intel réalise l'analyse de rentabilisation d'un RAN ouvert et virtualisé

Les RAN ouverts et virtualisés sont prêts pour une croissance rapide

Les technologies de réseau d'accès radio ouvert et virtualisé (Open vRAN) pourraient atteindre près de 10 % du marché total du RAN d'ici 2025, selon les estimations du groupe Dell'Oro1. Cela représente une croissance rapide, étant donné qu'Open vRAN ne représente aujourd'hui qu'un pour cent du marché RAN.
Il y a deux facettes à Open vRAN :

• La virtualisation sépare le logiciel du matériel et permet aux charges de travail RAN de s'exécuter sur des serveurs à usage général. Le matériel à usage général est plus
  flexible et plus facile à mettre à l'échelle que le RAN basé sur des appliances.
• Il est relativement facile d'ajouter de nouvelles fonctionnalités RAN et des améliorations de performances à l'aide d'une mise à niveau logicielle.
• Des principes informatiques éprouvés tels que le réseau défini par logiciel (SDN), le cloud natif et DevOps peuvent être utilisés. Il y a des efficacités opérationnelles dans la façon dont le réseau est configuré, reconfiguré et optimisé ; ainsi que dans la détection, la correction et la prévention des défauts.
• Les interfaces ouvertes permettent aux fournisseurs de services de communication (CoSP) de se procurer les ingrédients de leur RAN auprès de différents fournisseurs et de les intégrer plus facilement.
• L'interopérabilité contribue à accroître la concurrence dans le RAN à la fois en termes de prix et de fonctionnalités.
• Le RAN virtualisé peut être utilisé sans interfaces ouvertes, mais les avantages sont plus grands lorsque les deux stratégies sont combinées.
• L'intérêt pour le vRAN a augmenté récemment, de nombreux opérateurs se lançant dans des essais et leurs premiers déploiements.
• Deloitte estime qu'il existe 35 déploiements Open vRAN actifs dans le monde2. L'architecture logicielle FlexRAN d'Intel pour le traitement en bande de base est utilisée dans au moins 31 déploiements dans le monde (voir figure 1).
• Dans cet article, nous explorons l'analyse de rentabilisation d'Open vRAN. Nous discuterons des avantages en termes de coûts de la mise en commun de la bande de base et des raisons stratégiques pour lesquelles Open vRAN est toujours souhaitable lorsque la mise en commun n'est pas possible.

Présentation d'une nouvelle topologie RAN

• Dans le modèle traditionnel Distributed RAN (DRAN), le traitement RAN est effectué à proximité de l'antenne radio.
  Le RAN virtualisé divise le RAN en un pipeline de fonctions, qui peuvent être partagées entre une unité distribuée (DU) et une unité centralisée (CU). Il existe un certain nombre d'options pour diviser le RAN, comme illustré à la figure 2. L'option de division 2 héberge le protocole de convergence des données par paquets (PDCP) et le contrôle des ressources radio (RRC) dans la CU, tandis que le reste des fonctions de bande de base sont transportées dans le DU. La fonction PHY peut être répartie entre la DU et l'unité radio à distance (RRU).

L'avantagetagLes architectures Split RAN sont :

• L'hébergement de la fonction Low-PHY au RRU réduit les besoins en bande passante frontale. En 4G, les divisions de l'option 8 étaient couramment utilisées. Avec la 5G, l'augmentation de la bande passante rend l'option 8 non viable pour le mode 5G autonome (SA). (Les déploiements 5G non autonomes (NSA) peuvent toujours utiliser l'option 8 en tant qu'héritage).
• La qualité de l'expérience peut être améliorée. Lorsque le noyau
  plan de contrôle est distribué à la CU, la CU devient le point d'ancrage de la mobilité. Par conséquent, il y a moins de handovers que lorsque le DU est le point d'ancrage3.
• L'hébergement du PDCP au niveau du CU permet également d'équilibrer la charge lors de la prise en charge de la capacité de double connectivité (DC)
  de la 5G dans une architecture NSA. Sans cette séparation, l'équipement de l'utilisateur se connecterait à deux stations de base (4G et 5G) mais seule la station de base d'ancrage serait utilisée pour traiter les flux via la fonction PDCP. En utilisant l'option de division 2, la fonction PDCP s'effectue de manière centralisée, de sorte que les DU sont plus efficacement équilibrés en charge4.

Réduction des coûts grâce à la mise en commun de la bande de base

• Open vRAN peut aider à réduire les coûts en mettant en commun le traitement en bande de base. Une CU peut desservir plusieurs DU, et les DU peuvent être situées avec les CU pour des économies de coûts. Même si le DU est hébergé sur le site cellulaire, il peut y avoir des gains d'efficacité car le DU peut desservir plusieurs RRU et le coût par bit diminue à mesure que la capacité de la cellule augmente5. Les logiciels exécutés sur du matériel commercial prêt à l'emploi peuvent être plus réactifs et évoluer de manière plus flexible que le matériel dédié qui nécessite une main-d'œuvre manuelle pour évoluer et se configurer.
• La mise en commun de la bande de base n'est pas unique à Open vRAN : dans le RAN personnalisé traditionnel, les unités de bande de base (BBU) ont parfois été regroupées dans des emplacements plus centralisés, appelés hôtels BBU. Ils sont connectés aux RRU via une fibre à haut débit. Il réduit le coût de l'équipement sur le site et réduit le nombre de déplacements de camions pour l'installation et l'entretien de l'équipement. Les hôtels BBU offrent cependant une granularité limitée pour la mise à l'échelle. Les BBU matérielles ne disposent pas de tous les avantages de l'optimisation des ressourcestages de la virtualisation, ni la flexibilité pour gérer des charges de travail multiples et variables.
• Notre propre travail avec les CoSP a révélé que les principales dépenses d'exploitation (OPEX) du RAN sont les licences logicielles BBU. Une réutilisation plus efficace des logiciels grâce à la mise en commun permet d'optimiser le coût total de possession (TCO) du RAN.
• Cependant, le coût du transport doit être pris en compte. Le backhaul pour le DRAN traditionnel a généralement été une ligne louée fournie à l'opérateur de réseau mobile par les opérateurs de réseau fixe. Les lignes louées peuvent être coûteuses, et le coût a un effet décisif sur le plan d'affaires pour l'emplacement de l'UA.
• La société de conseil Senza Fili et le fournisseur de vRAN Mavenir ont modélisé les coûts sur la base d'essais menés avec des clients de Mavenir, Intel et HFR Networks6. Deux scénarios ont été comparés :
• Les DU sont situés avec les RRU sur les sites cellulaires. Le transport intermédiaire est utilisé entre le DU et le CU.
• Les DU sont situées avec les CU. Le transport frontal est utilisé entre les RRU et les DU/CU.
• La CU se trouvait dans un centre de données où les ressources matérielles pouvaient être regroupées entre les RRU. L'étude a modélisé les coûts du transport CU, DU et du transport moyen-courrier et avant-courrier, couvrant à la fois
• OPEX et dépenses d'investissement (CAPEX) sur une période de six ans.
• La centralisation du DU augmente les coûts de transport, la question était donc de savoir si les gains de mutualisation l'emportaient sur les coûts de transport. L'étude a trouvé:
• Les opérateurs disposant d'un transport à faible coût vers la plupart de leurs sites cellulaires feraient mieux de centraliser le DU avec le CU. Ils peuvent réduire leur coût total de possession jusqu'à 42 %.
• Les opérateurs dont les coûts de transport sont élevés peuvent réduire leur coût total de possession jusqu'à 15 % en hébergeant l'UA sur le site cellulaire.
• Les économies de coûts relatives dépendent également de la capacité des cellules et du spectre utilisé. Un DU sur un site cellulaire, par example, peut être sous-utilisé et pourrait évoluer pour prendre en charge plus de cellules ou une bande passante plus élevée au même coût.
• Il peut être possible de centraliser le traitement RAN jusqu'à 200 km du site radio dans le modèle "Cloud RAN". Une étude distincte de Senza Fili et Mavenir7 a révélé que Cloud RAN pouvait réduire les coûts de 37 % sur cinq ans, par rapport à DRAN. La mise en commun des BBU et une utilisation plus efficace du matériel contribuent à réduire les coûts. Les économies d'OPEX proviennent de la réduction des coûts de maintenance et d'exploitation. Les emplacements centralisés sont susceptibles d'être plus faciles d'accès et de gestion que les sites cellulaires, et les sites cellulaires peuvent également être plus petits car moins d'équipements y sont nécessaires.
• La virtualisation et la centralisation facilitent l'évolution à mesure que les demandes de trafic évoluent. Il est plus facile d'ajouter plus de serveurs à usage général au pool de ressources que de mettre à niveau le matériel propriétaire sur le site cellulaire. Les CoSP peuvent mieux faire correspondre leurs dépenses matérielles à la croissance de leurs revenus, sans avoir besoin de déployer maintenant du matériel capable de gérer le trafic dans cinq ans.
• Quelle part du réseau virtualiser ?
• ACG Research et Red Hat ont comparé le coût total de possession (TCO) estimé pour un réseau d'accès radio distribué (DRAN) et un RAN virtualisé (vRAN)8. Ils ont estimé que les dépenses en capital (CAPEX) de vRAN étaient la moitié de celles de DRAN. Cela était principalement dû aux économies de coûts liées au fait d'avoir moins d'équipements sur moins de sites utilisant la centralisation.
• L'étude a également révélé que les dépenses d'exploitation (OPEX) étaient significativement plus élevées pour le DRAN que pour le vRAN. Cela s'explique par la réduction des coûts de location, d'entretien, de location de fibre et d'alimentation et de refroidissement du site.
• Le modèle était basé sur un fournisseur de services de communication (CoSP) de niveau 1 avec 12,000 11,000 stations de base maintenant, et un besoin d'en ajouter XNUMX XNUMX au cours des cinq prochaines années. Le CoSP doit-il virtualiser l'intégralité du RAN, ou uniquement les sites nouveaux et étendus ?
• ACG Research a constaté que les économies de coût total de possession étaient de 27 % lorsque seuls les sites nouveaux et en croissance étaient virtualisés. Les économies de coût total de possession sont passées à 44 % lorsque tous les sites ont été virtualisés.
• 27%
  • Économie de coût total de possession
• Virtualiser uniquement les sites RAN nouveaux et étendus
• 44%
  • Économie de coût total de possession
• Virtualisation de tous les sites RAN
• Recherche ACG. Basé sur un réseau de 12,000 11,000 sites avec des plans pour en ajouter XNUMX XNUMX au cours des cinq prochaines années.

Le cas d'Open vRAN sur le site cellulaire

• Certains CoSP adoptent Open vRAN sur le site cellulaire pour des raisons stratégiques, même lorsque la mise en commun de la bande de base ne permet pas de réaliser des économies.
  Créer un réseau flexible basé sur le cloud
• Un CoSP à qui nous avons parlé a souligné l'importance de pouvoir placer les fonctions réseau là où elles offrent les meilleures performances pour une tranche de réseau particulière.
• Cela devient possible lorsque vous utilisez du matériel à usage général sur l'ensemble du réseau, y compris pour le RAN. Les
  fonction de plan utilisateur, par exempleample, pourrait être déplacé vers le site RAN à la périphérie du réseau. Cela réduit considérablement la latence.
• Les applications pour cela incluent les jeux en nuage, la réalité augmentée/réalité virtuelle ou la mise en cache de contenu.
• Le matériel à usage général peut être utilisé pour d'autres applications lorsque le RAN a une faible demande. Il y aura des heures chargées et des heures calmes, et le RAN sera dans tous les cas
  surprovisionné pour faire face à la croissance future du trafic. La capacité de réserve sur le serveur pourrait être utilisée pour une charge de travail Internet des objets de site cellulaire ou pour un contrôleur intelligent RAN (RIC), qui optimise la gestion des ressources radio à l'aide de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique.
• Un approvisionnement plus granulaire peut aider à réduire les coûts
• Le fait d'avoir des interfaces ouvertes donne aux opérateurs la liberté de s'approvisionner en composants de n'importe où. Cela augmente la concurrence entre les fournisseurs d'équipements de télécommunications traditionnels, mais ce n'est pas tout. Cela donne également aux opérateurs la possibilité de s'approvisionner auprès de fabricants de matériel qui n'ont pas encore vendu directement sur le réseau. L'interopérabilité ouvre également le marché aux nouvelles sociétés de logiciels vRAN, qui peuvent apporter des innovations et accroître la concurrence sur les prix.
• Les opérateurs peuvent être en mesure de réduire leurs coûts en s'approvisionnant directement en composants, en particulier la radio, plutôt qu'en les achetant par l'intermédiaire d'un fabricant d'équipements de télécommunications
  (TEM). La radio représente la plus grande part du budget RAN, donc les économies de coûts ici peuvent avoir un impact significatif sur les coûts globaux. La licence logicielle BBU est le principal coût OPEX, donc une concurrence accrue dans la couche logicielle RAN contribue à réduire les coûts permanents.
• Au Mobile World Congress 2018, Vodafone Chief Technology
• L'officier Johan Wibergh a parlé des six mois de l'entreprise
• Test RAN ouvert en Inde. "Nous avons été en mesure de réduire les coûts d'exploitation de plus de 30 %, en utilisant une architecture beaucoup plus ouverte, en pouvant nous procurer des composants à partir de différentes pièces", a-t-il déclaré9.
• 30% d'économies
• A partir des composants d'approvisionnement séparément.
• Essai Open RAN de Vodafone, Inde

Construire une plateforme pour de nouveaux services

• Le fait de disposer de capacités de calcul à usage général à la périphérie du réseau permet également aux CoSP d'y héberger des charges de travail orientées client. En plus de pouvoir héberger des charges de travail extrêmement proches de l'utilisateur, les CoSP sont en mesure de garantir les performances. Cela peut les aider à concurrencer les fournisseurs de services cloud pour les charges de travail en périphérie.
  Les services Edge nécessitent une architecture cloud distribuée, soutenue par une orchestration et une gestion. Cela peut être activé en ayant un RAN entièrement virtualisé fonctionnant avec les principes du cloud. En effet, la virtualisation du RAN est l'un des moteurs de la réalisation de l'edge computing.
• Le logiciel Intel® Smart Edge Open fournit une boîte à outils logicielle pour le Multi-Access Edge Computing (MEC). Il aide à atteindre
  des performances hautement optimisées, basées sur les ressources matérielles disponibles partout où l'application s'exécute.
  Les services de pointe des CoSP pourraient être intéressants pour les applications nécessitant une faible latence, des performances constantes et des niveaux de fiabilité élevés.

La cohérence aide à réduire les coûts

• La virtualisation peut permettre de réaliser des économies, même sur les sites où la mise en commun de la bande de base ne peut pas être utilisée. Il y a des avantages pour le
• CoSP et le domaine RAN dans son ensemble en ayant une architecture cohérente.
• Le fait d'avoir une pile logicielle et matérielle unique simplifie la maintenance, la formation et l'assistance. Des outils communs peuvent être utilisés pour gérer tous les sites, sans avoir besoin de différencier leurs technologies sous-jacentes.

Préparer l'avenir

• Passer d'un DRAN à une architecture RAN plus centralisée prendra du temps. La mise à jour du RAN sur le site cellulaire vers Open vRAN est un bon tremplin. Il permet de mettre en place très tôt une architecture logicielle cohérente, afin de centraliser plus facilement les sites adaptés à l'avenir. Le matériel déployé sur les sites cellulaires peut être déplacé vers l'emplacement RAN centralisé ou utilisé pour d'autres charges de travail en périphérie, ce qui rend l'investissement actuel utile à long terme. L'économie de la liaison mobile peut également changer considérablement à l'avenir pour certains ou tous les sites RAN du CoSP. Les sites qui ne sont pas viables pour le RAN centralisé aujourd'hui pourraient être plus viables si une connectivité frontale moins chère devenait disponible. L'exécution d'un RAN virtualisé sur le site cellulaire permet au CoSP de
  centraliser plus tard si cela devient une option plus rentable.

Calcul du coût total de possession (TCO)

• Bien que le coût ne soit pas la principale motivation pour adopter
• Les technologies vRAN ouvertes dans de nombreux cas, il peut y avoir des économies de coûts. Tout dépend des déploiements spécifiques.
• Il n'y a pas deux réseaux d'opérateurs identiques. Au sein de chaque réseau, il existe une grande diversité entre les sites cellulaires. Une topologie de réseau qui fonctionne pour les zones urbaines densément peuplées peut ne pas convenir aux zones rurales. Le spectre utilisé par un site cellulaire aura un impact sur la bande passante requise, ce qui affectera les coûts de transport. Les options de transport disponibles pour le transport frontal ont un impact significatif sur le modèle de coût.
• On s'attend à ce qu'à long terme, l'utilisation d'Open vRAN soit plus rentable que l'utilisation de matériel dédié et soit plus facile à mettre à l'échelle.
• Accenture a rapporté avoir réalisé des économies de CAPEX de 49 % là où les technologies Open vRAN ont été utilisées pour les déploiements 5G10. Goldman Sachs a rapporté un chiffre CAPEX similaire de 50% et a également publié des économies de coûts de 35% dans OPEX11.
• Chez Intel, nous travaillons avec les principaux CoSP pour modéliser le TCO d'Open vRAN, y compris CAPEX et OPEX. Bien que le CAPEX soit bien compris, nous souhaitons voir des recherches plus détaillées sur la façon dont les coûts d'exploitation du vRAN se comparent aux appliances dédiées. Nous travaillons avec l'écosystème Open vRAN pour explorer cela plus avant.

50 % d'économies de CAPEX grâce à l'Open vRAN 35 % d'économies d'OPEX grâce à l'Open vRAN Goldman Sachs

Utilisation d'Open RAN pour toutes les générations sans fil

• L'introduction de la 5G est le catalyseur de nombreux changements dans le réseau d'accès radio (RAN). Les services 5G seront gourmands en bande passante et émergent encore, ce qui rend une architecture plus évolutive et flexible hautement souhaitable. Un réseau d'accès radio ouvert et virtualisé (Open vRAN) peut faciliter le déploiement de la 5G dans les nouveaux réseaux, mais peu d'opérateurs partent de zéro. Ceux qui disposent de réseaux existants risquent de se retrouver avec deux piles technologiques parallèles : une ouverte pour la 5G et une autre basée sur des technologies propriétaires fermées pour les générations de réseaux précédentes.
• Parallel Wireless rapporte que les opérateurs qui modernisent leur architecture héritée avec Open vRAN s'attendent à voir un retour sur investissement en trois ans12. Selon les estimations de Parallel Wireless30, les opérateurs qui ne modernisent pas leurs anciens réseaux peuvent voir leurs coûts d'exploitation (OPEX) de 50 à 13 % supérieurs à ceux de la concurrence.
• 3 ans Temps nécessaire pour voir le retour sur investissement de la modernisation des réseaux hérités vers Open vRAN. Sans fil parallèle14

Conclusion

• Les CoSP adoptent de plus en plus Open vRAN pour améliorer la flexibilité, l'évolutivité et la rentabilité de leurs réseaux. Les recherches d'ACG Research et de Parallel Wireless montrent que plus l'Open vRAN est déployé, plus il peut avoir d'impact sur la réduction des coûts. Les CoSP adoptent également Open vRAN pour des raisons stratégiques. Il donne au réseau une flexibilité de type cloud et augmente le pouvoir de négociation du CoSP lors de l'approvisionnement des composants RAN. Dans les sites où la mise en commun ne réduit pas les coûts de manière démontrable, il y a encore des économies à faire en utilisant une pile technologique cohérente sur le site radio et dans les emplacements de traitement RAN centralisés. Disposer d'un calcul à usage général à la périphérie du réseau peut aider les CoSP à concurrencer les fournisseurs de services cloud pour les charges de travail en périphérie. Intel travaille avec les principaux CoSP pour modéliser le coût total de possession d'Open vRAN. Notre modèle TCO vise à aider les CoSP à optimiser le coût et la flexibilité de leur parc RAN.

Apprendre encore plus

• Intel eGuide : Déploiement d'un RAN ouvert et intelligent
• Infographie Intel : Cloudification du réseau d'accès radio
• Quel est le meilleur moyen d'accéder à Open RAN ?
• Combien les opérateurs peuvent-ils économiser avec un Cloud RAN ?
• Avantage économiquetages de la virtualisation du RAN dans l'infrastructure des opérateurs mobiles
• Qu'advient-il du TCO de déploiement lorsque les opérateurs mobiles déploient OpenRAN uniquement pour la 5G ?
• Intel® Smart Edge ouvert

1. Open RAN devrait capturer 10 % du marché d'ici 2025, 2 septembre 2020, SDX Central ; sur la base des données du communiqué de presse du groupe Dell'Oro : Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share, 1er septembre 2020.
2. Prévisions de la technologie, des médias et des télécommunications 2021, 7 décembre 2020, Deloitte
3. RAN virtualisé – Vol 1, avril 2021, Samsung
4. RAN virtualisé – Vol 2, avril 2021, Samsung
5. Quelle est la meilleure façon d'accéder à Open RAN ?, 2021, Mavenir
6. ibid
7. Combien les opérateurs peuvent-ils économiser avec un RAN cloud ?, 2017, Mavenir
8. Avantage économiquetages of Virtualizing the RAN in Mobile Operators' Infrastructure, 30 septembre 2019, ACG Research et Red Hat 9 Facebook, TIP Advance Wireless Networking With Terragraph, 26 février 2018, SDX Central
9. Accenture Strategy, 2019, tel que rapporté dans Open RAN Integration: Run With It, avril 2020, iGR
10. Goldman Sachs Global Investment Research, 2019, tel que rapporté dans Open RAN Integration: Run With It, avril 2020, iGR
11. ibid
12. ibid

Avis et clauses de non-responsabilité

• Les technologies Intel peuvent nécessiter une activation matérielle, logicielle ou de service activée.
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Documents / Ressources

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Références

• Manuel d'utilisation