intel Gjør forretningssaken for åpen og virtualisert RAN

Åpen og virtualisert RAN er satt for rask vekst

Åpne og virtualiserte radiotilgangsnettverk (Open vRAN)-teknologier kan vokse til nesten 10 prosent av det totale RAN-markedet innen 2025, ifølge estimater fra Dell'Oro Group1. Det representerer en rask vekst, gitt at Open vRAN kun utgjør én prosent av RAN-markedet i dag.
Det er to fasetter ved Open vRAN:

• Virtualisering skiller programvaren fra maskinvaren og gjør at RAN-arbeidsbelastninger kan kjøres på servere for generelle formål. Generell maskinvare er mer
  fleksibel og enklere å skalere enn apparatbasert RAN.
• Det er relativt enkelt å legge til ny RAN-funksjonalitet og ytelsesforbedringer ved å bruke en programvareoppgradering.
• Påviste IT-prinsipper som programvaredefinert nettverk (SDN), cloud-native og DevOps kan brukes. Det er driftseffektivitet i hvordan nettverket konfigureres, rekonfigureres og optimaliseres; så vel som i feildeteksjon, retting og forebygging.
• Åpne grensesnitt gjør det mulig for kommunikasjonstjenesteleverandører (CoSPs) å hente ingrediensene til RAN fra forskjellige leverandører og integrere dem lettere.
• Interoperabilitet bidrar til å øke konkurransen i RAN både på pris og funksjoner.
• Virtualisert RAN kan brukes uten åpne grensesnitt, men fordelene er størst når begge strategiene kombineres.
• Interessen for vRAN har økt den siste tiden, med mange operatører som deltar i utprøvinger og deres første distribusjoner.
• Deloitte anslår at det er 35 aktive Open vRAN-distribusjoner over hele verden2. Intels FlexRAN-programvarearkitektur for basebåndsbehandling brukes i minst 31 distribusjoner over hele verden (se figur 1).
• I denne artikkelen utforsker vi business casen for Open vRAN. Vi vil diskutere kostnadsfordelene ved baseband-pooling, og de strategiske årsakene til at Open vRAN fortsatt er ønskelig når pooling ikke er mulig.

Vi introduserer en ny RAN-topologi

• I den tradisjonelle distribuerte RAN-modellen (DRAN) utføres RAN-behandlingen nær radioantennen.
  Virtualisert RAN deler RAN i en pipeline av funksjoner, som kan deles på tvers av en distribuert enhet (DU) og en sentralisert enhet (CU). Det er en rekke alternativer for å dele opp RAN, som vist i figur 2. Split Option 2 er vert for Packet Data Convergence Protocol (PDCP) og Radio Resource Control (RRC) i CU, mens resten av basebåndfunksjonene bæres ute i DU. PHY-funksjonen kan deles mellom DU og Remote Radio Unit (RRU).

Advanentage-er av delte RAN-arkitekturer er:

• Å være vert for Low-PHY-funksjonen på RRU reduserer kravet til fronthaul-båndbredde. I 4G ble deling av alternativ 8 ofte brukt. Med 5G gjør båndbreddeøkningen alternativ 8 ubrukelig for 5G frittstående (SA)-modus. (5G ikke-frittstående (NSA)-distribusjoner kan fortsatt bruke alternativ 8 som eldre).
• Kvaliteten på opplevelsen kan forbedres. Når kjernen
  kontrollplanet distribueres til CU, blir CU mobilitetsankerpunktet. Som et resultat er det færre overleveringer enn det er når DU er ankerpunktet3.
• Å være vert for PDCP ved CU hjelper også med å balansere belastningen når du støtter funksjonen for dobbel tilkobling (DC)
  av 5G i en NSA-arkitektur. Uten denne delingen ville brukerutstyr koblet til to basestasjoner (4G og 5G), men bare ankerbasestasjonen ville bli brukt til å behandle strømmene gjennom PDCP-funksjonen. Ved å bruke delt alternativ 2, skjer PDCP-funksjonen sentralt, slik at DU-ene er mer effektivt lastbalansert4.

Redusere kostnader gjennom baseband pooling

• En måte Open vRAN kan bidra til å redusere kostnadene på, er ved å samle basebåndbehandling. Én CU kan betjene flere DU-er, og DU-ene kan lokaliseres med CU-ene for kostnadseffektivitet. Selv om DU er vert på cellestedet, kan det være effektivitetsgevinster fordi DU kan betjene flere RRUer, og kostnaden per bit reduseres etter hvert som cellekapasiteten vokser5. Programvare som kjører på kommersiell hyllevare kan være mer responsiv og skalere mer fleksibelt enn dedikert maskinvare som krever manuelt arbeid for å skalere og konfigurere.
• Baseband-pooling er ikke unik for Open vRAN: i tradisjonell tilpasset RAN har baseband-enhetene (BBU-er) noen ganger blitt gruppert på mer sentraliserte steder, kalt BBU-hoteller. De er koblet til RRUene over høyhastighetsfiber. Det reduserer kostnadene for utstyr på stedet og reduserer antall lastebilruller for installasjon og service på utstyr. BBU-hoteller tilbyr imidlertid begrenset granularitet for skalering. Maskinvare-BBUene har ikke all ressursoptimaliseringsadvantagvirtualisering, og heller ikke fleksibiliteten for å håndtere flere og varierende arbeidsbelastninger.
• Vårt eget arbeid med CoSP-er fant at de øverste driftsutgiftene (OPEX) i RAN er BBU-programvarelisensiering. Mer effektiv gjenbruk av programvare gjennom pooling bidrar til å optimalisere de totale eierkostnadene (TCO) for RAN.
• Imidlertid må transportkostnadene vurderes. Backhaul for tradisjonell DRAN har typisk vært en leid linje levert til mobilnettoperatøren av fastnettoperatører. Leide samband kan være kostbare, og kostnaden har avgjørende betydning for forretningsplanen for hvor DU skal ligge.
• Konsulentfirmaet Senza Fili og vRAN-leverandøren Mavenir modellerte kostnadene basert på forsøk utført med kunder til Mavenir, Intel og HFR Networks6. To scenarier ble sammenlignet:
• DU-er er lokalisert med RRU-ene på cellestedene. Midhaul-transport brukes mellom DU og CU.
• DU-er er plassert sammen med CU-ene. Fronthaul transport brukes mellom RRUene og DU/CU.
• CU var i et datasenter der maskinvareressurser kunne samles på tvers av RRUer. Studien modellerte kostnadene for CU, DU og midhaul og fronthaul transport, og dekket begge
• OPEX og kapitalutgifter (CAPEX) over en seksårsperiode.
• Sentralisering av DU øker transportkostnadene, så spørsmålet var om sammenslåingsgevinstene oppveier transportkostnadene. Studien fant:
• Operatører med rimelig transport til de fleste av sine mobilnettsteder har det bedre med å sentralisere DU med CU. De kan kutte sin TCO med opptil 42 prosent.
• Operatører med høye transportkostnader kan kutte sin TCO med opptil 15 prosent ved å være vert for DU på mobilstedet.
• De relative kostnadsbesparelsene avhenger også av cellekapasiteten og spekteret som brukes. En DU på et mobilnettsted, for eksempelample, kan være underbrukt og kan skaleres for å støtte flere celler eller høyere båndbredde til samme pris.
• Det kan være mulig å sentralisere RAN-behandling opp til 200 km fra radiostedet i "Cloud RAN"-modellen. En separat Senza Fili og Mavenir-studie7 fant at Cloud RAN kunne redusere kostnadene med 37 prosent over fem år, sammenlignet med DRAN. BBU-pooling og mer effektiv bruk av maskinvare bidrar til å redusere kostnadene. OPEX-besparelser kommer fra lavere vedlikeholds- og driftskostnader. Sentraliserte steder er sannsynligvis lettere å få tilgang til og administrere enn cellesidene er, og cellesteder kan også være mindre fordi det er mindre utstyr som kreves der.
• Virtualisering og sentralisering sammen gjør det lettere å skalere ettersom trafikkkravene endres. Det er lettere å legge til flere generelle tjenere til ressurspoolen enn det er å oppgradere proprietær maskinvare på mobilnettstedet. CoSP-er kan bedre matche maskinvareutgiftene til inntektsveksten deres, uten å måtte distribuere maskinvare nå som vil kunne administrere trafikken om fem år.
• Hvor mye av nettverket skal virtualiseres?
• ACG Research og Red Hat sammenlignet de estimerte totale eierkostnadene (TCO) for et distribuert radioaksessnettverk (DRAN) og virtualisert RAN (vRAN)8. De estimerte at kapitalutgiftene (CAPEX) til vRAN var halvparten av DRAN. Dette var hovedsakelig på grunn av kostnadseffektivitet ved å ha mindre utstyr på færre steder ved å bruke sentralisering.
• Studien fant også at driftsutgiftene (OPEX) var betydelig høyere for DRAN enn vRAN. Dette var et resultat av reduserte tomteleie, vedlikehold, fiberleie og strøm- og kjølekostnader.
• Modellen var basert på en Tier 1 Communications Service Provider (CoSP) med 12,000 11,000 basestasjoner nå, og et behov for å legge til XNUMX XNUMX i løpet av de neste fem årene. Bør CoSP virtualisere hele RAN, eller bare de nye og utvidede nettstedene?
• ACG Research fant at TCO-besparelsene var 27 prosent når bare nye nettsteder og vekstsider ble virtualisert. TCO-besparelser økte til 44 prosent når alle nettsteder ble virtualisert.
• 27 %
  • TCO-besparelse
• Virtualisering av bare nye og utvidede RAN-nettsteder
• 44 %
  • TCO-besparelse
• Virtualisering av alle RAN-sider
• ACG-forskning. Basert på et nettverk av 12,000 11,000 nettsteder med planer om å legge til XNUMX XNUMX i løpet av de neste fem årene.

Saken for Open vRAN på cellestedet

• Noen CoSP-er tar i bruk Open vRAN på mobilnettstedet av strategiske årsaker, selv når basebandpooling ikke gir kostnadsbesparelser.
  Opprette et fleksibelt skybasert nettverk
• En CoSP vi snakket med understreket viktigheten av å kunne plassere nettverksfunksjoner der de gir best ytelse for en bestemt nettverksdel.
• Dette blir mulig når du bruker generell maskinvare i hele nettverket, inkludert for RAN. De
  brukerplanfunksjon, for eksample, kan flyttes til RAN-stedet i kanten av nettverket. Dette reduserer ventetiden betydelig.
• Applikasjoner for dette inkluderer skyspilling, utvidet virkelighet/virtuell virkelighet eller innholdsbufring.
• Generell maskinvare kan brukes til andre applikasjoner når RAN har lav etterspørsel. Det blir travle timer og stille timer, og RAN blir det uansett
  overprovisionert for å imøtekomme fremtidig trafikkvekst. Den ledige kapasiteten på serveren kan brukes til en celleside Internet of Things-arbeidsbelastning, eller for en RAN Intelligent Controller (RIC), som optimerer radioressursadministrasjon ved hjelp av kunstig intelligens og maskinlæring.
• Mer granulær innkjøp kan bidra til å redusere kostnadene
• Å ha åpne grensesnitt gir operatører frihet til å hente komponenter fra hvor som helst. Det øker konkurransen mellom de tradisjonelle telekomutstyrsleverandørene, men det er ikke alt. Det gir også operatører fleksibilitet til å hente fra maskinvareprodusenter som ikke tidligere har solgt direkte inn i nettverket. Interoperabilitet åpner også markedet for nye vRAN-programvareselskaper som kan bringe innovasjoner og øke priskonkurransen.
• Operatører kan være i stand til å oppnå lavere kostnader ved å skaffe komponenter, spesielt radioen, direkte, i stedet for å kjøpe dem gjennom en produsent av telekomutstyr
  (TEM). Radioen står for den største andelen av RAN-budsjettet, så kostnadsbesparelser her kan ha betydelig innvirkning på de totale kostnadene. BBU-programvarelisensen er den primære OPEX-kostnaden, så økt konkurranse i RAN-programvarelaget bidrar til å redusere løpende kostnader.
• På Mobile World Congress 2018, Vodafone Chief Technology
• Offiser Johan Wibergh fortalte om selskapets seks måneder
• Åpen RAN-test i India. "Vi har vært i stand til å redusere driftskostnadene med mer enn 30 prosent, ved å bruke en mye mer åpen arkitektur, ved å kunne hente komponenter fra forskjellige deler," sa han9.
• 30 % kostnadsbesparelse
• Fra innkjøp av komponenter separat.
• Vodafones Open RAN-prøveversjon, India

Bygge en plattform for nye tjenester

• Å ha generell databehandlingsevne i kanten av nettverket gjør det også mulig for CoSPs å være vert for kundevendte arbeidsbelastninger der. I tillegg til å være vertskap for arbeidsbelastninger ekstremt nær brukeren, kan CoSP-er garantere ytelse. Dette kan hjelpe dem til å konkurrere med skytjenesteleverandører om ekstra arbeidsbelastninger.
  Edge-tjenester krever en distribuert skyarkitektur, støttet med orkestrering og administrasjon. Dette kan aktiveres ved å ha en fullstendig virtualisert RAN som opererer med skyprinsipper. Faktisk er virtualisering av RAN en av driverne for å realisere edge computing.
• Intel® Smart Edge Open-programvaren gir et programvareverktøysett for Multi-Access Edge Computing (MEC). Det hjelper å oppnå
  svært optimalisert ytelse, basert på maskinvareressursene som er tilgjengelige uansett hvor applikasjonen kjører.
  CoSPs' edge-tjenester kan være attraktive for applikasjoner som krever lav ventetid, konsistent ytelse og høye nivåer av pålitelighet.

Konsistens bidrar til å redusere kostnadene

• Virtualisering kan gi kostnadsbesparelser, selv på nettsteder der baseband-pooling ikke kan brukes. Det er fordeler med
• CoSP og RAN eiendom som helhet ved å ha en konsistent arkitektur.
• Å ha én enkelt programvare- og maskinvarestabel forenkler vedlikehold, opplæring og støtte. Vanlige verktøy kan brukes til å administrere alle nettsteder, uten å måtte skille mellom deres underliggende teknologier.

Forbereder for fremtiden

• Å flytte fra DRAN til en mer sentralisert RAN-arkitektur vil ta tid. Å oppdatere RAN på cellestedet til Open vRAN er et godt springbrett. Det gjør det mulig å introdusere en konsistent programvarearkitektur tidlig, slik at egnede nettsteder lettere kan sentraliseres i fremtiden. Maskinvaren som er distribuert på cellestedene kan flyttes til den sentraliserte RAN-lokasjonen eller brukes til andre kantarbeidsbelastninger, noe som gjør dagens investering nyttig i det lange løp. Økonomien for mobil backhaul kan endre seg betydelig i fremtiden for noen eller alle CoSPs RAN-nettsteder også. Nettsteder som ikke er levedyktige for sentralisert RAN i dag, kan være mer levedyktige hvis billigere fronthaul-tilkobling blir tilgjengelig. Å kjøre virtualisert RAN på cellestedet gjør det mulig for CoSP
  sentralisere senere hvis det blir et mer kostnadseffektivt alternativ.

Beregning av den totale eierkostnaden (TCO)

• Selv om kostnad ikke er den primære motivasjonen for å adoptere
• Åpne vRAN-teknologier i mange tilfeller kan det være kostnadsbesparelser. Så mye avhenger av de spesifikke distribusjonene.
• Ingen operatørnettverk er like. Innenfor hvert nettverk er det et stort mangfold på tvers av mobilnettsteder. En nettverkstopologi som fungerer for tettbefolkede byområder er kanskje ikke egnet for landlige områder. Spekteret som et mobilnettsted bruker vil ha en innvirkning på båndbredden som kreves, noe som vil påvirke fronthaul-kostnadene. Transportmulighetene som er tilgjengelige for fronthaul har en betydelig innvirkning på kostnadsmodellen.
• Forventningen er at på lang sikt kan bruk av Open vRAN være mer kostnadseffektivt enn å bruke dedikert maskinvare, og vil være lettere å skalere.
• Accenture har rapportert å se CAPEX-besparelser på 49 prosent der Open vRAN-teknologier har blitt brukt for 5G-distribusjoner10. Goldman Sachs rapporterte et tilsvarende CAPEX-tall på 50 prosent, og publiserte også kostnadsbesparelser på 35 prosent i OPEX11.
• Hos Intel jobber vi med ledende CoSP-er for å modellere TCO for Open vRAN, inkludert både CAPEX og OPEX. Selv om CAPEX er godt forstått, er vi opptatt av å se mer detaljert forskning på hvordan driftskostnadene til vRAN sammenlignes med dedikerte apparater. Vi jobber med Open vRAN-økosystemet for å utforske dette videre.

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

Bruker Open RAN for alle trådløse generasjoner

• Innføringen av 5G er katalysatoren for mye endring i radioaksessnettverket (RAN). 5G-tjenester vil være båndbreddesultne og dukker fortsatt opp, noe som gjør en mer skalerbar og fleksibel arkitektur svært ønskelig. Et åpent og virtualisert radioaksessnettverk (Open vRAN) kan gjøre 5G enklere å distribuere i greenfield-nettverk, men få operatører starter fra bunnen av. De med eksisterende nettverk risikerer å ende opp med to parallelle teknologistabler: en åpen for 5G, og en annen basert på lukkede, proprietære teknologier for tidligere nettverksgenerasjoner.
• Parallel Wireless rapporterer at operatører som moderniserer sin gamle arkitektur med Open vRAN forventer å se avkastning på investeringen om tre år12. Operatører som ikke moderniserer sine gamle nettverk kan se driftskostnader (OPEX) fra 30 til 50 prosent høyere enn konkurrentene, anslår Parallel Wireless13.
• 3 år Tid det tar å se avkastning på investeringen fra modernisering av eldre nettverk til Open vRAN. Parallell trådløs14

Konklusjon

• CoSP-er tar i økende grad i bruk Open vRAN for å forbedre fleksibiliteten, skalerbarheten og kostnadseffektiviteten til nettverkene deres. Forskning fra ACG Research og Parallel Wireless viser at jo mer utbredt Open vRAN er distribuert, jo større innvirkning kan det ha på å redusere kostnadene. CoSP-er tar også i bruk Open vRAN av strategiske årsaker. Det gir nettverket skylignende fleksibilitet og øker CoSPs forhandlingskraft når de henter RAN-komponenter. På steder hvor sammenslåing ikke beviselig reduserer kostnadene, er det fortsatt besparelser ved å bruke en konsistent teknologistabel på radiostedet og på de sentraliserte RAN-behandlingsstedene. Å ha generell databehandling på kanten av nettverket kan hjelpe CoSPs å konkurrere med skytjenesteleverandører om arbeidsbelastninger. Intel jobber med ledende CoSP-er for å modellere TCO for Open vRAN. Vår TCO-modell tar sikte på å hjelpe CoSPs med å optimalisere kostnadene og fleksibiliteten til deres RAN eiendom.

Lær mer

• Intel eGuide: Utplassering av åpen og intelligent RAN
• Intel Infographic: Cloudifying the Radio Access Network
• Hva er den beste måten å komme til Open RAN på?
• Hvor mye kan operatører spare med et Cloud RAN?
• Økonomisk Advantages av virtualisering av RAN i mobiloperatørenes infrastruktur
• Hva skjer med distribusjons-TCO når mobiloperatører distribuerer OpenRAN Only for 5G?
• Intel® Smart Edge Open

1. Åpen RAN satt til å fange 10 % av markedet innen 2025, 2. september 2020, SDX Central; basert på data fra Dell'Oro Groups pressemelding: Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share, 1. september 2020.
2. Teknologi, media og telekommunikasjonsspådommer 2021, 7. desember 2020, Deloitte
3. Virtualisert RAN – Vol 1, april 2021, Samsung
4. Virtualisert RAN – Vol 2, april 2021, Samsung
5. Hva er den beste måten å komme til Open RAN?, 2021, Mavenir
6. ibid
7. Hvor mye 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 rapportert i Open RAN Integration: Run With It, april 2020, iGR
10. Goldman Sachs Global Investment Research, 2019, som rapportert i Open RAN Integration: Run With It, april 2020, iGR
11. ibid
12. ibid

Merknader og ansvarsfraskrivelser

• Intel-teknologier kan kreve aktivert maskinvare-, programvare- eller tjenesteaktivering.
• Ingen produkter eller komponenter kan være helt sikre.
• Kostnadene og resultatene dine kan variere.
• Intel kontrollerer eller reviderer ikke tredjepartsdata. Du bør konsultere andre kilder for å vurdere nøyaktigheten.
• © Intel Corporation. Intel, Intel-logoen og andre Intel-merker er varemerker for Intel Corporation eller dets datterselskaper. Andre navn og merker kan gjøres krav på som andres eiendom. 0821/SMEY/CAT/PDF Vennligst resirkuler 348227-001EN

Dokumenter / Ressurser

intel Gjør forretningssaken for åpen og virtualisert RAN [pdf] Instruksjoner Making the Business Case for Open and Virtualized RAN, Making the Business Case, Business Case, Open and Virtualized RAN, Case

Referanser

• Brukerhåndbok