Intel Haciendo el caso de negocio para RAN abierto y virtualizado

La RAN abierta y virtualizada está preparada para un rápido crecimiento

Las tecnologías de red de acceso de radio abiertas y virtualizadas (Open vRAN) podrían crecer hasta casi el 10 por ciento del mercado total de RAN para 2025, según estimaciones de Dell'Oro Group1. Eso representa un rápido crecimiento, dado que Open vRAN solo representa el uno por ciento del mercado de RAN en la actualidad.
Hay dos facetas para abrir vRAN:

• La virtualización desagrega el software del hardware y permite que las cargas de trabajo de RAN se ejecuten en servidores de propósito general. El hardware de propósito general es más
  flexible y más fácil de escalar que la RAN basada en dispositivos.
• Es relativamente fácil agregar nuevas funciones de RAN y mejoras de rendimiento mediante una actualización de software.
• Se pueden utilizar principios de TI probados, como redes definidas por software (SDN), nativos de la nube y DevOps. Hay eficiencias operativas en cómo se configura, reconfigura y optimiza la red; así como en la detección, corrección y prevención de fallas.
• Las interfaces abiertas permiten a los proveedores de servicios de comunicaciones (CoSP) obtener los ingredientes de su RAN de diferentes proveedores e integrarlos más fácilmente.
• La interoperabilidad ayuda a aumentar la competencia en la RAN tanto en precio como en características.
• La RAN virtualizada se puede usar sin interfaces abiertas, pero los beneficios son mayores cuando se combinan ambas estrategias.
• El interés en vRAN ha aumentado recientemente, con muchos operadores participando en pruebas y sus primeros despliegues.
• Deloitte estima que hay 35 implementaciones de Open vRAN activas en todo el mundo2. La arquitectura de software FlexRAN de Intel para el procesamiento de banda base se está utilizando en al menos 31 implementaciones en todo el mundo. (ver Figura 1).
• En este documento, exploramos el caso comercial de Open vRAN. Hablaremos sobre los beneficios de costos de la agrupación de banda base y las razones estratégicas por las que Open vRAN sigue siendo deseable cuando la agrupación no es posible.

Introducción de una nueva topología RAN

• En el modelo tradicional de RAN distribuida (DRAN), el procesamiento de RAN se lleva a cabo cerca de la antena de radio.
  La RAN virtualizada divide la RAN en una canalización de funciones, que se pueden compartir entre una unidad distribuida (DU) y una unidad centralizada (CU). Hay una serie de opciones para dividir la RAN, como se muestra en la Figura 2. La Opción de división 2 aloja el Protocolo de convergencia de datos en paquetes (PDCP) y el Control de recursos de radio (RRC) en la CU, mientras que el resto de las funciones de banda base se realizan en el DU. La función PHY se puede dividir entre la DU y la Unidad remota de radio (RRU).

La ventajatagLas características de las arquitecturas RAN divididas son:

• El alojamiento de la función Low-PHY en la RRU reduce el requisito de ancho de banda de fronthaul. En 4G, las divisiones de la Opción 8 se usaban comúnmente. Con 5G, el aumento del ancho de banda hace que la Opción 8 sea inviable para el modo autónomo (SA) de 5G. (Las implementaciones 5G no independientes (NSA) aún pueden usar la Opción 8 como herencia).
• La calidad de la experiencia es mejorable. cuando el núcleo
  plano de control se distribuye a la CU, la CU se convierte en el punto de anclaje de la movilidad. Como resultado, hay menos traspasos que cuando el DU es el punto de anclaje3.
• Alojar el PDCP en la CU también ayuda a equilibrar la carga al admitir la capacidad de conectividad dual (DC)
  de 5G en una arquitectura NSA. Sin esta división, el equipo del usuario se conectaría a dos estaciones base (4G y 5G), pero solo se usaría la estación base ancla para procesar los flujos a través de la función PDCP. Al utilizar la Opción 2 de división, la función PDCP se realiza de forma centralizada, por lo que las DU tienen un equilibrio de carga más eficaz4.

Reducción de costos a través de la agrupación de banda base

• Una forma en que Open vRAN puede ayudar a reducir costos es agrupando el procesamiento de banda base. Una CU puede dar servicio a varias DU, y las DU se pueden ubicar con las CU para mejorar la rentabilidad. Incluso si la DU está alojada en el sitio de la celda, puede haber eficiencias porque la DU puede servir a múltiples RRU y el costo por bit se reduce a medida que crece la capacidad de la celda5. El software que se ejecuta en hardware comercial listo para usar puede ser más receptivo y escalar con mayor flexibilidad que el hardware dedicado que requiere trabajo manual para escalar y configurar.
• La agrupación de banda base no es exclusiva de Open vRAN: en la RAN personalizada tradicional, las unidades de banda base (BBU) a veces se han agrupado en ubicaciones más centralizadas, llamadas hoteles BBU. Están conectados a las RRU a través de fibra de alta velocidad. Reduce el costo del equipo en el sitio y reduce la cantidad de camiones para instalar y dar servicio al equipo. Sin embargo, los hoteles BBU ofrecen una granularidad limitada para escalar. Las BBU de hardware no tienen todas las ventajas de optimización de recursos.tages de la virtualización, ni la flexibilidad para manejar cargas de trabajo múltiples y variables.
• Nuestro propio trabajo con CoSP encontró que el costo de gastos operativos (OPEX) más alto en la RAN es la licencia de software BBU. La reutilización de software más eficiente a través de la agrupación ayuda a optimizar el costo total de propiedad (TCO) para la RAN.
• Sin embargo, el costo del transporte debe ser considerado. El backhaul para DRAN tradicional ha sido típicamente una línea arrendada proporcionada al operador de red móvil por parte de operadores de red fija. Las líneas arrendadas pueden ser costosas y el costo tiene un efecto decisivo en el plan de negocios sobre dónde debe ubicarse la DU.
• La firma de consultoría Senza Fili y el proveedor de vRAN Mavenir modelaron los costos basándose en pruebas realizadas con clientes de Mavenir, Intel y HFR Networks6. Se compararon dos escenarios:
• Las DU están ubicadas con las RRU en los sitios celulares. El transporte midhaul se utiliza entre el DU y el CU.
• Las DU están ubicadas con las CU. El transporte fronthaul se utiliza entre las RRU y la DU/CU.
• La CU estaba en un centro de datos donde los recursos de hardware se podían agrupar en las RRU. El estudio modeló los costes del transporte CU, DU y midhaul y fronthaul, cubriendo ambos
• OPEX y gastos de capital (CAPEX) durante un período de seis años.
• La centralización de la DU aumenta los costos de transporte, por lo que la pregunta era si las ganancias de la puesta en común superan los costos de transporte. El estudio encontró:
• Es mejor que los operadores con transporte de bajo costo a la mayoría de sus sitios celulares centralicen la DU con la CU. Pueden reducir su TCO hasta en un 42 por ciento.
• Los operadores con altos costos de transporte pueden reducir su TCO hasta en un 15 por ciento si alojan el DU en el sitio celular.
• Los ahorros de costos relativos también dependen de la capacidad de la celda y el espectro utilizado. Un DU en un sitio celular, por ej.ample, puede estar infrautilizado y podría escalar para admitir más celdas o un mayor ancho de banda al mismo costo.
• Puede ser posible centralizar el procesamiento de RAN hasta 200 km del sitio de radio en el modelo "Cloud RAN". Un estudio separado de Senza Fili y Mavenir7 encontró que Cloud RAN podría reducir los costos en un 37 % durante cinco años, en comparación con DRAN. La agrupación de BBU y el uso más eficiente del hardware ayudan a reducir los costos. Los ahorros en OPEX provienen de menores costos de mantenimiento y operaciones. Es probable que las ubicaciones centralizadas sean más fáciles de acceder y administrar que los sitios celulares, y los sitios celulares también pueden ser más pequeños porque allí se requiere menos equipo.
• La virtualización y la centralización juntas facilitan la escalabilidad a medida que cambian las demandas de tráfico. Es más fácil agregar más servidores de uso general al grupo de recursos que actualizar el hardware propietario en el sitio celular. Los CoSP pueden hacer coincidir mejor su gasto en hardware con el crecimiento de sus ingresos, sin necesidad de implementar hardware ahora que podrá administrar el tráfico dentro de cinco años.
• ¿Cuánto de la red virtualizar?
• ACG Research y Red Hat compararon el costo total de propiedad (TCO) estimado para una red de acceso de radio distribuida (DRAN) y una RAN virtualizada (vRAN)8. Estimaron que el gasto de capital (CAPEX) de vRAN era la mitad del de DRAN. Esto se debió principalmente a la rentabilidad de tener menos equipos en menos sitios usando la centralización.
• El estudio también encontró que el gasto operativo (OPEX) fue significativamente mayor para DRAN que para vRAN. Esto fue el resultado de la reducción de los costos de alquiler de sitios, mantenimiento, arrendamiento de fibra y energía y refrigeración.
• El modelo se basó en un proveedor de servicios de comunicaciones (CoSP) de nivel 1 con 12,000 11,000 estaciones base ahora y la necesidad de agregar XNUMX XNUMX en los próximos cinco años. ¿Debe el CoSP virtualizar toda la RAN, o solo los sitios nuevos y ampliados?
• ACG Research encontró que los ahorros de TCO fueron del 27 por ciento cuando solo se virtualizaron los sitios nuevos y en crecimiento. Los ahorros de TCO aumentaron al 44 por ciento cuando se virtualizaron todos los sitios.
• 27%
  • ahorro de costo total de propiedad
• Virtualización de sitios RAN nuevos y ampliados
• 44%
  • ahorro de costo total de propiedad
• Virtualización de todos los sitios RAN
• Investigación AGC. Basado en una red de 12,000 11,000 sitios con planes para agregar XNUMX XNUMX en los próximos cinco años.

El caso de Open vRAN en el sitio celular

• Algunos CoSP adoptan Open vRAN en el sitio celular por razones estratégicas, incluso cuando la agrupación de banda base no genera ahorros de costos.
  Creación de una red flexible basada en la nube
• Un CoSP con el que hablamos enfatizó la importancia de poder colocar funciones de red donde sea que brinden el mejor rendimiento para un segmento de red en particular.
• Esto es posible cuando utiliza hardware de uso general en toda la red, incluida la RAN. Él
  función de plano de usuario, por ej.ample, podría moverse al sitio RAN en el borde de la red. Esto reduce significativamente la latencia.
• Las aplicaciones para esto incluyen juegos en la nube, realidad aumentada/realidad virtual o almacenamiento en caché de contenido.
• El hardware de propósito general se puede usar para otras aplicaciones cuando la RAN tiene poca demanda. Habrá horas ocupadas y horas tranquilas y, en cualquier caso, la RAN será
  aprovisionado en exceso para atender el crecimiento futuro del tráfico. La capacidad sobrante en el servidor podría usarse para una carga de trabajo de Internet de las cosas de un sitio celular, o para un controlador inteligente RAN (RIC), que optimiza la gestión de recursos de radio utilizando inteligencia artificial y aprendizaje automático.
• Un abastecimiento más granular puede ayudar a reducir los costos
• Tener interfaces abiertas brinda a los operadores la libertad de obtener componentes desde cualquier lugar. Aumenta la competencia entre los proveedores de equipos de telecomunicaciones tradicionales, pero eso no es todo. También brinda a los operadores la flexibilidad de abastecerse de fabricantes de hardware que no han vendido previamente directamente en la red. La interoperabilidad también abre el mercado a nuevas empresas de software vRAN, que pueden aportar innovaciones y aumentar la competencia de precios.
• Los operadores pueden lograr costos más bajos al obtener componentes, en particular la radio, directamente, en lugar de comprarlos a través de un fabricante de equipos de telecomunicaciones.
  (TEM). La radio representa la mayor parte del presupuesto de RAN, por lo que los ahorros de costos aquí pueden tener un impacto significativo en los costos generales. La licencia de software BBU es el costo OPEX principal, por lo que una mayor competencia en la capa de software RAN ayuda a reducir los costos continuos.
• En el Mobile World Congress 2018, Vodafone Chief Technology
• El oficial Johan Wibergh habló sobre los seis meses de la compañía
• Prueba RAN abierta en India. “Hemos podido reducir el costo de operación en más del 30 por ciento, utilizando una arquitectura mucho más abierta, al poder obtener componentes de diferentes piezas”, dijo9.
• 30% de ahorro de costes
• Desde el abastecimiento de componentes por separado.
• Prueba Open RAN de Vodafone, India

Creación de una plataforma para nuevos servicios

• Tener capacidades informáticas de propósito general en el borde de la red también permite que los CoSP alojen allí cargas de trabajo orientadas al cliente. Además de poder alojar cargas de trabajo muy cerca del usuario, los CoSP pueden garantizar el rendimiento. Esto puede ayudarlos a competir con los proveedores de servicios en la nube por las cargas de trabajo de borde.
  Los servicios perimetrales requieren una arquitectura de nube distribuida, respaldada con orquestación y administración. Esto se puede habilitar al tener una RAN completamente virtualizada que opere con principios de nube. De hecho, la virtualización de la RAN es uno de los impulsores para realizar la computación perimetral.
• El software Intel® Smart Edge Open proporciona un conjunto de herramientas de software para computación perimetral de acceso múltiple (MEC). Ayuda a lograr
  rendimiento altamente optimizado, basado en los recursos de hardware disponibles dondequiera que se ejecute la aplicación.
  Los servicios perimetrales de CoSP podrían ser atractivos para aplicaciones que requieren baja latencia, rendimiento constante y altos niveles de confiabilidad.

La consistencia ayuda a reducir los costos

• La virtualización puede generar ahorros de costos, incluso en sitios donde no se puede usar la agrupación de banda base. Hay beneficios para el
• CoSP y el patrimonio RAN en su conjunto para tener una arquitectura consistente.
• Tener una sola pila de software y hardware simplifica el mantenimiento, la capacitación y el soporte. Se pueden usar herramientas comunes para administrar todos los sitios, sin necesidad de diferenciar entre sus tecnologías subyacentes.

Preparándose para el futuro

• Pasar de DRAN a una arquitectura RAN más centralizada llevará tiempo. Actualizar la RAN en el sitio celular a Open vRAN es un buen trampolín. Permite la introducción temprana de una arquitectura de software consistente, de modo que los sitios adecuados puedan centralizarse más fácilmente en el futuro. El hardware implementado en los sitios celulares puede trasladarse a la ubicación RAN centralizada o usarse para otras cargas de trabajo de borde, lo que hace que la inversión actual sea útil a largo plazo. La economía del backhaul móvil también puede cambiar significativamente en el futuro para algunos o todos los sitios RAN de CoSP. Los sitios que no son viables para la RAN centralizada en la actualidad podrían ser más viables si se dispusiera de una conectividad fronthaul más barata. La ejecución de RAN virtualizada en el sitio celular permite que CoSP
  centralizar más tarde si se convierte en una opción más rentable.

Cálculo del coste total de propiedad (TCO)

• Si bien el costo no es la principal motivación para adoptar
• Las tecnologías abiertas de vRAN en muchos casos pueden generar ahorros de costos. Mucho depende de las implementaciones específicas.
• No hay dos redes de operadores iguales. Dentro de cada red, existe una gran diversidad entre los sitios celulares. Una topología de red que funcione para áreas urbanas densamente pobladas podría no ser adecuada para áreas rurales. El espectro que utiliza un sitio celular tendrá un impacto en el ancho de banda requerido, lo que afectará los costos de fronthaul. Las opciones de transporte disponibles para fronthaul tienen un impacto significativo en el modelo de costos.
• La expectativa es que, a largo plazo, usar Open vRAN puede ser más rentable que usar hardware dedicado y será más fácil de escalar.
• Accenture informó haber visto ahorros CAPEX del 49 por ciento donde se han utilizado tecnologías Open vRAN para implementaciones 5G10. Goldman Sachs informó una cifra de CAPEX similar del 50 por ciento y también publicó un ahorro de costos del 35 por ciento en OPEX11.
• En Intel, estamos trabajando con CoSP líderes para modelar el TCO de Open vRAN, incluidos CAPEX y OPEX. Si bien el CAPEX se comprende bien, estamos ansiosos por ver una investigación más detallada sobre cómo se comparan los costos operativos de vRAN con los dispositivos dedicados. Estamos trabajando con el ecosistema Open vRAN para explorar esto más a fondo.

50 % de ahorro en CAPEX con Open vRAN 35 % de ahorro en OPEX con Open vRAN Goldman Sachs

Uso de Open RAN para todas las generaciones inalámbricas

• La introducción de 5G es el catalizador de muchos cambios en la red de acceso por radio (RAN). Los servicios 5G consumirán mucho ancho de banda y aún están emergiendo, lo que hace que una arquitectura más escalable y flexible sea muy deseable. Una red de acceso de radio abierta y virtualizada (Open vRAN) puede facilitar la implementación de 5G en redes totalmente nuevas, pero pocos operadores están comenzando desde cero. Aquellos con redes existentes corren el riesgo de terminar con dos pilas de tecnología paralelas: una abierta para 5G y otra basada en tecnologías patentadas cerradas para generaciones de redes anteriores.
• Parallel Wireless informa que los operadores que modernizan su arquitectura heredada con Open vRAN esperan ver un retorno de la inversión en tres años12. Los operadores que no modernicen sus redes heredadas pueden ver costos de gastos operativos (OPEX) entre un 30 y un 50 por ciento más altos que los de la competencia, estima Parallel Wireless13.
• 3 años Tiempo necesario para ver el retorno de la inversión de la modernización de redes heredadas a Open vRAN. Inalámbrico paralelo14

Conclusión

• Los CoSP están adoptando cada vez más Open vRAN para mejorar la flexibilidad, la escalabilidad y la rentabilidad de sus redes. La investigación de ACG Research y Parallel Wireless muestra que cuanto más se implemente Open vRAN, mayor será el impacto que puede tener en la reducción de costos. Los CoSP también están adoptando Open vRAN por razones estratégicas. Brinda a la red una flexibilidad similar a la de la nube y aumenta el poder de negociación de la CoSP al obtener componentes de RAN. En sitios donde la agrupación no reduce los costos de manera demostrable, todavía hay ahorros al usar una pila de tecnología consistente en el sitio de radio y en las ubicaciones de procesamiento de RAN centralizadas. Tener computación de propósito general en el borde de la red puede ayudar a los CoSP a competir con los proveedores de servicios en la nube por cargas de trabajo en el borde. Intel está trabajando con los principales CoSP para modelar el TCO de Open vRAN. Nuestro modelo TCO tiene como objetivo ayudar a los CoSP a optimizar el costo y la flexibilidad de su patrimonio RAN.

Más información

• Intel eGuide: Implementación de RAN abierta e inteligente
• Infografía de Intel: Nube de la red de acceso de radio
• ¿Cuál es la mejor manera de llegar a Open RAN?
• ¿Cuánto pueden ahorrar los operadores con una RAN en la nube?
• Avance económicotages de la Virtualización de la RAN en la Infraestructura de los Operadores Móviles
• ¿Qué sucede con el TCO de implementación cuando los operadores móviles implementan OpenRAN solo para 5G?
• Intel® borde inteligente abierto

1. Open RAN listo para capturar el 10 % del mercado para 2025, 2 de septiembre de 2020, SDX Central; basado en datos del comunicado de prensa de Dell'Oro Group: Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share, 1 de septiembre de 2020.
2. Predicciones de tecnología, medios y telecomunicaciones para 2021, 7 de diciembre de 2020, Deloitte
3. RAN virtualizada: volumen 1, abril de 2021, Samsung
4. RAN virtualizada: volumen 2, abril de 2021, Samsung
5. ¿Cuál es la mejor manera de llegar a Open RAN?, 2021, Mavenir
6. ibídem
7. ¿Cuánto pueden ahorrar los operadores con una RAN en la nube?, 2017, Mavenir
8. Avance económicotages of Virtualizing the RAN in Mobile Operators' Infrastructure, 30 de septiembre de 2019, ACG Research y Red Hat 9 Facebook, TIP Advance Wireless Networking With Terragraph, 26 de febrero de 2018, SDX Central
9. Estrategia de Accenture, 2019, según se informa en Open RAN Integration: Run With It, abril de 2020, iGR
10. Goldman Sachs Global Investment Research, 2019, según lo informado en Open RAN Integration: Run With It, abril de 2020, iGR
11. ibídem
12. ibídem

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Documentos / Recursos

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Referencias

• Manual de usuario