What

RAN的虚拟化大约始于十年前IBM、英特尔和中国移动的C-RAN(云化RAN或集中式RAN)计划。C-RAN催生了一种部署模型,在该模型中,进行数字处理的基带单元可以部署在数据中心,而不是在站点——在进行无线电信号处理的无线电或RRH(远程无线电头单元)之下,通过专用的高带宽连接到基带单元。C-RAN需要一个新的前端接口和各种行业标准,如公共无线电接口(CPRI)和下一代前端接口(NGFI),都在不断发展以支持无线电和基带之间的C-RAN新接口。C-RAN架构并不一定像今天我们所认可的那样是开放的,但是它确实开始朝着拆分RAN的方向发展。

接下来是Virtual RAN,简称vRAN。Open RAN并不完全等于Virtual RAN。使用vRAN,专有硬件保持原样,但BBU会被COTS服务器取代。运行在BBU上的软件被虚拟化,可以在任何COTS服务器上运行,其专有接口保持不变,如下图:

Virtual RAN与Open RAN,图片由Parallel Wireless提供

需要强调的一点是vRAN并不是Open RAN,因为它不是完全开放的,仍然包含专有接口和专用硬件。而Open RAN是基于通用的、厂商中立的软硬件定义技术来定义和构建2G、3G、4G和5G RAN解决方案的。Open RAN是硬件和软件的分解:RRU (射频拉远单元)/ RRH(射频拉远头)硬件变成了基于GPP或COTS的硬件,可以从任何原始设计制造商(ODM)、原始设备制造商(OEM)或RAN硬件供应商处采购;BBU与vRAN的情况一样:COTS服务器+供应商具有虚拟化功能的专有软件。

Open RAN的主要特点是BBU和RRU/RRH之间的接口是一个开放的接口,因此任何厂商的软件都可以在任何一个开放的RRU/RRH上运行。基于Open RAN及其带来的“虚拟化”,运营商应该能够在标准服务器上运行基于软件的网络功能,更加开放的界面使他们能够将一个供应商的无线电信号与另一个供应商的处理器一起使用,而传统解决方案目前无法做到这一点。

Open RAN的愿景是接入网的全面开放,其接口和操作软件将接入网控制平面与用户平面分开,构建了可在现存硬件上运行的模块化基站软件堆栈 ,具有开放的南北向接口。这种软件使能的Open RAN网络体系结构实现了“白盒”化的无线接入网硬件——基带单元、无线单元和远程无线头可以从任何厂商采购组装,并由Open RAN软件进行管理,从而形成一个真正可互操作的开放网络。这样一来,底层的硬件层(无线电和服务器)就留在站点,唯一被替换的是软件,如下图所示:

示例场景:OpenRAN部署模型,图片由Parallel Wireless提供

主要结论:移动运营商可以对其无线接入网进行虚拟化和解耦,不过组件之间的接口必须是开放的,否则RAN就不是真正的开放。

How

3GPP从5G开始就考虑了拆分概念(DU和CU),在5G C-RAN架构中,BBU功能被分拆为两个功能单元:负责实时L1和L2调度功能的分布式单元(DU)和负责非实时、更高级别的L2和L3的集中式单元(CU)。在集中式5GC-RAN架构中,DU物理层和软件层托管在边缘云数据中心或中央数据中心,CU物理层和软件可以与DU并置或托管在区域云数据中心。CU将保持类似BBU的功能,而DU在处理能力上将超过RRH,这正是Open RAN概念的意义所在:基于现有技术和产品服务的DU和CU软件到RU可来自任意供应商。Open RAN是下一代移动网络基础设施的关键,由于厂商之间的互操作性与开放,它可以提供:

能够使用非理想的前传(即以太网),克服传统的光纤接口限制。传统的RAN平台基于专有硬件,在开发、部署和运营方面依赖漫长而高成本的生命周期,这就造成了供应商固化,无法跟上技术和人口结构的升级。随着每一代无线电接口的变化,这些无线电设备通常会更新迭代,这对移动运营商来说是一项巨大的投资,需要消耗人力到每个站点进行设备升级、更换。