intel Maakt de business case voor open en gevirtualiseerde RAN

Open en gevirtualiseerde RAN staan ​​klaar voor een snelle groei

Open en gevirtualiseerde radiotoegangsnetwerktechnologieën (Open vRAN) zouden tegen 10 kunnen uitgroeien tot bijna 2025 procent van de totale RAN-markt, volgens schattingen van Dell'Oro Group1. Dat betekent een snelle groei, aangezien Open vRAN momenteel slechts één procent van de RAN-markt uitmaakt.
Open vRAN heeft twee facetten:

• Virtualisatie scheidt de software van de hardware en zorgt ervoor dat RAN-workloads op servers voor algemeen gebruik kunnen worden uitgevoerd. Hardware voor algemene doeleinden is meer
  flexibel en gemakkelijker te schalen dan op apparaten gebaseerde RAN.
• Het is relatief eenvoudig om nieuwe RAN-functionaliteit en prestatieverbeteringen toe te voegen met behulp van een software-upgrade.
• Bewezen IT-principes zoals software-gedefinieerde netwerken (SDN), cloud-native en DevOps kunnen worden gebruikt. Er zijn operationele efficiëntieverbeteringen in de manier waarop het netwerk wordt geconfigureerd, opnieuw geconfigureerd en geoptimaliseerd; evenals bij het opsporen, corrigeren en voorkomen van fouten.
• Dankzij open interfaces kunnen communicatiedienstverleners (CoSP's) de ingrediënten van hun RAN bij verschillende leveranciers betrekken en deze gemakkelijker integreren.
• Interoperabiliteit helpt de concurrentie in het RAN te vergroten, zowel wat betreft prijs als functies.
• Gevirtualiseerd RAN kan worden gebruikt zonder open interfaces, maar de voordelen zijn het grootst wanneer beide strategieën worden gecombineerd.
• De belangstelling voor vRAN is de laatste tijd toegenomen, waarbij veel operators betrokken zijn bij tests en hun eerste implementaties.
• Deloitte schat dat er wereldwijd 35 actieve Open vRAN-implementaties zijn2. Intel's FlexRAN-softwarearchitectuur voor basisbandverwerking wordt in ten minste 31 implementaties wereldwijd gebruikt (zie figuur 1).
• In dit artikel onderzoeken we de business case voor Open vRAN. We bespreken de kostenvoordelen van basisbandpooling en de strategische redenen waarom Open vRAN nog steeds wenselijk is als poolen niet mogelijk is.

Introductie van een nieuwe RAN-topologie

• In het traditionele Distributed RAN (DRAN)-model wordt de RAN-verwerking dichtbij de radioantenne uitgevoerd.
  Gevirtualiseerde RAN splitst het RAN op in een pijplijn van functies, die kunnen worden gedeeld tussen een gedistribueerde eenheid (DU) en een gecentraliseerde eenheid (CU). Er zijn een aantal opties om het RAN op te splitsen, zoals weergegeven in figuur 2. Splitsoptie 2 host het Packet Data Convergence Protocol (PDCP) en Radio Resource Control (RRC) in de CU, terwijl de rest van de basisbandfuncties worden uitgevoerd. uit in de DU. De PHY-functie kan worden verdeeld tussen de DU en de Remote Radio Unit (RRU).

De voortages van gesplitste RAN-architecturen zijn:

• Het hosten van de Low-PHY-functie op de RRU vermindert de bandbreedtevereiste aan de fronthaul. Bij 4G werden vaak Optie 8-splitsingen gebruikt. Met 5G maakt de toename van de bandbreedte Optie 8 niet haalbaar voor de standalone (SA)-modus van 5G. (Niet-zelfstandige (NSA)-implementaties van 5G kunnen optie 8 nog steeds als verouderd gebruiken).
• De kwaliteit van de ervaring kan worden verbeterd. Wanneer de kern
  Als het besturingsvlak naar de CU wordt gedistribueerd, wordt de CU het ankerpunt voor de mobiliteit. Als gevolg hiervan zijn er minder overdrachten dan wanneer de DU het ankerpunt is3.
• Het hosten van de PDCP op de CU helpt ook om de belasting in evenwicht te brengen bij het ondersteunen van de dubbele connectiviteitsmogelijkheden (DC).
  van 5G in een NSA-architectuur. Zonder deze splitsing zou gebruikersapparatuur verbinding maken met twee basisstations (4G en 5G), maar zou alleen het ankerbasisstation worden gebruikt om de stromen via de PDCP-functie te verwerken. Met behulp van gesplitste optie 2 gebeurt de PDCP-functie centraal, zodat de DU's effectiever zijn verdeeld in de taakverdeling4.

Kosten verlagen door basisbandpooling

• Eén manier waarop Open vRAN kan helpen de kosten te verlagen, is door basisbandverwerking te bundelen. Eén CU kan meerdere DU's bedienen, en de DU's kunnen voor kostenefficiëntie bij de CU's worden geplaatst. Zelfs als de DU op de cellocatie wordt gehost, kan er sprake zijn van efficiëntieverbeteringen omdat de DU meerdere RRU's kan bedienen, en de kosten per bit afnemen naarmate de celcapaciteit groeit5. Software die op commerciële kant-en-klare hardware draait, kan sneller reageren en flexibeler schalen dan speciale hardware waarvoor handmatige arbeid nodig is om te schalen en te configureren.
• Baseband-pooling is niet uniek voor Open vRAN: in traditioneel aangepast RAN zijn de basisbandeenheden (BBU's) soms gegroepeerd op meer gecentraliseerde locaties, de zogenaamde BBU-hotels. Ze zijn via hogesnelheidsglasvezel verbonden met de RRU's. Het verlaagt de kosten van apparatuur op de locatie en vermindert het aantal vrachtwagens dat nodig is voor het installeren en onderhouden van apparatuur. BBU-hotels bieden echter beperkte granulariteit voor schaalvergroting. De hardware-BBU's beschikken niet over alle voordelen voor resource-optimalisatietages van virtualisatie, noch de flexibiliteit voor het omgaan met meerdere en variërende werklasten.
• Uit ons eigen werk met CoSP's is gebleken dat de belangrijkste operationele uitgaven (OPEX) in het RAN bestaan ​​uit BBU-softwarelicenties. Efficiënter hergebruik van software door middel van pooling helpt de totale eigendomskosten (TCO) voor het RAN te optimaliseren.
• Er moet echter rekening worden gehouden met de transportkosten. De backhaul voor traditionele DRAN bestond doorgaans uit een huurlijn die door vaste netwerkexploitanten aan de mobiele netwerkoperator werd geleverd. Huurlijnen kunnen duur zijn, en de kosten hebben een beslissende invloed op het businessplan voor de locatie van de DU.
• Consultancybureau Senza Fili en vRAN-leverancier Mavenir hebben de kosten gemodelleerd op basis van tests met klanten van Mavenir, Intel en HFR Networks6. Er werden twee scenario’s vergeleken:
• DU's bevinden zich bij de RRU's op de cellocaties. Tussen de DU en de CU wordt gebruik gemaakt van midhaulvervoer.
• DU's bevinden zich bij de CU's. Tussen de RRU's en DU/CU wordt gebruik gemaakt van fronthaulvervoer.
• De CU bevond zich in een datacenter waar hardwarebronnen over RRU's konden worden gebundeld. In het onderzoek werden de kosten van het CU-, DU-, mid- en fronthaul-vervoer gemodelleerd, waarbij beide werden gedekt
• OPEX en kapitaaluitgaven (CAPEX) over een periode van zes jaar.
• Het centraliseren van de DU verhoogt de transportkosten, dus de vraag was of de poolwinsten opwegen tegen de transportkosten. Uit de studie bleek:
• Operators met goedkoop transport naar de meeste van hun mobiele locaties zijn beter af als ze de DU bij de CU centraliseren. Ze kunnen hun TCO met wel 42 procent verlagen.
• Operators met hoge transportkosten kunnen hun TCO met wel 15 procent verlagen door de DU op de mobiele locatie te hosten.
• De relatieve kostenbesparingen zijn ook afhankelijk van de celcapaciteit en het gebruikte spectrum. Een DU op een cellocatie bijvoorbeeldample, wordt mogelijk te weinig gebruikt en kan worden geschaald om meer cellen of een hogere bandbreedte tegen dezelfde kosten te ondersteunen.
• Het kan mogelijk zijn om de RAN-verwerking tot 200 km van de radiolocatie te centraliseren in het “Cloud RAN”-model. Uit een afzonderlijk onderzoek van Senza Fili en Mavenir7 bleek dat Cloud RAN de kosten in vijf jaar tijd met 37 procent zou kunnen verlagen, vergeleken met DRAN. BBU-pooling en een efficiënter gebruik van hardware helpen de kosten omlaag te brengen. OPEX-besparingen komen voort uit lagere onderhouds- en operationele kosten. Gecentraliseerde locaties zijn waarschijnlijk gemakkelijker te bereiken en te beheren dan de mobiele locaties, en mobiele locaties kunnen ook kleiner zijn omdat daar minder apparatuur nodig is.
• Virtualisatie en centralisatie samen maken het gemakkelijker om te schalen naarmate de verkeersbehoeften veranderen. Het is gemakkelijker om meer algemene servers aan de resourcepool toe te voegen dan om eigen hardware op de mobiele locatie te upgraden. CoSP's kunnen hun hardware-uitgaven beter afstemmen op hun omzetgroei, zonder dat ze nu hardware hoeven in te zetten die over vijf jaar het verkeer kan beheren.
• Hoeveel van het netwerk moet worden gevirtualiseerd?
• ACG Research en Red Hat vergeleken de geschatte totale eigendomskosten (TCO) voor een gedistribueerd radiotoegangsnetwerk (DRAN) en gevirtualiseerd RAN (vRAN)8. Ze schatten dat de kapitaaluitgaven (CAPEX) van vRAN de helft bedroegen van die van DRAN. Dit was vooral te danken aan de kostenefficiëntie doordat er minder apparatuur op minder locaties beschikbaar was door middel van centralisatie.
• Uit het onderzoek bleek ook dat de operationele uitgaven (OPEX) aanzienlijk hoger waren voor DRAN dan voor vRAN. Dit was het gevolg van lagere kosten voor locatiehuur, onderhoud, glasvezellease en stroom- en koeling.
• Het model was gebaseerd op een Tier 1 Communications Service Provider (CoSP) met nu 12,000 basisstations en de noodzaak om er de komende vijf jaar 11,000 bij te voegen. Moet de CoSP het gehele RAN virtualiseren, of alleen de nieuwe en uitgebreide sites?
• ACG Research ontdekte dat de TCO-besparingen 27 procent bedroegen wanneer alleen nieuwe en groeisites werden gevirtualiseerd. De TCO-besparingen stegen tot 44 procent toen alle locaties werden gevirtualiseerd.
• 27%
  • TCO-besparing
• Virtualisatie van alleen nieuwe en uitgebreide RAN-sites
• 44%
  • TCO-besparing
• Virtualisatie van alle RAN-sites
• ACG-onderzoek. Gebaseerd op een netwerk van 12,000 locaties met plannen om er de komende vijf jaar 11,000 toe te voegen.

Het pleidooi voor Open vRAN op de mobiele locatie

• Sommige CoSP's adopteren om strategische redenen Open vRAN op de cellocatie, zelfs als basisbandpooling geen kostenbesparingen oplevert.
  Een flexibel cloudgebaseerd netwerk creëren
• Eén CoSP waarmee we spraken benadrukte het belang van het kunnen plaatsen van netwerkfuncties daar waar deze de beste prestaties leveren voor een bepaald netwerksegment.
• Dit wordt mogelijk wanneer u algemene hardware in het hele netwerk gebruikt, ook voor het RAN. De
  gebruikersvlakfunctie, bijvoorbeeldample, kan worden verplaatst naar de RAN-site aan de rand van het netwerk. Dit vermindert de latentie aanzienlijk.
• Toepassingen hiervoor zijn onder meer cloudgaming, augmented reality/virtual reality of content caching.
• Hardware voor algemene doeleinden kan voor andere toepassingen worden gebruikt wanneer er weinig vraag is naar het RAN. Er zullen drukke uren en rustige uren zijn, en dat zal het RAN in ieder geval ook zijn
  overproviand om tegemoet te komen aan de toekomstige groei van het verkeer. De reservecapaciteit op de server zou kunnen worden gebruikt voor een Internet of Things-werklast van een mobiele site, of voor een RAN Intelligent Controller (RIC), die het beheer van radiobronnen optimaliseert met behulp van kunstmatige intelligentie en machinaal leren.
• Een meer gedetailleerde inkoop kan de kosten helpen drukken
• Het hebben van open interfaces geeft operators de vrijheid om componenten overal vandaan te halen. Het vergroot de concurrentie tussen de traditionele leveranciers van telecomapparatuur, maar dat is nog niet alles. Het geeft operators ook de flexibiliteit om hardwarefabrikanten in te kopen die nog niet eerder rechtstreeks aan het netwerk hebben verkocht. Interoperabiliteit opent de markt ook voor nieuwe vRAN-softwarebedrijven, die innovaties kunnen brengen en de prijsconcurrentie kunnen vergroten.
• Exploitanten kunnen mogelijk lagere kosten realiseren door componenten, met name de radio, rechtstreeks in te kopen in plaats van deze via een fabrikant van telecomapparatuur te kopen
  (TEM). De radio neemt het grootste deel van het RAN-budget voor zijn rekening, dus kostenbesparingen kunnen hier een aanzienlijke impact hebben op de totale kosten. De BBU-softwarelicentie is de primaire OPEX-kosten, dus de toegenomen concurrentie in de RAN-softwarelaag helpt de lopende kosten omlaag te brengen.
• Op het Mobile World Congress 2018 was Vodafone Chief Technology
• Agent Johan Wibergh sprak over het halfjaar van het bedrijf
• Open RAN-test in India. “We zijn erin geslaagd de operationele kosten met meer dan 30 procent te verlagen, door gebruik te maken van een veel opener architectuur, door componenten uit verschillende onderdelen te kunnen betrekken”, zei hij9.
• 30% kostenbesparing
• Van het afzonderlijk inkopen van componenten.
• Vodafone's Open RAN-proef, India

Een platform bouwen voor nieuwe diensten

• Dankzij algemene computermogelijkheden aan de rand van het netwerk kunnen CoSP's daar ook klantgerichte werklasten hosten. CoSP's kunnen niet alleen workloads zeer dicht bij de gebruiker hosten, maar kunnen ook prestaties garanderen. Dit kan hen helpen om te concurreren met cloudserviceproviders voor edge-workloads.
  Edge-services vereisen een gedistribueerde cloudarchitectuur, ondersteund door orkestratie en beheer. Dit kan mogelijk worden gemaakt door een volledig gevirtualiseerd RAN te hebben dat werkt met cloudprincipes. Het virtualiseren van het RAN is inderdaad een van de drijfveren voor het realiseren van edge computing.
• Intel® Smart Edge Open-software biedt een softwaretoolkit voor Multi-Access Edge Computing (MEC). Het helpt om te bereiken
  sterk geoptimaliseerde prestaties, gebaseerd op de hardwarebronnen die beschikbaar zijn waar de applicatie ook draait.
  De edge-services van CoSP's kunnen aantrekkelijk zijn voor applicaties die een lage latentie, consistente prestaties en een hoog betrouwbaarheidsniveau vereisen.

Consistentie helpt de kosten omlaag te brengen

• Virtualisatie kan kostenbesparingen opleveren, zelfs op locaties waar basisbandpooling niet kan worden gebruikt. Er zijn voordelen aan de
• CoSP en het RAN-domein als geheel hebben een consistente architectuur.
• Het hebben van één enkele software- en hardwarestack vereenvoudigt onderhoud, training en ondersteuning. Er kunnen gemeenschappelijke tools worden gebruikt om alle sites te beheren, zonder dat er onderscheid hoeft te worden gemaakt tussen de onderliggende technologieën.

Voorbereiden op de toekomst

• De overstap van DRAN naar een meer gecentraliseerde RAN-architectuur zal tijd vergen. Het updaten van het RAN op de celsite naar Open vRAN is een goede opstap. Het maakt het mogelijk om vroegtijdig een consistente softwarearchitectuur te introduceren, zodat geschikte sites in de toekomst gemakkelijker kunnen worden gecentraliseerd. De hardware die op de mobiele locaties wordt ingezet, kan worden verplaatst naar de gecentraliseerde RAN-locatie of worden gebruikt voor andere edge-workloads, waardoor de huidige investering op de lange termijn nuttig kan zijn. De economische aspecten van mobiele backhaul kunnen in de toekomst ook aanzienlijk veranderen voor sommige of alle RAN-locaties van de CoSP. Locaties die momenteel niet levensvatbaar zijn voor gecentraliseerd RAN zouden wel eens levensvatbaarder kunnen zijn als er goedkopere fronthaul-connectiviteit beschikbaar komt. Door gevirtualiseerd RAN op de mobiele locatie uit te voeren, kan de CoSP dat doen
  later centraliseren als dat een meer kosteneffectieve optie wordt.

Berekening van de totale eigendomskosten (TCO)

• Terwijl de kosten niet de voornaamste motivatie zijn om te adopteren
• Open vRAN-technologieën kunnen in veel gevallen kostenbesparingen opleveren. Veel hangt af van de specifieke implementaties.
• Geen twee operatornetwerken zijn hetzelfde. Binnen elk netwerk is er een enorme diversiteit tussen mobiele locaties. Een netwerktopologie die werkt voor dichtbevolkte stedelijke gebieden is mogelijk niet geschikt voor plattelandsgebieden. Het spectrum dat een mobiele locatie gebruikt, zal een impact hebben op de vereiste bandbreedte, wat van invloed zal zijn op de fronthaul-kosten. De beschikbare transportmogelijkheden voor fronthaul hebben een grote impact op het kostenmodel.
• De verwachting is dat het gebruik van Open vRAN op de lange termijn kosteneffectiever kan zijn dan het gebruik van speciale hardware, en gemakkelijker schaalbaar zal zijn.
• Accenture heeft gerapporteerd dat er sprake is van CAPEX-besparingen van 49 procent wanneer Open vRAN-technologieën zijn gebruikt voor 5G-implementaties10. Goldman Sachs rapporteerde een vergelijkbaar CAPEX-cijfer van 50 procent, en publiceerde ook kostenbesparingen van 35 procent in OPEX11.
• Bij Intel werken we samen met toonaangevende CoSP's om de TCO van Open vRAN te modelleren, inclusief zowel CAPEX als OPEX. Hoewel de CAPEX goed wordt begrepen, willen we graag meer gedetailleerd onderzoek zien naar hoe de bedrijfskosten van vRAN zich verhouden tot die van speciale apparaten. We werken samen met het Open vRAN-ecosysteem om dit verder te onderzoeken.

50% CAPEX-besparing door Open vRAN 35% OPEX-besparing door Open vRAN Goldman Sachs

Gebruik van Open RAN voor alle draadloze generaties

• De introductie van 5G is de katalysator voor veel veranderingen in het radiotoegangsnetwerk (RAN). 5G-diensten zullen veel bandbreedte vergen en zijn nog steeds in opkomst, waardoor een meer schaalbare en flexibele architectuur zeer wenselijk is. Een open en gevirtualiseerd radiotoegangsnetwerk (Open vRAN) maakt 5G misschien gemakkelijker in te zetten in greenfield-netwerken, maar weinig operators beginnen helemaal opnieuw. Degenen met bestaande netwerken lopen het risico te eindigen met twee parallelle technologiestapels: één open voor 5G, en een andere gebaseerd op gesloten, eigen technologieën voor eerdere netwerkgeneraties.
• Parallel Wireless meldt dat operators die hun bestaande architectuur moderniseren met Open vRAN binnen drie jaar een rendement op hun investering verwachten12. Operators die hun bestaande netwerken niet moderniseren, kunnen te maken krijgen met operationele uitgaven (OPEX) die 30 tot 50 procent hoger zijn dan die van de concurrentie, schat Parallel Wireless13.
• 3 jaar De tijd die nodig is om het rendement op de investering te zien van het moderniseren van bestaande netwerken naar Open vRAN. Parallel draadloos14

Conclusie

• CoSP's adopteren steeds vaker Open vRAN om de flexibiliteit, schaalbaarheid en kosteneffectiviteit van hun netwerken te verbeteren. Uit onderzoek van ACG Research en Parallel Wireless blijkt dat hoe breder Open vRAN wordt ingezet, hoe groter de impact ervan kan zijn op het verlagen van de kosten. CoSP's adopteren Open vRAN ook om strategische redenen. Het geeft het netwerk cloud-achtige flexibiliteit en vergroot de onderhandelingsmacht van de CoSP bij de inkoop van RAN-componenten. Op locaties waar pooling de kosten niet aantoonbaar verlaagt, zijn er nog steeds besparingen mogelijk door het gebruik van een consistente technologiestack op de radiolocatie en op de gecentraliseerde RAN-verwerkingslocaties. Het hebben van algemene rekenkracht aan de rand van het netwerk kan CoSP's helpen te concurreren met cloudserviceproviders voor edge-workloads. Intel werkt samen met toonaangevende CoSP's om de TCO van Open vRAN te modelleren. Ons TCO-model is bedoeld om CoSP's te helpen de kosten en flexibiliteit van hun RAN-domein te optimaliseren.

Meer informatie

• Intel eGuide: Open en Intelligent RAN implementeren
• Intel Infographic: vertroebeling van het radiotoegangsnetwerk
• Wat is de beste manier om RAN te openen?
• Hoeveel kunnen operators besparen met een cloud-RAN?
• Economische voorsprongtages van het virtualiseren van het RAN in de infrastructuur van mobiele operators
• Wat gebeurt er met de implementatiekosten als mobiele operators OpenRAN Only voor 5G implementeren?
• Intel® Smart Edge Open

1. Open RAN zal tegen 10 2025% van de markt veroveren, 2 september 2020, SDX Central; gebaseerd op gegevens uit het persbericht van de Dell'Oro Group: Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share, 1 september 2020.
2. Technologie-, media- en telecommunicatievoorspellingen 2021, 7 december 2020, Deloitte
3. Gevirtualiseerde RAN – deel 1, april 2021, Samsung
4. Gevirtualiseerde RAN – deel 2, april 2021, Samsung
5. Wat is de beste manier om RAN te openen?, 2021, Mavenir
6. idem
7. Hoeveel kunnen operators besparen met een cloud-RAN?, 2017, Mavenir
8. Economische voorsprongtages of Virtualizing the RAN in Mobile Operators' Infrastructure, 30 september 2019, ACG Research en Red Hat 9 Facebook, TIP Advance Wireless Networking With Terragraph, 26 februari 2018, SDX Central
9. Accenture Strategy, 2019, zoals gerapporteerd in Open RAN Integration: Run With It, april 2020, iGR
10. Goldman Sachs Global Investment Research, 2019, zoals gerapporteerd in Open RAN Integration: Run With It, april 2020, iGR
11. idem
12. idem

Kennisgevingen en disclaimers

• Voor Intel-technologieën is mogelijk geactiveerde hardware, software of serviceactivering vereist.
• Geen enkel product of onderdeel kan absoluut veilig zijn.
• Uw kosten en resultaten kunnen variëren.
• Intel controleert of controleert geen gegevens van derden. U dient andere bronnen te raadplegen om de nauwkeurigheid te beoordelen.
• © Intel Corporation. Intel, het Intel-logo en andere Intel-merken zijn handelsmerken van Intel Corporation of haar dochterondernemingen. Andere namen en merken kunnen worden geclaimd als eigendom van anderen. 0821/SMEY/CAT/PDF Recycle aub 348227-001NL

Documenten / Bronnen

intel Maakt de business case voor open en gevirtualiseerde RAN [pdf] Instructies Het maken van de business case voor open en gevirtualiseerde RAN, Het maken van de business case, Business case, open en gevirtualiseerde RAN, Case

Referenties

• Gebruiksaanwijzing