開放式虛擬5G無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）最近受到了廣泛關(guān)注，因?yàn)樗拇笠苿?dòng)設(shè)備供應(yīng)商中的兩家已經(jīng)宣布他們現(xiàn)在支持開放式虛擬RAN解決方案。這對(duì)那些希望在5G網(wǎng)絡(luò)中看到更多競(jìng)爭(zhēng)和靈活性的運(yùn)營商來說是個(gè)好消息。

迄今為止，開放的解決方案都依賴于商用現(xiàn)貨（COTS）硬件，例如標(biāo)準(zhǔn)的x86 cpu和標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口卡（NICs）。O-RAN聯(lián)盟和電信基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目（TIP）等組織的工作正在為開放接口和白盒實(shí)現(xiàn)制定規(guī)范，這些規(guī)范可以滿足現(xiàn)在和將來5G RAN的性能要求。

在whitebox實(shí)現(xiàn)中，有一個(gè)方面得到了顯著改進(jìn)，那就是時(shí)間同步。對(duì)端到端延遲的更嚴(yán)格要求以及天線和基站密度的增加意味著定時(shí)同步和準(zhǔn)確度已成為關(guān)鍵能力，到目前為止，COTS硬件還沒有完全具備這種能力。

雖然有許多COTS硬件支持IEEE 1588v2精確時(shí)間協(xié)議（PTP），但對(duì)于載波聚合和類似的用例，5G需要支持最小65ns的時(shí)間同步精度。為了確保這種精度水平，建議使用PTP和同步以太網(wǎng)等精確頻率同步技術(shù)，以確保物理層和協(xié)議層的同步。這將是更重要的，因?yàn)槲覀儗⑾蚋哳l率的無線電頻譜，如毫米波（mmWave）與大型MIMO天線配置。

作為O-RAN聯(lián)盟和TIP的積極成員，矽om是為數(shù)不多的擁有開發(fā)和提供開放5G虛擬RAN解決方案給全球電信運(yùn)營商的經(jīng)驗(yàn)的公司之一?；?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/英特爾/" target="_blank">英特爾技術(shù)的硅om解決方案包括中央單元（CU）和分布式單元（DU）白盒設(shè)備，這將是5G虛擬運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵體積組件。作為先驅(qū)者，我們對(duì)開放虛擬解決方案的成功在今天和未來都需要什么提供了一些有價(jià)值的見解。

硅om目前正在與全球一級(jí)運(yùn)營商進(jìn)行解決方案評(píng)估。運(yùn)營商對(duì)基于COTS硬件的開放式解決方案表現(xiàn)出了極大的興趣，并且是O-RAN聯(lián)盟和TIP的積極成員。然而，運(yùn)營商有必須滿足的嚴(yán)格要求，特別是在時(shí)間同步方面。運(yùn)營商也有獨(dú)特的需求，這取決于他們現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施、需要支持的服務(wù)以及為了滿足他們的商業(yè)目標(biāo)而需要做出的權(quán)衡。這意味著基于COTS硬件的解決方案也需要靈活，能夠適應(yīng)不同的運(yùn)營商情況。

5G經(jīng)常被忽略的一個(gè)方面是其廣泛的范圍。5G設(shè)計(jì)能夠提供的所有解決方案和潛力將需要幾年的時(shí)間（如果不是10年的話）才能實(shí)現(xiàn)。這不可避免地意味著5G解決方案需要能夠滿足當(dāng)前的需求以及未來仍在出現(xiàn)的需求。

例如，目前的5G部署被稱為“非單機(jī)”，因?yàn)樗鼈內(nèi)匀灰蕾?a target="_blank">4G LTE核心，但5G“單機(jī)”部署指日可見，帶來了新的需求。這將包括更多使用智能控制器的網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)，如O-RAN聯(lián)盟架構(gòu)中定義的“近實(shí)時(shí)”和“非實(shí)時(shí)”控制器。新的無線接口，如5G mmWave正在部署，帶來了新的需求。許多推動(dòng)5G設(shè)計(jì)和架構(gòu)的服務(wù)，比如大規(guī)模的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和超可靠的低延遲服務(wù)，還沒有大規(guī)模部署。

這意味著需要將大量的靈活性和適應(yīng)性構(gòu)建到5G運(yùn)行產(chǎn)品中，以適應(yīng)未來不可預(yù)見的需求。5G架構(gòu)，特別是RAN架構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了靈活性。像O-RAN Alliance和TIP這樣的組織通過定義部署開放虛擬RAN解決方案所需的開放接口和控制器，增加了額外的價(jià)值。然而，在這一層之下仍然有硬件，這些虛擬軟件解決方案部署在硬件上，這是適應(yīng)不同需求和環(huán)境的靈活性的關(guān)鍵所在。

例如，為了最大限度地利用虛擬CU和DU實(shí)現(xiàn)提供的靈活性，必須能夠在運(yùn)行中將這些函數(shù)部署到不同的位置。DU可以靠近RAN邊緣的無線電單元（RU）和天線，或者它可以與CU一起位于移動(dòng)邊緣云的中心位置，或者在兩者之間的任何點(diǎn)。要使該功能正常運(yùn)行，支持它的硬件必須具有適當(dāng)?shù)挠?jì)算能力、存儲(chǔ)、RAM和加速和卸載技術(shù)，以確保無縫性能。

正是這些見解促使Silicom開發(fā)了基于Intel技術(shù)的廣泛的whitebox和NIC解決方案組合，這些解決方案不僅可以適應(yīng)各種部署方案，而且還可以適應(yīng)運(yùn)營商對(duì)所需軟件和硬件組件的偏好。

Silicom提供了一個(gè)開放的虛擬RAN-CU和DU的完整白盒實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行調(diào)整和定制。例如，whitebox隨Silicom CU和DU虛擬參考軟件一起提供，但它可以替換為其他供應(yīng)商的軟件，如Intel?FlexRAN參考解決方案。此外，whitebox設(shè)備硬件可以定制，以適應(yīng)更強(qiáng)大的CPU或額外的CPU節(jié)點(diǎn)、額外的RAM或存儲(chǔ)。Silicom的所有白盒都由Silicom網(wǎng)絡(luò)接口卡（NICs）供電，網(wǎng)卡也提供了廣泛的選項(xiàng)，從標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)NICs到FPGA加速NICs，可以完全或部分卸載CU和DU功能。

Silicom解決方案的一個(gè)與眾不同的特性是時(shí)間同步支持。Silicom為IEEE1588v2 PTP提供全面支持，電信配置文件擴(kuò)展到由ITU-T在G.8272、G.8273和G.8275標(biāo)準(zhǔn)中定義的PTP。這使得Silicom whitebox可以充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的電信主時(shí)鐘（T-GM）、邊界時(shí)鐘（T-BC）和時(shí)間從時(shí)鐘（T-SC）。Silicom Whitebox還可以作為主參考時(shí)鐘（PRTC Class B），目前僅在交換機(jī)和專用時(shí)間同步設(shè)備中可用，最大時(shí)間誤差為40納秒。

當(dāng)這些PTP功能與同步以太網(wǎng)相結(jié)合時(shí)，可以以極高的精度支持廣泛的時(shí)間同步部署選項(xiàng)。根據(jù)ITU-82G標(biāo)準(zhǔn)為以太網(wǎng)和以太網(wǎng)82G提供獨(dú)特的解決方案。這包括根據(jù)G.8264部署同步以太網(wǎng)設(shè)備時(shí)鐘（G.8262 EEC）和以太網(wǎng)同步消息通道（ESMC）。這允許在使用PTP的協(xié)議層和使用同步以太網(wǎng)的物理層進(jìn)行同步，其中PTP電信邊界時(shí)鐘（T-BC）使用同步以太網(wǎng)設(shè)備時(shí)鐘（EEC）進(jìn)行同步。

將PTP和同步以太網(wǎng)相結(jié)合可以降低最大時(shí)間間隔錯(cuò)誤（MTIE），其中Silicom能夠在1.5微秒的MTIE下保持?jǐn)?shù)小時(shí)的性能。

全面的時(shí)間同步支持還導(dǎo)致RAN的合理化，從而減少需要部署的設(shè)備。例如，如果需要將多個(gè)ru連接到DU，則需要一個(gè)Fronthaul網(wǎng)關(guān)交換機(jī)，因?yàn)樗哂斜匾臅r(shí)間同步功能。然而，由于Silicom DU whitebox支持廣泛的時(shí)間同步選項(xiàng)，因此可以直接在DU中刪除Fronthaul網(wǎng)關(guān)和聚合ru。這可以大大節(jié)省運(yùn)行成本。

高精度時(shí)間同步功能的可用性意味著基于COTS硬件的開放式解決方案現(xiàn)在無論從性能還是成本角度都是可行的。當(dāng)這與擴(kuò)展和定制白盒硬件以滿足特定要求的能力結(jié)合在一起時(shí)，它為運(yùn)營商提供了一個(gè)解決方案，既能滿足當(dāng)前的需求，又能適應(yīng)未來的需求。

5G的部署才剛剛開始，預(yù)計(jì)未來將支持更高要求的服務(wù)和需求。如今，運(yùn)營商正在探索whitebox和NIC產(chǎn)品，以在其網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)開放式虛擬RAN解決方案。其中許多試驗(yàn)都是基于軟件運(yùn)行在基于Intel的X86設(shè)備上，并帶有時(shí)間同步以太網(wǎng)NIC。但也有用于加速前向糾錯(cuò)（FEC）功能的FPGA nic，以及根據(jù)O-RAN聯(lián)盟定義的7.2劃分，DU和無線單元之間的開放式前端接口的第1層卸載。隨著部署要求更高的服務(wù)，預(yù)計(jì)將有更多的卸載和加速來滿足性能需求。

隨著Silicom開發(fā)的開放虛擬RAN whitebox中全面時(shí)間同步支持的實(shí)現(xiàn)，開放COTS硬件實(shí)現(xiàn)5G部署所需性能水平的最后一個(gè)障礙已經(jīng)消除。運(yùn)營商現(xiàn)在可以考慮基于COTS的開放虛擬RAN解決方案，以滿足其當(dāng)前和未來5G部署需求。
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