第04版:环球

开放式虚拟化网络迎来快速增长机遇

出版时间:2021-01-12

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  依托高度专业化的无线接入和网络设备,以及紧密集成的专有软件,移动网络运营商为我们提供了一系列移动服务。但由于成本高昂、灵活性不足且供应商有限,诸多移动网络运营商正逐步采用开放式虚拟化核心网络,并获得了显著的运营收益。如今,移动网络运营商将目光投向了分布式移动边缘网络——无线接入网(RAN)。

  开放式RAN市场仍处于发展初期。根据德勤的估算,目前全球已部署35个开放式RAN,其中多数为移动网络运营商在未开发地区、乡村和新兴市场进行的测试。尽管RAN部署起步缓慢,但有望在2021年翻番。虽然这项技术可能需要三至五年时间才能完全成熟,但鉴于其网络设计逻辑以及同运营商需求的战略一致性,开放式RAN的应用将加速推进。在经济和竞争机制的共同推动下,开放式RAN市场将进一步蓬勃发展,如果发展趋势延续,有望迎来大幅增长。据估计,开放式RAN将以两位数增长率迅速发展,预计到2025年在整个RAN市场的占比从目前的不足1%上升至10%。

多种趋同因素推动开放式RAN应用

  虚拟化RAN架构最具吸引力的价值主张之一,是其降低RAN网络总体购置成本的潜力。这些成本降低来源于多个方面,如更低的前期资本配置成本。随着资本密集度持续上升,同时注册用户和收入增长逐步趋缓,移动网络运营商日益将虚拟化RAN视为从根本上改变网络经济的重要手段。5G的建设需要额外增加三到四倍数量的蜂窝站点,要实现5G所承诺的更高覆盖率、更大容量、更高速度和更低延迟,以及克服高频段频谱传播限制的特性,需要达成更大的网络密度。据估计,2021年,美国需要增加超过200万个5G蜂窝站点。开放式RAN使运营商能够采用单一的虚拟化基带单元支持多个射频,实现基带功能的汇聚集中,从而有效降低总体硬件成本,同时使设备安装更简便、更加节能高效。

  虚拟化架构亦能使实体网络投入具有“未来保障”。运营商可利用软件升级RAN的性能和功能,以适应不断变化的市场环境,而无须拆除并更换整个实体系统。

  RAN架构接口的开放还将带来供应商之间的竞争,能够进一步降低硬件成本。开放式RAN使运营商能在不同的供应商之间做出选择,不仅仅限于传统电信供应商,还包括硬件制造商、大型网络公司、原始设计制造商及其他寻求进入这一市场的企业。从任一供应商采购的现成原件更换单个RAN元器件的能力,可有效提升灵活性,同时降低成本,减少系统扩展和维护造成的停机时间。

  更低的自动化运行开支。开放式RAN可有效解决数据流量持续增长和用户期望不断提升之间的矛盾难题,同时还具备减少长期网络运行和维护开支的潜力。以软件为中间媒介的RAN架构,可有效减少网络维护、升级和优化所需的大量耗时耗力的工作,从根本上转变自身的网络管理方式。

  除上述资本支出和运营支出的节约之外,开放式RAN亦可推动创新加速。利用开放式RAN,移动网络运营商在引进新特性和新功能时无须更换网络设备,可以使用经过白盒测试的软件更新实现变更,极大缩短了升级和创新周期。此外,供应商之间实现互操作,无须派遣技术人员进行定制化现场整合,从而进一步减少新产品和服务发布的时间、人力和成本。

  供应商亦可从开放式RAN中受益,因为市场参与将会开放,准入门槛将会降低。由于实现了互操作性,供应商可开发供多个运营商使用的产品和解决方案,而无须针对具体运营商创造独有的一次性产品。互操作性亦能使供应商专注于其最擅长的领域——硬件、软件或芯片等,无须开发整套一体化端到端系统,从而推动最佳解决方案组合。

  最重要的是开放式RAN系统使移动网络运营商能充分利用流经其网络的数据流量获取洞察,以开发进一步提升网络性能的解决方案。开放式接口可促进第三方人工智能/机器学习驱动型解决方案的开发,助力运营商应对带宽密集型应用的持续增长。

  开放式RAN创新为运营商提供更多机遇,使其从商品化“哑管道”式网络连接服务提供方进一步演变发展成为交付差异化客户体验的服务者。相关例子包括稳定性极佳且具有近实时响应的工厂机器人专用网络,或用于油气管道或油井钻机等大范围资产监控的低功率广域网络。

阻碍与挑战

  正在延缓移动网络运营商开放式RAN应用的因素有多种,部分较为普遍的担忧如下:

  电信级可扩展性。到目前为止,开放式RAN的试验基本限于本地和地区性部署。在规模较小的情况下,开放式RAN整合的复杂性及其对RAN网络功能的负荷能够得到有效管理。一些运营商正在服务设施不完善的地区开展开放式RAN试验,这些地区的闲置投资潜力以及对高性能网络的要求较低,且现有基础设施极少或者完全缺乏。例如在土耳其,沃达丰正在与供应商合作,采用灵活的方法对软件和设备配置进行快速迭代更新。

  这种架构能否扩展至规模更大、流量负荷更高且性能要求更强的网络仍有待证实。不过,在为数不多的开放式RAN实际部署中,有一个项目已经显示出可扩展性的某些迹象。该项目由日本电商巨头乐天负责建设。乐天移动有望在2021年年底前在日本部署完成7000个开放式RAN站点——相当于一个欧洲中等国家(如奥地利或葡萄牙)的水平。但是,由于这一网络的注册用户数量相对较少,此项技术能否进一步扩展以支持千万甚至上亿用户仍未可知。

  沉没成本。传统RAN的购置总成本包括基础设备、站点租赁、支持、维护和能源成本,可以说是单个移动网络中最为昂贵的部分,占网络总成本的65%~70%。如此便不难理解开放式RAN在成本方面所具有的吸引力。多项调查结果表明,相对于传统蜂窝配置,开放式RAN可降低40%~ 50%的资本开支,以及30%~40%的运营支出。

  需要注意的是,尽管购置总成本的论点对新建网络(如乐天移动)来说可能是合理的,但在已经进行了大量投资的既有网络中,这种量级的成本节约不大可能实现。其中一个主要原因是,5G部署是与现有4G架构的互操作为基础的,而4G的封闭式供应商架构却将运营商锁定,只能选择同一家供应商。因此,若要在现有架构下推进开放式RAN应用,运营商将需要更换原有设备,这将极大提高开放式RAN部署的总体成本。

  对供应商互操作性的担忧。新的解决方案必须与原有RAN系统展开竞争,而原有的RAN系统均已被充分验证、紧密整合,且专门针对高性能进行设计和优化。尽管开放式RAN可带来更多的供应商选择以及更大的实施灵活性,但亦增加了不同软件和硬件潜在组合之间配置不兼容的风险。每个多供应商端到端解决方案均须在受控环境下进行大量测试,相比传统网络配置,这将耗费更多的时间、人力和成本。

  系统整合。整合的复杂性亦会给开放式RAN的应用带来极大阻碍。在当前环境下,发生故障的责任是十分明确的。若运营商选择放弃对单一供应商一体化交钥匙系统的依赖,他们必须培养新的能力,以统筹和管理复杂的多供应商RAN部署——这将要求运营商具备内部系统整合能力,或通过供应商/第三方获取相关能力。

  尽管只是粗略估计,乐天移动的案例仍使我们有理由保持乐观。在组建自身的绿地移动网络过程中,乐天移动承担了系统整合的重大职责,统筹协调了至少10家不同供应商,实现了多个行业“第一”。乐天移动首席执行官最初以为RAN整合将是供应商协调工作中最为复杂的部分,但后来意识到,虽然RAN整合工作极具挑战性,但仅有一成挑战来自RAN本身,其余九成来自“各个方面”。

着手推进开放式RAN应用

  德勤的一项2020年年中针对运营商的调查发现,大部分运营商相信5G 开放式RAN基带单元的实际应用将会在两年之内出现。该调查还发现,运营商未必会等到其功能完备、性能相当之时。许多运营商表示,若开放式无线单元能够达到传统一体化系统的八成性能,他们将会乐意接受,尤其是用于服务设施不完善地区的服务。

  运营商应着手开展自我学习,深入了解开放式RAN所带来的机遇和挑战。通过参与行业联盟,借鉴已经进行开放式RAN实验和实地测试的企业经验。运营商亦可与供应商及其他专家交流合作,了解全球运营商的部署趋势,分析相关技术和生态系统成熟度,并根据自身实际评估替代部署方案的总体购置成本。运营商可打造积极创新和持续提升的组织与文化,以支持开放式原生云构架所实现的以软件为中心的新业务及运营模式。运营商要实现开放式RAN的成功过渡,需要获取新的能力,引进并培养内部人才,同时采用新的工作方式。

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