英特尔制定开放和虚拟化 RAN 的商业案例

开放式和虚拟化 RAN 将实现快速增长

根据 Dell'Oro Group10 的估计，到 2025 年，开放和虚拟化无线电接入网络 (Open vRAN) 技术可能会增长到整个 RAN 市场的近 1%。 鉴于 Open vRAN 仅占当今 RAN 市场的百分之一，这代表了快速增长。
Open vRAN 有两个方面：

• 虚拟化将软件与硬件分离，并使 RAN 工作负载能够在通用服务器上运行。 通用硬件更多
  比基于设备的 RAN 灵活且更易于扩展。
• 使用软件升级添加新的 RAN 功能和性能增强相对容易。
• 可以使用经过验证的 IT 原则，例如软件定义网络 (SDN)、云原生和 DevOps。 网络的配置、重新配置和优化方式具有运营效率； 以及故障检测、纠正和预防。
• 开放接口使通信服务提供商 (CoSP) 能够从不同的供应商处采购其 RAN 的成分，并更轻松地集成它们。
• 互操作性有助于增加 RAN 在价格和功能方面的竞争。
• 虚拟化 RAN 可以在没有开放接口的情况下使用，但当这两种策略结合时，好处最大。
• 最近对 vRAN 的兴趣一直在增加，许多运营商都在进行试验和首次部署。
• 德勤估计全球有 35 个活跃的 Open vRAN 部署2。 英特尔用于基带处理的 FlexRAN 软件架构正在全球至少 31 个部署中使用 （见图 1）。
• 在本文中，我们探讨了 Open vRAN 的商业案例。 我们将讨论基带池化的成本优势，以及在无法进行池化时仍然需要 Open vRAN 的战略原因。

引入新的 RAN 拓扑

• 在传统的分布式 RAN (DRAN) 模型中，RAN 处理靠近无线电天线进行。
  虚拟化 RAN 将 RAN 拆分为功能管道，可以在分布式单元 (DU) 和集中式单元 (CU) 之间共享。 拆分 RAN 有多种选择，如图 2 所示。拆分选项 2 在 CU 中承载分组数据汇聚协议 (PDCP) 和无线电资源控制 (RRC)，而其余基带功能则承载出在杜。 PHY 功能可以在 DU 和远程无线电单元 (RRU) 之间拆分。

优势tag拆分 RAN 架构的 es 是：

• 在 RRU 托管 Low-PHY 功能可降低前传带宽要求。 在 4G 中，通常使用 Option 8 拆分。 对于 5G，带宽增加使得选项 8 对于 5G 独立 (SA) 模式不可行。 （5G 非独立 (NSA) 部署仍然可以使用 Option 8 作为传统）。
• 可以提高体验质量。 当核心
  控制平面分配给CU，CU成为移动锚点。 因此，与 DU 为锚点时相比，切换次数更少。
• 在 CU 托管 PDCP 还有助于在支持双连接 (DC) 功能时平衡负载
  NSA 架构中的 5G。 如果没有这种分离，用户设备将连接到两个基站（4G 和 5G），但只有锚基站将用于通过 PDCP 功能处理流。 使用拆分选项 2，PDCP 功能集中发生，因此 DU 更有效地实现负载平衡4。

通过基带池降低成本

• Open vRAN 有助于降低成本的一种方法是汇集基带处理。 一个 CU 可以为多个 DU 服务，并且 DU 可以与 CU 位于一起以提高成本效率。 即使 DU 托管在小区站点，也可以提高效率，因为 DU 可以服务于多个 RRU，并且每比特成本随着小区容量的增长而降低 5。 与需要人工进行扩展和配置的专用硬件相比，在商用现成硬件上运行的软件响应速度更快，扩展也更灵活。
• 基带池并不是 Open vRAN 独有的：在传统的自定义 RAN 中，基带单元 (BBU) 有时会在更集中的位置进行分组，称为 BBU 酒店。 它们通过高速光纤连接到 RRU。 它降低了现场设备的成本，并减少了安装和维修设备的上门服务次数。 不过，BBU 酒店提供有限的扩展粒度。 硬件 BBU 没有所有的资源优化优势tag虚拟化的 es，也没有处理多种不同工作负载的灵活性。
• 我们自己与 CoSP 的合作发现，RAN 中最高的运营支出 (OPEX) 成本是 BBU 软件许可。 通过池化实现更高效的软件重用有助于优化 RAN 的总体拥有成本 (TCO)。
• 但是，需要考虑运输成本。 传统 DRAN 的回程通常是由固定网络运营商提供给移动网络运营商的租用线路。 租用线路可能很昂贵，并且成本对 DU 所在位置的业务计划具有决定性影响。
• 咨询公司 Senza Fili 和 vRAN 供应商 Mavenir 根据与 Mavenir、英特尔和 HFR Networks6 的客户进行的试验对成本进行建模。 比较了两种情况：
• DU 与 RRU 一起位于小区站点。 DU 和 CU 之间使用中程传输。
• DU 与 CU 位于一起。 Fronthaul 传输用于 RRU 和 DU/CU 之间。
• CU 位于数据中心，硬件资源可以跨 RRU 汇集。 该研究对 CU、DU 以及中传和前传传输的成本进行了建模，涵盖两者
• 六年期间的运营支出和资本支出 (CAPEX)。
• 集中化 DU 会增加运输成本，因此问题在于汇集收益是否超过运输成本。 研究发现：
• 以低成本传输到大多数基站的运营商最好将 DU 与 CU 集中在一起。 他们最多可以将 TCO 降低 42%。
• 运输成本高的运营商可以通过在蜂窝站点托管 DU 将其 TCO 降低多达 15%。
• 相对成本节省还取决于小区容量和使用的频谱。 小区站点的 DU，例如ample，可能没有得到充分利用，并且可以扩展以以相同的成本支持更多的小区或更高的带宽。
• 在“云 RAN”模型中，可以将 RAN 处理集中到距离无线电站点 200 公里的地方。 Senza Fili 和 Mavenir 的另一项研究7发现，与 DRAN 相比，Cloud RAN 可以在五年内将成本降低 37%。 BBU 池和更有效地使用硬件有助于降低成本。 OPEX 的节省来自较低的维护和运营成本。 集中位置可能比蜂窝站点更容易访问和管理，并且蜂窝站点也可以更小，因为那里需要的设备更少。
• 虚拟化和集中化一起使它更容易随着流量需求的变化而扩展。 向资源池中添加更多的通用服务器比在基站升级专有硬件要容易得多。 CoSP 可以更好地将硬件支出与收入增长相匹配，而无需现在部署能够在五年后管理流量的硬件。
• 要虚拟化多少网络？
• ACG Research 和 Red Hat 比较了分布式无线接入网络 (DRAN) 和虚拟化 RAN (vRAN)8 的预估总拥有成本 (TCO)。 他们估计 vRAN 的资本支出 (CAPEX) 是 DRAN 的一半。 这主要是由于使用集中化在更少的地点拥有更少的设备，从而提高了成本效率。
• 该研究还发现，DRAN 的运营支出 (OPEX) 明显高于 vRAN。 这是减少站点租金、维护、光纤租赁以及电力和冷却成本的结果。
• 该模型基于目前拥有 1 个基站的一级通信服务提供商 (CoSP)，并且需要在未来五年内增加 12,000 个。 CoSP 应该虚拟化整个 RAN，还是只虚拟化新的和扩展的站点？
• ACG Research 发现，当仅对新站点和增长站点进行虚拟化时，TCO 节省了 27%。 当所有站点都被虚拟化时，TCO 节省增加到 44%。
• 27％
  • 节省总拥有成本
• 仅虚拟化新的和扩展的 RAN 站点
• 44％
  • 节省总拥有成本
• 虚拟化所有 RAN 站点
• ACG研究。 基于 12,000 个站点的网络，并计划在未来五年内增加 11,000 个站点。

小区站点的 Open vRAN 案例

• 一些通信服务提供商出于战略原因在基站采用 Open vRAN，即使基带池无法节省成本。
  创建灵活的基于云的网络
• 我们采访过的一位通信服务提供商强调了能够将网络功能放置在能够为特定网络切片提供最佳性能的任何地方的重要性。
• 当您在整个网络（包括 RAN）中使用通用硬件时，这就成为可能。 这
  用户平面功能，例如ample，可以移动到网络边缘的 RAN 站点。 这显着减少了延迟。
• 这方面的应用包括云游戏、增强现实/虚拟现实或内容缓存。
• 当 RAN 需求不高时，通用硬件可用于其他应用。 会有繁忙时间和安静时间，RAN 在任何情况下都会
  超额配置以满足未来的流量增长。 服务器上的备用容量可用于基站物联网工作负载，或用于 RAN 智能控制器 (RIC)，后者使用人工智能和机器学习优化无线电资源管理。
• 更精细的采购有助于降低成本
• 拥有开放的界面让操作员可以自由地从任何地方采购组件。 它增加了传统电信设备供应商之间的竞争，但这还不是全部。 它还使运营商可以灵活地从以前没有直接销售到网络的硬件制造商那里采购。 互操作性也为新的 vRAN 软件公司打开了市场，这可以带来创新并增加价格竞争。
• 运营商可以通过直接采购组件（尤其是无线电）来降低成本，而不是通过电信设备制造商购买
  （透射电镜）。 无线电占 RAN 预算的最大份额，因此此处的成本节省会对总体成本产生重大影响。 BBU 软件许可是主要的 OPEX 成本，因此 RAN 软件层的竞争加剧有助于降低持续成本。
• 2018年世界移动大会，沃达丰首席技术官
• Johan Wibergh 官员谈到了公司的六个月
• 在印度进行 Open RAN 测试。 “通过使用更加开放的架构，能够从不同的部分采购组件，我们已经能够将运营成本降低 30% 以上，”他说 9。
• 节省 30% 成本
• 从单独采购组件。
• 沃达丰的 Open RAN 试验，印度

搭建新服务平台

• 在网络边缘拥有通用计算能力还使通信服务提供商能够在那里托管面向客户的工作负载。 除了能够在离用户非常近的地方托管工作负载外，通信服务提供商还能够保证性能。 这可以帮助他们与云服务提供商竞争边缘工作负载。
  边缘服务需要分布式云架构，并以编排和管理为后盾。 这可以通过使用云原则运行的完全虚拟化 RAN 来实现。 实际上，虚拟化 RAN 是实现边缘计算的驱动力之一。
• 英特尔® Smart Edge Open 软件为多访问边缘计算 (MEC) 提供了一个软件工具包。 它有助于实现
  高度优化的性能，基于应用程序运行时可用的硬件资源。
  CoSP 的边缘服务对于需要低延迟、一致性能和高可靠性的应用程序可能很有吸引力。

一致性有助于降低成本

• 虚拟化可以节省成本，即使在无法使用基带池的站点中也是如此。 有好处的
• CoSP 和 RAN 资产作为一个整体具有一致的架构。
• 拥有单一的软件和硬件堆栈可以简化维护、培训和支持。 可以使用通用工具来管理所有站点，而无需区分它们的底层技术。

为未来做好准备

• 从 DRAN 迁移到更集中的 RAN 架构需要时间。 将蜂窝站点的 RAN 更新为 Open vRAN 是一个很好的垫脚石。 它能够尽早引入一致的软件架构，以便将来可以更轻松地集中合适的站点。 部署在蜂窝站点的硬件可以移动到集中式 RAN 位置或用于其他边缘工作负载，使今天的投资从长远来看是有用的。 对于部分或所有通信服务提供商的 RAN 站点，移动回程的经济性在未来也可能发生重大变化。 如果更便宜的前传连接变得可用，那么今天对于集中式 RAN 不可行的站点可能会更可行。 在蜂窝站点运行虚拟化 RAN 使通信服务提供商能够
  如果这成为更具成本效益的选择，则稍后集中。

计算总拥有成本 (TCO)

• 虽然成本不是采用的主要动机
• Open vRAN 技术在很多情况下可以节省成本。 这在很大程度上取决于具体的部署。
• 没有两个运营商网络是相同的。 在每个网络中，蜂窝站点之间存在巨大差异。 适用于人口稠密城市地区的网络拓扑可能不适用于农村地区。 基站使用的频谱将影响所需的带宽，进而影响前传成本。 可用于前传的传输选项对成本模型有重大影响。
• 预计从长远来看，使用 Open vRAN 可能比使用专用硬件更具成本效益，并且更容易扩展。
• 埃森哲报告称，在将 Open vRAN 技术用于 49G 部署的情况下，资本支出节省了 5%10。 Goldman Sachs 报告了类似的 CAPEX 数据，为 50%，并且还公布了 OPEX35 的成本节省 11%。
• 在英特尔，我们正在与领先的通信服务提供商合作，对 Open vRAN 的 TCO 进行建模，包括资本支出和运营支出。 虽然 CAPEX 很好理解，但我们渴望看到更详细的研究，了解 vRAN 的运营成本与专用设备的比较。 我们正在与 Open vRAN 生态系统合作，进一步探索这一点。

Open vRAN 节省 50% 的资本支出 Open vRAN 节省 35% 的运营支出 Goldman Sachs

在所有无线世代中使用 Open RAN

• 5G 的引入是无线接入网 (RAN) 发生诸多变化的催化剂。 5G 服务需要大量带宽，并且仍在不断涌现，因此非常需要一种更具可扩展性和灵活性的架构。 开放和虚拟化的无线电接入网络 (Open vRAN) 可能会使 5G 更容易在绿地网络中部署，但很少有运营商是从头开始的。 那些拥有现有网络的人可能会面临两种并行技术堆栈的风险：一种是针对 5G 开放的，另一种是基于封闭的专有技术，适用于较早的网络世代。
• Parallel Wireless 报告称，使用 Open vRAN 对其传统架构进行现代化改造的运营商希望在三年内看到投资回报12。 Parallel Wireless 估计，未对其遗留网络进行现代化改造的运营商的运营支出 (OPEX) 成本可能比竞争对手高出 30% 到 50%13。
• 3 年 查看从现代化遗留网络到 Open vRAN 的投资回报所花费的时间。 并行无线14

结论

• CoSP 越来越多地采用 Open vRAN 来提高其网络的灵活性、可扩展性和成本效益。 ACG Research 和 Parallel Wireless 的研究表明，Open vRAN 部署得越广泛，它对降低成本的影响就越大。 通信服务提供商也出于战略原因采用 Open vRAN。 它为网络提供了类似云的灵活性，并增加了通信服务提供商在采购 RAN 组件时的谈判能力。 在池化并不能显着降低成本的站点中，在无线电站点和集中式 RAN 处理位置使用一致的技术堆栈仍然可以节省成本。 在网络边缘拥有通用计算可以帮助通信服务提供商与云服务提供商竞争边缘工作负载。 英特尔正在与领先的通信服务提供商合作，对 Open vRAN 的 TCO 进行建模。 我们的 TCO 模型旨在帮助通信服务提供商优化其 RAN 资产的成本和灵活性。

了解更多

• 英特尔电子指南：部署开放和智能 RAN
• 英特尔信息图：无线接入网络云化
• 实现 Open RAN 的最佳方式是什么？
• Cloud RAN 能为运营商节省多少成本？
• 经济优势tag在移动运营商的基础设施中虚拟化 RAN 的 es
• 当移动运营商仅针对 5G 部署 OpenRAN 时，部署 TCO 会发生什么变化？
• 英特尔® 智能边缘开放

1. Open RAN Set to Capture 10% of market by 2025，2 年 2020 月 1 日，SDX Central； 基于 Dell'Oro Group 新闻稿中的数据：Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share，2020 年 XNUMX 月 XNUMX 日。
2. 2021 年技术、媒体和电信预测，7 年 2020 月 XNUMX 日，德勤
3. 虚拟化 RAN – 第 1 卷，2021 年 XNUMX 月，三星
4. 虚拟化 RAN – 第 2 卷，2021 年 XNUMX 月，三星
5. 什么是实现 Open RAN 的最佳方式？，2021 年，Mavenir
6. 同上
7. 运营商可以通过云 RAN 节省多少？，2017 年，Mavenir
8. 经济优势tag移动运营商基础设施中虚拟化 RAN 的 es，30 年 2019 月 9 日，ACG Research 和 Red Hat 26 Facebook，TIP Advance Wireless Networking With Terragraph，2018 年 XNUMX 月 XNUMX 日，SDX Central
9. 埃森哲战略，2019 年，如 Open RAN Integration：Run With It 报道，2020 年 XNUMX 月，iGR
10. 高盛全球投资研究，2019 年，如 Open RAN Integration: Run With It 报道，2020 年 XNUMX 月，iGR
11. 同上
12. 同上

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文件/资源

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参考

• 用户手册