5G第一英里的“遭遇战”
我們都聽說過5G無線通信將提供令人驚嘆的功能和服務。但它并不便宜。
按照目前的設計，未來5年，5G的部署成本將接近1萬億美元。這筆巨大的費用將主要由網絡運營商承擔，如AT&T、中國移動、德國電信、沃達豐，以及全球數十家為客戶提供蜂窩網絡服務的公司。面對如此巨大的成本，這些運營商提出了一個非常合理的問題：我們如何使它更便宜、更靈活呢？
他們的答案是：實現不同公司的網絡組件可以混合搭配，目的是引入更多競爭，壓低價格。同時，他們圍繞如何建設無線通信網絡在業內引發了分立。他們的對手（有時也是不情愿的伙伴）是少數幾個電信設備供應商，能夠提供網絡運營商多年來一直購買和部署的硬件。
這些供應商最初是反對這個名為“開放無線接入網”（Open RAN）的計劃的，因為他們認為，如果實施了這個計劃，現有的商業模式即使不被摧毀也會受到損害。但是，面對運營商集體叫囂的一種新的無線網絡建設方式，這些供應商沒有選擇余地，沒有一種他們都愿意接受的選擇。有些供應商以試圖為開放無線接入網的開發設定條件作為回應，還有一些冒著被甩在后面的風險，繼續拖著不合作。
對于支撐5G這樣新一代無線網絡的技術，從最初設想到完全實現的硬件，可能需要10年甚至更長的時間。相比之下，開放無線接入網幾乎一夜之間就出現了。在不到3年的時間里，這個想法從一個概念變成了世界各地的多個重要部署。它的支持者相信，它將培育出無限的創新，降低無線接入成本。它的批評者則表示，它將威脅基本的網絡安全，甚至可能引發災難。不管怎樣，這是通信行業的一個分水嶺，而且沒有回頭路。
一般說來，無線接入網（RAN）是將手機等終端設備與更大的有線核心網連接起來的框架。蜂窩基站或發射塔是最常見的無線接入網示例。其他類型的基站，如5G網絡中進行短距離收發信號的小基站也符合要求。
為了實現這個連接功能，無線接入網需要執行幾個步驟。比如，當你用手機打電話給另一個城市的朋友或家人時，你需要在蜂窩塔的范圍內。第一步，蜂窩塔的天線接收到手機信號；第二步，無線收發信機將信號從模擬轉換為數字；第三步，被稱為“基帶單元”的組件進行信號處理，糾正錯誤，最后將信號傳輸給核心網。在無線接入網中，天線、無線收發信機和基帶單元等組件通常被視為離散技術塊。
如果將無線收發信機和基帶單元彼此分離，并獨立開發和建設，那么仍然需要確保它們能夠一起工作，即需要它們的接口互相兼容。如果沒有這種兼容性，當數據從無線收發信機移動到基帶單元時，可能會被篡改或丟失，反之亦然。最壞的情況是，接口不兼容的無線收發信機和基帶單元根本無法協同工作。一個有可用功能的無線接入網需要這兩個組件有一個通用接口。然而，令人驚訝的是，目前還不能保證一家供應商生產的無線收發信機能夠與另一家供應商生產的基帶單元實現互操作。
與蜂窩網絡的標準一樣，無線接入網接口標準規范由第三代合作伙伴計劃（3GPP）制定。3GPP RAN3工作組主席，同時也是愛立信標準化首席研究員的吉諾?馬西尼（Gino Masini）表示，3GPP的許多規范，包括那些涉及接口的規范，在設計時都考慮到了互操作性。然而，馬西尼補充說，無法阻止供應商用額外的專有技術來“補充”標準化接口。許多供應商就是這樣做的，馬西尼表示這并沒有限制供應商的互操作性。
其他業內人士并不同意這樣的觀點。“諾基亞和愛立信都在使用3GPP的標準化接口。”Parallel Wireless公司的營銷副總裁尤吉娜?喬丹（EuginaJordan）說。這是一家開發開放無線接入網技術的公司，位于美國新罕布什爾州。“但是這些接口沒有開放，因為每家供應商都加入自己的‘佐料’。”她補充道。多數供應商的特定調整發生在將無線收發信機連接到基帶單元的軟件和編程語言的過程喬丹表示，3GPP標準中有一些故意留空、以供將來發展的無線通信參數，供應商主要通過定義這些參數來做出特定調整。
最終，這導致每家供應商開發的硬件都與其他供應商的不兼容，這讓運營商感到不舒服。法國運營商Orange的無線電創新總監奧利維爾?西蒙（Olivier Simon）說：“我們看到3GPP規范的差距越來越大。”西蒙說，在3GPP規定的接口中，“可以看到許多接口并不是真正開放的，在接口的兩邊無法實現多供應商協同。”
西蒙是開放無線接入網聯盟的執行委員會成員。該聯盟是致力于開放無線接入網規范的最大的行業組織，成立于2018年，當時有AT&T、中國移動、德國電信、NTT Docomo和Orange等5家運營商加入，并帶動開放無線接入網的行業發展。斯坦福大學副教授、開放無線接入網聯盟技術指導委員會聯席主席薩欽?卡蒂（Sachin Katti）說：“我認為要做的是，全球運營商要形成一個統一的聲音來推動這種解聚和開放。”
開放無線接入網聯盟成員希望開放無線接入網能夠填補3GPP規范所造成的缺口。他們很快表示，他們沒有試圖取代3GPP規范。相反，他們認為開放無線接入網是在強化3GPP規范，防止大型供應商將其專有技術附加到接口上，將無線運營商鎖入單一供應商網絡。通過強制開放接口，無線通信行業可以找到一種全新的方式來建設網絡。如果那些開放接口能促進更多競爭，并降低價格，那就更好了。
隨著5G在全球進行早期部署，2019年，無線通信行業組織GSM協會預測，運營商將為網絡的5G基礎設施、設備和技術花費1.3萬億美元。無線接入網建設將占這些資本支出的絕大部分。而支出中的大部分將流向少數幾個能提供完整端到端網絡的供應商。
“這一直是一個痛點，因為無線接入網是運營商部署中最貴的部分。”位于得克薩斯州并提供端到端網絡軟件的Mavenir公司技術和戰略副總裁斯里達爾?拉賈戈帕爾（Sridhar Rajagopal）說，“它占了大約百分之六七十的部署成本。”GSM協會預測，到2025年，運營商將在無線接入網上花費86%的投資預算。
要花這么多錢，難怪運營商會盡一切可能避免任何不兼容的硬件所造成的慘敗。避免發生這種災難的最可靠方法是從網絡的一端到另一端始終緊跟同一家供應商，從而避免任何接口不匹配的可能性。
導致運營商不安的另一個因素是，能夠提供先進的端到端網絡的公司越來越少，現在只有愛立信、諾基亞和華為。這3家端到端供應商可以收取高昂的價格，因為運營商基本上被鎖定在它們的系統中了。
即使出現新一代無線技術也不會為運營商提供一個更換供應商的好機會。新一代,無線網絡要保持向后兼容性，例如，當不在任何5G基站的覆蓋范圍內時，5G手機可以在4G網絡上運行。因此，運營商在開展5G部署時，大多會堅持使用單一供應商的專有技術，以確保平穩過渡。除此之外，就只能放棄一切，從頭開始，為全新的部署支付更多的費用。
無線行業達成的廣泛共識是，開放無線接入網將可能從不同的供應商那里選擇不同的無線接入網組件。這個過程被稱為“解聚”，是消除組件插在一起時的配合壓力的一個機會。解聚是否是一件好事取決于你問的是誰。
運營商當然喜歡它。Dish是一家電視和無線通信服務提供商，在擁抱開放無線接入網方面表現得尤為積極。Dish的技術開發副總裁悉達多?切努莫魯（Siddhartha Chenumolu）描述了他對這項技術的第一反應：“嘿，這里可以讓我們完全解聚。”他說，“我不必只依賴愛立信提供無線通信設備，也不必只依賴諾基亞。”Dish承諾2021年將使用開放無線接入網在美國從頭開始部署5G網絡。
小規模、專業化的供應商也對開放無線接入網給業務帶來的提升持樂觀態度。對于Software Radio Systems公司來說，有了開放無線接入網，它可以更輕松地專注于開發新軟件，不必擔心丟失潛在客戶，因為有些客戶害怕將技術集成到更廣泛的網絡中。
毫不奇怪，剩下的三大硬件供應商持有不同的觀點。2021年2月，愛立信法國公司的首席執行官弗朗克布?布塔爾（Franck Bouetard）稱開放無線接入網是一項“實驗性技術”，離成熟還有好幾年的時間，無法與愛立信的產品相媲美。（愛立信拒絕就本文置評。）
然而，一些業內人士發現有些硬件制造商故意放慢開放無線接入網的開發。“一些大型供應商不斷提出這樣或那樣的問題。”Software Radio Systems的主管保羅?薩頓（Paul Sutton）說，“愛立信可能是最反對開放無線接入網的那一派，因為他們可能損失得最多。”
并不是每家大供應商都阻擾。比如，諾基亞就看到了機遇。“我認為我們需要接受這個事實：不管有沒有我們，開放無線接入網都會發展。”諾基亞移動網絡戰略和技術主管托馬斯?巴內特（Thomas Barnett）說，“諾基亞決定要積極主動占據領導地位，以便搶占更好的市場份額。”例如，日本運營商樂天（Rakuten）在部署開放無線接入網時使用的是諾基亞的設備，諾基亞還在與德國電信合作，將于今年晚些時候在德國新勃蘭登堡部署一個開放無線接入網系統。
這并不是說諾基亞或其他供應商與運營商和Software Radio System等專業供應商的意見完全一致。目前，仍有很多爭論。愛立信和其他供應商認為，開放更多接口將不可避免地在網絡中制造更多網絡攻擊點。運營商和其他開放無線接入網支持者則反駁說，標準化接口將使行業更容易識別和修復漏洞。多大程度的開放是足夠的開放，或者無線接入網硬件元件應該解聚到什么程度，似乎每個人都有不同的觀點。
最雄心勃勃的開放無線接入網版本將把無線接入網拆分成比無線收發信機和基帶單元更小的組件。支持這種解聚程度的人認為，通過讓公司變得超級專業化，它將把更多的供應商帶入無線行業。例如，運營商可以與供應商簽訂合同，只購買一個處理器，將接收到的核心網的數據進行無線傳輸。許多業內人士還表示，這種專業化將加速技術創新，無需等待整個無線收發單元或基帶單元升級，就可更換或部署新的無線接入網組件。“這可能是開放無線接入網提供的一個最好的機會。”紐約大學無線研究中心（一所先進無線技術研究中心）的創始主任泰德?拉帕波特（Ted Rappaport）說。
無線行業的第一次解聚受到了5G規范本身的啟發。這些規范將負責處理與核心網之間的數據傳輸基帶單元分成了兩個更小的組件。其中一個組件是分布式單元，它負責數據處理。另一個組件是集中式單元，負責處理與核心網的連接。拆分基帶單元的優點在于，集中式單元不再需要裝在發射塔里，相反，單個集中式單元可以安裝在本地服務器機房，保持該地區的多個發射塔與核心網的連接。
開放無線接入網聯盟正在研究無線接入網幾個不同的“功能拆分”，除了分布式單元和集中式單元拆分之外，創造更多的解聚機會。在接收核心網信號到傳輸信號到手機之間的許多步驟中，每增加一個拆分都會產生一個分段。這有點像午休：你可以早點吃午飯，把工作轉移到下午來做，也可以工作幾個小時后選擇晚一點吃午餐。
有一種重要拆分稱為Split7.2x，它將信號編碼和解碼以及調制等工作交給分布式單元。在拆分的另一頭，無線收發設備的任務比較輕，負責波束成型，確定傳輸的具體方向。無線收發設備還負責將數字信號和模擬信號相互轉換。
還有一種拆分Split 8，甚至把波束成型的責任也轉移給了分布式單元，讓無線電只負責信號轉換。相比之下，Split 2把編碼、解碼、調制、波束成型，甚至更多的處理推給了無線收發設備，讓分布式單元只負責在數據傳輸給集中式單元之前將數據壓縮到更少的位數。
制定多種拆分開放標準的目的是，運營商可以為正在建設網絡的具體類型，購買更加適合的組件。例如，對于需要大量無線收發設備的大規模部署，運營商可能會選擇Split 8。這種拆分使無線收發設備變成“啞巴”，因此很便宜，因為所有的處理都放到了集中式單元中。
從技術上講，只用硬件就可以將一個具有開放接口的解聚無線接入網組合在一起，但軟件定義組件有一些優勢。“我們的行業已經變得非常、非常以硬件為中心。”易芝玲說，她和斯坦福大學的卡蒂一樣是開放無線接入網聯盟技術指導委員會的聯席主席。“我們的每一代網絡基本上都依賴于專用硬件和緊密耦合的軟件。所以每次我們升級、發布新版本或者發布部分新版本，都需要幾年的時間。”
為了轉變以硬件為中心的姿態，開放無線接入網聯盟還鼓勵無線行業在無線接入網中加入更多的軟件。用可編程軟件組件替代傳統硬件組件的軟件定義網絡更加靈活。虛擬組件的升級只需簡單地將新代碼推送到基站即可。
對軟件的重視也使得業界有可能考慮全新的技術，其中最重要的是無線接入網智能控制器（RIC）。RIC可一次從幾十個甚至幾百個基站的無線接入網組件中收集數據，并利用機器學習技術實時重新配置網絡操作。例如，它根據特定的發射塔是否在承受繁重的通信負荷，或者在暴雨中傳輸是否可能會減弱信號，來做出調整。為了提供更好的服務，RIC可以重新編程無線接入網的軟件組件。“想象一下，我真的可以根據用戶體驗和用戶感受來實時調整我的網絡。”Dish公司的切努莫魯說，“那多棒呀！”
自2018年成立以來，開放無線接入網聯盟已經從5個創始成員（全都是運營商）擴大到260多個成員。在三大供應商中，只有華為還不是其成員，該公司相信開放無線接入網系統的性能比不上該公司的專有系統。其他開放無線接入網團體也在以同樣的速度發展，例如2020年5月成立的開放無線接入網政策聯盟（Open RAN Policy Coalition），目前已有60多個成員致力于協調有關開放無線接入網開發和部署的全球政策。
近幾個月來，日本電子商務巨頭樂天移動和Dish已決心使用開放無線接入網來廣泛部署新的5G網絡。在英國政府強制要求拆除無線網絡中的所有華為組件之后，英國的沃達豐正在用開放無線接入網替換自己網絡中的那些組件。由于類似的強制要求，愛達荷州的Inland Cellular等美國本土運營商也在做同樣的事情。
這些部署并不是都能按計劃進行。特別是樂天，由于其開放無線接入網網絡的性能比不上傳統的端到端系統，它最初面臨一些挫折。但樂天仍然保持樂觀，并沒有放棄。許多業內人士并不關心這類問題，他們認為，要真正消除這項技術的不足，唯一的辦法就是大規模部署，看看哪些可行，哪些需要改進。
還有一些揮之不去的問題：責任的界定。運營商從諾基亞、愛立信或者華為購買端到端系統時，知道一旦出現問題，可以依靠供應商來提供網絡支持。但部署開放無線接入網后，情況就不是這樣了，因為可能沒有一家供應商會聲稱對互操作性問題負責。大型運營商可能能夠支持自己的開放無線接入網網絡，但小型運營商可能需要依賴Mavenir公司這樣將自己定位為系統集成商的公司。批評者認為，對于那些沒有專業經驗或資源來支持自己網絡的運營商而言，這種做法只是創造了另一種端到端供應商，并增加了額外費用。
最后，開放無線接入網的真正考驗可能會在實施下一代無線技術的時候出現。“作一個先驗假設，我認為構建6G將采用開放無線接入網。”高通公司無線研發首席工程師拉賈特?普拉卡什（Rajat Prakash）說。
要解聚無線接入網、開放新接口，甚至融入新技術，這場運動能夠走多遠，還有待觀察。重要的是，這場運動已經獲得了巨大的動力。盡管業內的一些角落仍有一些保留意見，但運營商和小規模供應商已經在背后投入了太多，這場運動不會夭折。開放無線接入網將繼續存在。隨著它的成熟，無線行業將迎來一種新的商業方式。
作者：Michael Koziol
加入免費的「智慧城市之智慧交通」知識星球可了解更多行業資訊和資料。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的5G第一英里的“遭遇战”的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： [转自雨痕]LINQ to SQL -
- 下一篇： LINK : warning LNK40