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5G開(kāi)放式RAN小基站將如何提高安全性和靈活性，加快新一代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的部署 作者：張煒博士，比科奇微電子（杭州）有限公司業(yè)務(wù)拓展總監 隨著(zhù)5G時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò )正朝著(zhù)開(kāi)放化的方向發(fā)展演化。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商（MNO）和通信服務(wù)提供商（CSP）正在尋求能減少成本和加快部署的解決方案，以滿(mǎn)足未來(lái)幾年苛刻的網(wǎng)絡(luò )覆蓋和容量目標。這使得蜂窩設備供應商在提供4G、5G、雙模、宏基站以及室內外小基站等設備時(shí)在成本和性能的平衡上面臨巨大挑戰。因此，設備供應商轉向芯片廠(chǎng)商，尋求具有實(shí)現靈活度、低成本、低功耗，并可以支持例如開(kāi)放式接入網(wǎng)絡(luò )（RAN）和行業(yè)標準接口的芯片解決方案。 5G RAN和分布式網(wǎng)絡(luò ) 在過(guò)去的3-4年里，開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )因能為蜂窩網(wǎng)絡(luò )供應鏈提供多樣化的解決方案，允許新廠(chǎng)商與日趨集中的現有頭部廠(chǎng)家展開(kāi)競爭，從而成為行業(yè)組織和政府部門(mén)廣泛討論的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。運營(yíng)商的成本壓力、對網(wǎng)絡(luò )安全的需求以及對設備供應商多元化的期望促使設備商去尋求既能滿(mǎn)足嚴格要求又能獲得最佳實(shí)踐的方案。 除了3GPP定義的核心網(wǎng)絡(luò )和RAN設備之間的接口，以及小基站論壇（Small Cell Forum，SCF）定義的MAC和PHY之間的FAPI接口外，O-RAN聯(lián)盟等運營(yíng)商領(lǐng)導的組織也一直在為分布式網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放式前傳接口標準進(jìn)行開(kāi)發(fā)和集成工作。這種RAN的拆分架構包括中央單元（CU）、分布式單元（DU）和無(wú)線(xiàn)單元（RU），使得來(lái)自多個(gè)供應商的RAN設備能夠互聯(lián)互通，通過(guò)引入行業(yè)競爭來(lái)降低成本。這種架構還提供了額外的網(wǎng)絡(luò )擴展能力以滿(mǎn)足運營(yíng)商提高容量和覆蓋范圍的需求。 分布式網(wǎng)絡(luò )（Disaggregated networks）是在LTE（4G）時(shí)代提出的一個(gè)概念，它使用云化的RAN來(lái)作為網(wǎng)絡(luò )的一種拆分方式，并且現在變得逐漸盛行起來(lái)，其中一些RAN處理可以卸載到現成的商用（Commercial off-the-shelf，COTS）服務(wù)器或基于X86處理器的服務(wù)器上，然后通過(guò)標準化接口連接到低成本的無(wú)線(xiàn)單元。在超低成本的無(wú)線(xiàn)單元和基帶單元（BBU）之間會(huì )使用CPRI接口；但是CPRI接口存在較多私有內容，需要對這部分進(jìn)行標準化以實(shí)現設備供應商的多樣化。 采用前傳或回傳基礎設施架構的另一個(gè)因素是，在這種架構下企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)發(fā)展和全新的部署網(wǎng)絡(luò )都可受益于核心網(wǎng)絡(luò )、基帶和無(wú)線(xiàn)設備之間的光纖投資。這樣可以在DU和RU之間實(shí)現高傳輸帶寬和低延遲的前傳連接，允許在DU中進(jìn)行更多的RAN處理，并使RU變得更簡(jiǎn)單。對于前傳基礎設施是“非理想”的銅纜情況，較好的部署方式是使用完全集成的RAN，或是賦予無(wú)線(xiàn)單元更多的處理能力的拆分形式為split 2或split 6的架構。 在不同的應用場(chǎng)景中，與RAN架構和規范一起發(fā)揮作用的還有各種部署用例，包括： • 提供廣域網(wǎng)絡(luò )覆蓋的大型室外基站：往往采用具有多達64根天線(xiàn)的大規模多路輸入多路輸出（mMIMO）模式，以提供高能效的定向波束。 • 低頻段的室外微蜂窩基站：提供最高可達4T4R或8T8R的覆蓋能力，并對能效有較高要求的解決方案。 • 室內企業(yè)級應用的無(wú)線(xiàn)單元：發(fā)射功率會(huì )因為需要以太網(wǎng)供電（PoE），以及安裝在墻壁或天花板使用時(shí)僅能用散熱器來(lái)散熱而受到嚴格限制。 • 中立網(wǎng)絡(luò )服務(wù)提供商的無(wú)線(xiàn)單元：采用多載波解決方案，帶寬需要比100MHz FR1寬2-3倍。 • 服務(wù)于多樣化頻譜的解決方案：由于全球5G NR的頻譜多樣性比LTE更顯著(zhù)，因此對信道頻段、帶寬和載波聚合有非常多的挑戰，這導致眾多客戶(hù)特制的射頻前端設計和靈活的基帶解決方案，并且客戶(hù)尋求芯片廠(chǎng)商提供支持這類(lèi)解決方案的芯片設計。 • 低時(shí)遲應用：諸如視頻點(diǎn)播等需要邊緣服務(wù)器來(lái)實(shí)現最高的性能和效率。 • 雙模5G/LTE無(wú)線(xiàn)單元、非獨立接入（Non-Standalone Access，NSA）和支持頻譜重耕的應用：要求在同一個(gè)無(wú)線(xiàn)單元內同時(shí)支持5G和LTE，或能通過(guò)軟件升級進(jìn)行靈活切換，以最大限度降低運營(yíng)商的物料清單（BOM）成本。 5G帶來(lái)挑戰，開(kāi)放性的RAN提供解決方案 全新的5G網(wǎng)絡(luò )給設備商帶來(lái)了無(wú)數挑戰：一，由于環(huán)境保護政策的限制和用電成本的經(jīng)濟性考慮，運營(yíng)商必須確保所部署的5G基礎設施是低功耗的、能滿(mǎn)足可持續性目標的解決方案，這對5G的實(shí)施和成功部署至關(guān)重要。此外，無(wú)線(xiàn)單元需要在沒(méi)有主動(dòng)散熱的情況下運行，并且在許多情況下需要在PoE供電功率限制范圍內運行。二，由3GPP、O-RAN聯(lián)盟和SCF定義的下一代開(kāi)放接口，例如O-RAN聯(lián)盟的開(kāi)放前傳，正在進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展標準過(guò)程中�，F有成熟且經(jīng)過(guò)優(yōu)化的系統級芯片（SoC）即使包括了eCPRI等接口，也需要具備擴展性支持實(shí)現進(jìn)一步演進(jìn)的標準。三，運營(yíng)商、私有網(wǎng)絡(luò )服務(wù)商和中立第三方網(wǎng)絡(luò )提供商等不同類(lèi)型客戶(hù)的需求，需要靈活的RAN來(lái)滿(mǎn)足多樣化的頻譜要求和載波帶寬，但現有的第一代解決方案不太理想，根源在于此類(lèi)方案通�；诎嘿F且耗電的服務(wù)器、加速卡和現場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA）實(shí)現。 雖然Open RAN等5G標準不是萬(wàn)能的解決方案，但它們可以（也確實(shí)）解決了其中一些挑戰，并為5G設備商和運營(yíng)商提供了一條更快、更具成本效益的設備/服務(wù)的上市路徑。運營(yíng)商正在以更低的物料（BOM）成本為目標，希望通過(guò)優(yōu)化的芯片解決方案來(lái)實(shí)現批量部署。在Open RAN等生態(tài)系統中，設備商的多元化將促進(jìn)競爭，從而降低成本。諸如比科奇等芯片供應商已經(jīng)形成了高性能基帶SoC產(chǎn)品和以降低系統功耗的產(chǎn)品路線(xiàn)圖。硬化的基帶/RFIC中的數字預失真（Digital Pre-Distortion，DPD）算法有助于提高射頻功率效率。設備商、運營(yíng)商以及諸如O-RAN聯(lián)盟和電信基礎設施項目（TIP）等組織都設立了開(kāi)放性RAN實(shí)驗室，正在不斷測試開(kāi)放性RAN接口的互操作性。 結論 未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )必須以開(kāi)放、靈活、優(yōu)化和可互操作的芯片為基礎，并由業(yè)內一流設備商來(lái)組成的多樣化生態(tài)系統。為了競爭，作為挑戰者的開(kāi)放性RAN設備商需要獲得支持Open RAN等5G標準的芯片，并且他們可以在公開(kāi)市場(chǎng)上購買(mǎi)到這些芯片，以便與傳統供應商競爭。PC802是業(yè)界首款專(zhuān)為5G NR/LTE小基站的分布式和一體化RAN架構而設計的PHY SoC；憑借PC802 SoC，比科奇通過(guò)賦能設備制造商中的新加入者和挑戰者企業(yè)，使其能夠在開(kāi)放性RAN設備市場(chǎng)上競爭，也為Open RAN等新的5G標準的發(fā)展做出貢獻。 |
