav efterspørgsel. Der vil være travle timer og stille timer, og det bliver RAN under alle omstændigheder
  overprovisioneret for at tage højde for fremtidig trafikvækst. Den ledige kapacitet på serveren kan bruges til en celle-site Internet of Things-arbejdsbelastning eller til en RAN Intelligent Controller (RIC), som optimerer radioressourcestyring ved hjælp af kunstig intelligens og maskinlæring.
• Mere granuleret sourcing kan hjælpe med at reducere omkostningerne
• At have åbne grænseflader giver operatører frihed til at hente komponenter fra hvor som helst. Det øger konkurrencen mellem de traditionelle teleudstyrsleverandører, men det er ikke alt. Det giver også operatører fleksibilitet til at købe fra hardwareproducenter, som ikke tidligere har solgt direkte ind på netværket. Interoperabilitet åbner også markedet for nye vRAN-softwarevirksomheder, der kan bringe innovationer og øge priskonkurrencen.
• Operatører kan muligvis opnå lavere omkostninger ved at indkøbe komponenter, især radioen, direkte i stedet for at købe dem gennem en producent af teleudstyr
  (TEM). Radioen står for den største andel af RAN-budgettet, så omkostningsbesparelser her kan have en betydelig indflydelse på de samlede omkostninger. BBU-softwarelicensen er den primære OPEX-omkostning, så øget konkurrence i RAN-softwarelaget er med til at drive de løbende omkostninger ned.
• Ved Mobile World Congress 2018, Vodafone Chief Technology
• Betjent Johan Wibergh fortalte om virksomhedens seks måneder
• Åben RAN-test i Indien. "Vi har været i stand til at reducere driftsomkostningerne med mere end 30 procent ved at bruge en meget mere åben arkitektur ved at være i stand til at hente komponenter fra forskellige dele," sagde han9.
• 30% omkostningsbesparelse
• Fra indkøb af komponenter separat.
• Vodafones Open RAN-prøveversion, Indien

Opbygning af en platform for nye tjenester

• At have generelle computerfunktioner i kanten af ​​netværket gør det også muligt for CoSP'er at hoste kundevendte arbejdsbelastninger der. Ud over at være i stand til at hoste arbejdsbelastninger ekstremt tæt på brugeren, er CoSP'er i stand til at garantere ydeevne. Dette kan hjælpe dem med at konkurrere med cloud-tjenesteudbydere om ekstra arbejdsbelastninger.
  Edge-tjenester kræver en distribueret cloud-arkitektur, understøttet af orkestrering og administration. Dette kan aktiveres ved at have et fuldt virtualiseret RAN, der opererer med cloud-principper. Faktisk er virtualisering af RAN en af ​​driverne til at realisere edge computing.
• Intel® Smart Edge Open-softwaren giver et softwareværktøj til Multi-Access Edge Computing (MEC). Det hjælper at opnå
  yderst optimeret ydeevne, baseret på de tilgængelige hardwareressourcer, uanset hvor applikationen kører.
  CoSPs' edge-tjenester kunne være attraktive for applikationer, der kræver lav latenstid, ensartet ydeevne og høje niveauer af pålidelighed.

Konsistens er med til at reducere omkostningerne

• Virtualisering kan give omkostningsbesparelser, selv på steder, hvor baseband-pooling ikke kan bruges. Der er fordele ved
• CoSP og RAN ejendom som helhed i at have en konsistent arkitektur.
• At have en enkelt software- og hardwarestak forenkler vedligeholdelse, træning og support. Fælles værktøjer kan bruges til at administrere alle websteder uden at skulle skelne mellem deres underliggende teknologier.

Forberedelse til fremtiden

• At flytte fra DRAN til en mere centraliseret RAN-arkitektur vil tage tid. Opdatering af RAN på cellestedet til Open vRAN er et godt springbræt. Det gør det muligt at introducere en ensartet softwarearkitektur tidligt, så egnede websteder lettere kan centraliseres i fremtiden. Den hardware, der er installeret på cellestederne, kan flyttes til den centraliserede RAN-placering eller bruges til andre kant-arbejdsbelastninger, hvilket gør dagens investering nyttig i det lange løb. Økonomien ved mobil backhaul kan også ændre sig væsentligt i fremtiden for nogle eller alle CoSP's RAN-sites. Websteder, der ikke er levedygtige for centraliseret RAN i dag, kan være mere levedygtige, hvis billigere fronthaul-forbindelse bliver tilgængelig. At køre virtualiseret RAN på cellestedet gør det muligt for CoSP
  centralisere senere, hvis det bliver en mere omkostningseffektiv mulighed.

Beregning af de samlede ejeromkostninger (TCO)

• Mens omkostninger ikke er den primære motivation for at adoptere
• Åbne vRAN-teknologier i mange tilfælde kan der være omkostningsbesparelser. Så meget afhænger af de specifikke implementeringer.
• Ikke to operatørnetværk er ens. Inden for hvert netværk er der en enorm diversitet på tværs af cellesider. En netværkstopologi, der fungerer for tætbefolkede byområder, er muligvis ikke egnet til landdistrikter. Det spektrum, som et cellested bruger, vil have en indvirkning på den nødvendige båndbredde, hvilket vil påvirke fronthaul-omkostningerne. De tilgængelige transportmuligheder for fronthaul har en væsentlig indflydelse på omkostningsmodellen.
• Forventningen er, at det på sigt kan være mere omkostningseffektivt at bruge Open vRAN end at bruge dedikeret hardware, og det vil være lettere at skalere.
• Accenture har rapporteret at se CAPEX-besparelser på 49 procent, hvor Open vRAN-teknologier er blevet brugt til 5G-implementeringer10. Goldman Sachs rapporterede et lignende CAPEX-tal på 50 procent og offentliggjorde også omkostningsbesparelser på 35 procent i OPEX11.
• Hos Intel arbejder vi med førende CoSP'er for at modellere TCO'en for Open vRAN, herunder både CAPEX og OPEX. Selvom CAPEX er godt forstået, er vi ivrige efter at se mere detaljeret forskning i, hvordan driftsomkostningerne for vRAN sammenlignes med dedikerede apparater. Vi arbejder med Open vRAN-økosystemet for at udforske dette yderligere.

50 % CAPEX-besparelse fra Open vRAN 35 % OPEX-besparelse fra Open vRAN Goldman Sachs

Brug af Open RAN til alle trådløse generationer

• Introduktionen af ​​5G er katalysatoren for mange ændringer i radioadgangsnetværket (RAN). 5G-tjenester vil være båndbreddekrævende og er stadig ved at dukke op, hvilket gør en mere skalerbar og fleksibel arkitektur yderst ønskværdig. Et åbent og virtualiseret radioadgangsnetværk (Open vRAN) kan gøre 5G nemmere at implementere i greenfield-netværk, men få operatører starter fra bunden. Dem med eksisterende netværk risikerer at ende med to parallelle teknologistabler: en åben for 5G og en anden baseret på lukkede, proprietære teknologier til tidligere netværksgenerationer.
• Parallel Wireless rapporterer, at operatører, der moderniserer deres gamle arkitektur med Open vRAN, forventer at se et investeringsafkast om tre år12. Operatører, der ikke moderniserer deres gamle netværk, kan opleve driftsudgifter (OPEX) fra 30 til 50 procent højere end konkurrenterne, vurderer Parallel Wireless13.
• 3 år Det tager tid at se investeringsafkastet fra modernisering af ældre netværk til Open vRAN. Parallel trådløs14

Konklusion

• CoSP'er bruger i stigende grad Open vRAN for at forbedre fleksibiliteten, skalerbarheden og omkostningseffektiviteten af ​​deres netværk. Forskning fra ACG Research og Parallel Wireless viser, at jo mere udbredt Open vRAN er implementeret, jo større indflydelse kan det have på at reducere omkostningerne. CoSP'er vedtager også Open vRAN af strategiske årsager. Det giver netværket cloud-lignende fleksibilitet og øger CoSP'ens forhandlingsstyrke, når de indkøber RAN-komponenter. På steder, hvor pooling ikke påviselig sænker omkostningerne, er der stadig besparelser ved at bruge en ensartet teknologistack på radiostedet og på de centraliserede RAN-behandlingssteder. At have generel databehandling i kanten af ​​netværket kan hjælpe CoSP'er med at konkurrere med cloud-tjenesteudbydere om edge workloads. Intel arbejder med førende CoSP'er for at modellere TCO'en for Open vRAN. Vores TCO-model har til formål at hjælpe CoSP'er med at optimere omkostningerne og fleksibiliteten af ​​deres RAN-ejendom.

Få flere oplysninger

• Intel eGuide: Implementering af åben og intelligent RAN
• Intel Infographic: Cloudifying the Radio Access Network
• Hvad er den bedste måde at komme til Open RAN på?
• Hvor meget kan operatører spare med et Cloud RAN?
• Økonomisk Advantages af virtualisering af RAN i mobiloperatørers infrastruktur
• Hvad sker der med implementerings-TCO, når mobiloperatører implementerer kun OpenRAN til 5G?
• Intel® Smart Edge Open

1. Åbent RAN indstillet til at fange 10 % af markedet inden 2025, 2. september 2020, SDX Central; baseret på data fra Dell'Oro Groups pressemeddelelse: Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share, 1. september 2020.
2. Teknologi, medier og telekommunikation forudsigelser 2021, 7. december 2020, Deloitte
3. Virtualiseret RAN – Vol 1, april 2021, Samsung
4. Virtualiseret RAN – Vol 2, april 2021, Samsung
5. Hvad er den bedste måde at komme til Open RAN?, 2021, Mavenir
6. ibid
7. Hvor meget kan operatører spare med et Cloud RAN?, 2017, Mavenir
8. Økonomisk Advantages of Virtualizing the RAN in Mobile Operators' Infrastructure, 30. september 2019, ACG Research og Red Hat 9 Facebook, TIP Advance Wireless Networking With Terragraph, 26. februar 2018, SDX Central
9. Accenture Strategy, 2019, som rapporteret i Open RAN Integration: Run With It, april 2020, iGR
10. Goldman Sachs Global Investment Research, 2019, som rapporteret i Open RAN Integration: Run With It, april 2020, iGR
11. ibid
12. ibid

Meddelelser og ansvarsfraskrivelser

• Intel-teknologier kan kræve aktiveret hardware, software eller service-aktivering.
• Intet produkt eller komponent kan være helt sikkert.
• Dine omkostninger og resultater kan variere.
• Intel kontrollerer eller reviderer ikke tredjepartsdata. Du bør konsultere andre kilder for at vurdere nøjagtigheden.
• © Intel Corporation. Intel, Intel-logoet og andre Intel-mærker er varemærker tilhørende Intel Corporation eller dets datterselskaber. Andre navne og mærker kan hævdes som andres ejendom. 0821/SMEY/CAT/PDF Genbrug venligst 348227-001EN

Dokumenter/ressourcer

intel gør Business Case for åben og virtualiseret RAN [pdf] Instruktioner Fremstilling af Business Case for Open og Virtualized RAN, Making Business Case, Business Case, Open and Virtualized RAN, Case

Referencer

• Brugermanual