英特爾為開放和虛擬化 RAN 制定商業案例

開放和虛擬化 RAN 將快速成長

根據 Dell'Oro Group10 估計，到 2025 年，開放和虛擬化無線存取網路 (Open vRAN) 技術可能會成長到 RAN 市場總量的近 1%。鑑於 Open vRAN 目前僅佔 RAN 市場的 XNUMX%，這代表了快速成長。
開放 vRAN 有兩個面向：

• 虛擬化將軟體與硬體分離，並使 RAN 工作負載能夠在通用伺服器上運作。通用硬體更多
  比基於設備的 RAN 更靈活且更容易擴展。
• 使用軟體升級新增的 RAN 功能和效能增強相對容易。
• 可以使用經過驗證的 IT 原則，例如軟體定義網路 (SDN)、雲端原生和 DevOps。網路的配置、重新配置和最佳化方式可以提高營運效率；以及故障檢測、糾正和預防。
• 開放介面使通訊服務提供者 (CoSP) 能夠從不同供應商取得 RAN 元件，並更輕鬆地整合它們。
• 互通性有助於增加 RAN 在價格和功能方面的競爭。
• 虛擬化 RAN 可以在沒有開放介面的情況下使用，但是當兩種策略結合時，好處是最大的。
• 最近，人們對 vRAN 的興趣日益濃厚，許多業者都在進行試驗並進行首次部署。
• 德勤估計全球有 35 個活躍的開放式 vRAN 部署2。英特爾用於基頻處理的 FlexRAN 軟體架構已在全球至少 31 個部署中使用 （見圖 1）。
• 在本文中，我們探討了 Open vRAN 的商業案例。我們將討論基頻池的成本效益，以及在無法進行池化時仍需要 Open vRAN 的策略性原因。

引進新的 RAN 拓撲

• 在傳統的分散式RAN（DRAN）模型中，RAN處理是在靠近無線電天線的地方進行的。
  虛擬化 RAN 將 RAN 拆分為一系列功能，可以在分散式單元 (DU) 和集中式單元 (CU) 之間共用。有多種拆分 RAN 的選項，如圖 2 所示。 PHY 功能可以在 DU 和遠端無線電單元 (RRU) 之間劃分。

先進的tag分離式 RAN 架構的特性是：

• 在 RRU 上託管 Low-PHY 功能可降低前傳頻寬需求。在 4G 中，通常使用 Option 8 拆分。對於 5G，頻寬的增加使得選項 8 不適用於 5G 獨立 (SA) 模式。 （5G 非獨立 (NSA) 部署仍可使用選項 8 作為舊版）。
• 體驗品質可以提高。當核心
  控制平面分佈到CU，CU成為移動錨點。因此，與 DU 為錨點時相比，切換次數較少3。
• 在 CU 託管 PDCP 也有助於在支援雙連接 (DC) 功能時平衡負載
  NSA 架構中的 5G。如果沒有這種分離，用戶設備將連接到兩個基地台（4G 和 5G），但只有錨定基地台將用於透過 PDCP 功能處理流。使用分割選項 2，PDCP 功能集中發生，因此 DU 可以更有效地進行負載平衡4。

透過基頻池降低成本

• Open vRAN 有助於降低成本的一種方法是池化基頻處理。一個 CU 可以服務多個 DU，並且 DU 可以與 CU 位於同一位置以提高成本效率。即使 DU 託管在小區站點，也可以提高效率，因為 DU 可以為多個 RRU 提供服務，隨著小區容量的增長，每個位元的成本也會降低5。與需要人工進行擴展和配置的專用硬體相比，在商用現成硬體上運行的軟體響應速度更快，擴展也更靈活。
• 基頻池並不是 Open vRAN 獨有的：在傳統的客製化 RAN 中，基頻單元 (BBU) 有時被分組在更集中的位置，稱為 BBU 飯店。它們透過高速光纖連接到 RRU。它降低了現場設備成本，並減少了安裝和維修設備的上門服務數量。不過，BBU 飯店提供的擴展粒度有限。硬體 BBU 不具備所有資源最佳化優勢tag虛擬化的能力，也不是處理多種不同工作負載的彈性。
• 我們與通訊服務供應商的合作發現，RAN 中最大的營運支出 (OPEX) 成本是 BBU 軟體授權。透過池化實現更有效率的軟體重複使用有助於優化 RAN 的總擁有成本 (TCO)。
• 然而，需要考慮運輸成本。傳統 DRAN 的回程通常是由固定網路業者向行動網路業者提供的租用線路。租用線路可能會很昂貴，成本對於 DU 應位於何處的業務計劃具有決定性影響。
• 諮詢公司 Senza Fili 和 vRAN 供應商 Mavenir 根據與 Mavenir、英特爾和 HFR Networks6 客戶進行的試驗對成本進行了建模。比較了兩種情況：
• DU 與 RRU 一起位於小區站點。 DU和CU之間使用中傳傳輸。
• DU 與 CU 位於相同位置。前傳傳輸用於 RRU 和 DU/CU 之間。
• CU 位於資料中心，可跨 RRU 匯集硬體資源。該研究對 CU、DU 以及中程和前程運輸的成本進行了建模，涵蓋了
• 六年期間的營運支出和資本支出 (CAPEX)。
• 集中化 DU 會增加運輸成本，因此問題是集中收益是否超過運輸成本。研究發現：
• 對於大多數蜂窩基地台的運輸成本較低的運營商最好將 DU 與 CU 集中在一起。他們可以將 TCO 降低高達 42%。
• 透過在蜂巢站點託管 DU，運輸成本較高的營運商可以將 TCO 降低高達 15%。
• 相對成本節省也取決於小區容量和所使用的頻譜。例如，蜂窩基地台中的 DUamp文件可能未充分利用，並且可以擴展以相同的成本支援更多的小區或更高的頻寬。
• 在「雲端 RAN」模型中，可以集中處理距離無線電站點最遠 200 公里的 RAN 處理。 Senza Fili 和 Mavenir 的另一項研究7發現，與 DRAN 相比，Cloud RAN 可以在五年內將成本降低 37%。 BBU 池和更有效地使用硬體有助於降低成本。營運支出的節省來自於維護和營運成本的降低。集中位置可能比蜂窩基地台更容易存取和管理，並且蜂窩基地台也可以更小，因為那裡需要的設備更少。
• 虛擬化和集中化相結合，可以更輕鬆地隨著流量需求的變化而擴展。在資源池中添加更多通用伺服器比升級蜂窩站點的專有硬體更容易。通訊服務供應商可以更好地將其硬體支出與其收入成長相匹配，而無需立即部署能夠在五年內管理流量的硬體。
• 有多少網路需要虛擬化？
• ACG Research 和紅帽比較了分散式無線存取網路 (DRAN) 和虛擬化 RAN (vRAN)8 的估計總擁有成本 (TCO)。他們估計 vRAN 的資本支出 (CAPEX) 是 DRAN 的一半。這主要是由於使用集中化在更少的站點上使用更少的設備來提高成本效率。
• 研究還發現，DRAN 的營運支出 (OPEX) 顯著高於 vRAN。這是站點租賃、維護、光纖租賃以及電力和冷卻成本減少的結果。
• 該模型基於目前擁有 1 個基地台的一級通訊服務供應商 (CoSP)，並且需要在未來五年內增加 12,000 個基地台。 CoSP 應該虛擬化整個 RAN，還是僅虛擬化新的和擴展的網站？
• ACG Research 發現，僅對新站點和成長站點進行虛擬化時，TCO 節省率為 27%。當所有網站都虛擬化時，TCO 節省增加到 44%。
• 27%
  • 節省整體擁有成本
• 僅虛擬化新的和擴展的 RAN 站點
• 44%
  • 節省整體擁有成本
• 虛擬化所有 RAN 站點
• ACG研究。基於由 12,000 個站點組成的網絡，並計劃在未來五年內增加 11,000 個站點。

蜂窩站點 Open vRAN 的案例

• 出於戰略原因，一些通訊服務提供者在蜂窩站點採用 Open vRAN，即使基頻池無法節省成本。
  創建靈活的基於雲端的網絡
• 我們採訪的一位通訊服務提供者強調了能夠將網路功能放置在為特定網路切片提供最佳效能的任何位置的重要性。
• 當您在整個網路（包括 RAN）中使用通用硬體時，這就成為可能。這
  使用者平面功能，例如amp檔案可以移動到網路邊緣的 RAN 站點。這顯著減少了延遲。
• 此類應用程式包括雲端遊戲、擴增實境/虛擬實境或內容快取。
• 當 RAN 需求較低時，通用硬體可用於其他應用。會有繁忙時間和安靜時間，並且 RAN 無論如何都會
  過度配置以滿足未來流量成長。伺服器上的備用容量可用於蜂窩基地台物聯網工作負載，或用於 RAN 智慧控制器 (RIC)，後者利用人工智慧和機器學習來優化無線電資源管理。
• 更精細的採購有助於降低成本
• 開放式介面使操作員可以自由地從任何地方採購組件。它增加了傳統電信設備供應商之間的競爭，但這還不是全部。它還使營運商能夠靈活地從以前未直接向網路銷售的硬體製造商處採購。互通性也為新的 vRAN 軟體公司開啟了市場，這可以帶來創新並增加價格競爭。
• 營運商可以透過直接採​​購組件（尤其是無線電）來降低成本，而不是透過電信設備製造商購買
  （透射電鏡）。無線電佔 RAN 預算的最大份額，因此這裡的成本節省會對總體成本產生重大影響。 BBU 軟體授權是主要的營運成本，因此 RAN 軟體層競爭的加劇有助於降低持續成本。
• 沃達豐首席技術長在 2018 年世界行動通訊大會上
• Johan Wibergh 警官談到了該公司的六個月
• 在印度進行開放 RAN 測試。 「透過使用更開放的架構，透過從不同部件採購組件，我們已經能夠將營運成本降低 30% 以上，」他說9。
• 節省 30% 成本
• 單獨採購組件。
• 沃達豐在印度進行 Open RAN 試驗

建構新服務平台

• 在網路邊緣擁有通用運算功能還使通訊服務提供者能夠在那裡託管面向客戶的工作負載。 CoSP 不僅能夠在距離使用者非常近的地方託管工作負載，還能夠保證效能。這可以幫助他們與雲端服務供應商競爭邊緣工作負載。
  邊緣服務需要分散式雲端架構，並以編排和管理為後盾。這可以透過使用雲端原理運行的完全虛擬化 RAN 來實現。事實上，虛擬化 RAN 是實現邊緣運算的驅動因素之一。
• 英特爾® Smart Edge Open 軟體提供了用於多存取邊緣運算 (MEC) 的軟體工具包。它有助於實現
  高度最佳化的效能，基於應用程式運行時可用的硬體資源。
  通訊服務提供者的邊緣服務對於需要低延遲、一致性能和高可靠性的應用程式可能很有吸引力。

一致性有助於降低成本

• 即使在無法使用基頻池的站點中，虛擬化也可以節省成本。有以下好處：
• CoSP 和 RAN 產業作為一個整體具有一致的架構。
• 擁有單一的軟體和硬體堆疊可以簡化維護、培訓和支援。通用工具可用於管理所有站點，無需區分其底層技術。

為未來做好準備

• 從 DRAN 轉向更集中的 RAN 架構需要時間。將蜂窩站點的 RAN 更新為 Open vRAN 是一個很好的墊腳石。它使得能夠儘早引入一致的軟體架構，以便將來可以更輕鬆地集中合適的網站。部署在蜂巢基地台的硬體可以移動到集中式 RAN 位置或用於其他邊緣工作負載，從長遠來看，今天的投資是有用的。對於部分或全部 CoSP 的 RAN 站點來說，行動回程的經濟性也可能在未來發生重大變化。如果能夠提供更便宜的前傳連接，那麼目前不適合集中式 RAN 的站點可能會更可行。在蜂窩站點運行虛擬化 RAN 使 CoSP 能夠
  如果集中化成為更具成本效益的選擇，則稍後再集中。

計算總擁有成本 (TCO)

• 雖然成本不是採用的主要動機
• 開放vRAN技術在許多情況下都可以節省成本。這很大程度上取決於具體的部署。
• 沒有兩個運營商網路是相同的。在每個網路中，各個蜂窩站點之間存在著巨大的多樣性。適用於人口稠密的城市地區的網路拓撲可能不適用於農村地區。蜂巢式基地台使用的頻譜會對所需的頻寬產生影響，進而影響前傳成本。可用於前傳的傳輸選項對成本模型有重大影響。
• 預計從長遠來看，使用 Open vRAN 可能比使用專用硬體更具成本效益，並且更容易擴展。
• 埃森哲報告稱，如果使用開放 vRAN 技術進行 49G 部署，資本支出可節省 5%10。高盛 (Goldman Sachs) 報告了類似的 50% 資本支出數字，並且還公佈了 OPEX35 的成本節省了 11%。
• 在英特爾，我們正在與領先的通訊服務供應商合作，對 Open vRAN 的 TCO 進行建模，包括資本支出和營運支出。雖然資本支出眾所周知，但我們渴望看到有關 vRAN 營運成本與專用設備相比如何的更詳細研究。我們正在與 Open vRAN 生態系統合作，進一步探索這一點。

Open vRAN 節省 50% 資本支出 Open vRAN 節省 35% 營運支出 Goldman Sachs

在所有無線世代中使用 Open RAN

• 5G 的引進是無線接取網路 (RAN) 發生諸多變化的催化劑。 5G 服務將需要大量頻寬，並且仍在不斷湧現，因此非常需要更具可擴展性和靈活性的架構。開放式虛擬化無線存取網路 (Open vRAN) 可能會讓 5G 更容易在新建網路中部署，但很少有業者從頭開始。那些擁有現有網路的公司面臨著最終面臨兩種平行技術堆疊的風險：一種對 5G 開放，另一種基於早期網路的封閉專有技術。
• Parallel Wireless 報告稱，利用 Open vRAN 對原有架構進行現代化改造的營運商預計將在三年內獲得投資回報12。 Parallel Wireless 估計，未對原有網路進行現代化改造的營運商的營運支出 (OPEX) 成本可能比競爭對手高 30% 到 50%13。
• 3年 從傳統網路現代化到開放 vRAN 的投資回報需要時間。並行無線14

結論

• 通訊服務供應商越來越多地採用開放 vRAN 來提高其網路的靈活性、可擴展性和成本效益。 ACG Research 和 Parallel Wireless 的研究表明，開放式 vRAN 部署越廣泛，對降低成本的影響就越大。通訊服務提供者採用開放 vRAN 也是出於策略性原因。它為網路提供了類似雲端的靈活性，並提高了通訊服務提供者在採購 RAN 元件時的談判能力。在池化並不能明顯降低成本的站點中，在無線電站點和集中式 RAN 處理位置使用一致的技術堆疊仍然可以節省成本。在網路邊緣擁有通用運算可以幫助通訊服務供應商與雲端服務供應商競爭邊緣工作負載。英特爾正在與領先的通訊服務供應商合作，對 Open vRAN 的 TCO 進行建模。我們的 TCO 模型旨在幫助通訊服務提供者優化其 RAN 資產的成本和靈活性。

了解更多

• 英特爾電子指南：部署開放和智慧 RAN
• 英特爾資訊圖表：無線接取網路雲化
• 實現 Open RAN 的最佳方式是什麼？
• 使用 Cloud RAN 業者可以節省多少成本？
• 經濟優勢tag行動電信業者基礎架構中虛擬化 RAN 的要點
• 當行動電信商僅針對 5G 部署 OpenRAN 時，部署 TCO 會發生什麼情況？
• 英特爾® 智慧邊緣開放

1. Open RAN 將於 10 年佔領 2025% 的市場，2 年 2020 月 1 日，SDX Central；基於 Dell'Oro Group 新聞稿中的資料：Open RAN to Approach Double-Digit RAN Share，2020 年 XNUMX 月 XNUMX 日。
2. 2021 年科技、媒體與電信預測，7 年 2020 月 XNUMX 日，德勤
3. 虛擬化 RAN – 第 1 卷，2021 年 XNUMX 月，三星
4. 虛擬化 RAN – 第 2 卷，2021 年 XNUMX 月，三星
5. 實現開放 RAN 的最佳方式是什麼？
6. 同上
7. 營運商使用 Cloud RAN 可以節省多少錢？
8. 經濟優勢tag行動電信商基礎設施中的虛擬化 RAN，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. 埃森哲策略，2019 年，《Open RAN Integration: Run With It》中報道，2020 年 XNUMX 月，iGR
10. 高盛全球投資研究，2019 年，《Open RAN Integration: Run With It》報告，2020 年 XNUMX 月，iGR
11. 同上
12. 同上

通知和免責聲明

• 英特爾技術可能需要啟用硬件，軟件或服務才能激活。
• 沒有任何產品或組件是絕對安全的。
• 您的費用和結果可能會有所不同。
• 英特爾不控製或審計第三方數據。 您應該諮詢其他來源以評估準確性。
• © 英特爾公司。英特爾、英特爾標誌和其他英特爾標誌是英特爾公司或其子公司的商標。其他名稱和品牌可能被聲稱為其他人的財產。 0821/SMEY/CAT/PDF 請回收 348227-001EN

文件/資源

英特爾為開放和虛擬化 RAN 制定商業案例 [pdf] 指示 制定開放和虛擬化 RAN 的業務案例，制定業務案例，業務案例，開放和虛擬化 RAN，案例

參考

• 使用者手冊