5G到來前，聊聊O-RAN

姚剛

從去年開始，“5G即將來臨”的呼聲越來越大，這個原本只是移動通信領域的概念，已經變成了全民關注的話題。而作為5G技術體系的重要基礎技術支撐之一，O-RAN也頻頻成為業界的熱點。不過對于移動通信行業之外的人來說，O-RAN就略顯陌生了。

O-RAN全稱Open-RadioAccessNetwork，中文意思為開放式無線接入網。它是目前業界較為公認，能夠實現5G普及化的無線接入解決方案之一，本質概念就是用軟件實現5G乃至未來無線網絡接入的關鍵部分。雖然O-RAN概念誕生才不過兩年多時間，但是它對推動5G技術有著重要的作用。

什么是RAN

在介紹O-RAN之前，我們先來了解移動通信系統的構成，它一般由以下幾部分構成：

RAN可以被理解為一個大家更為熟悉的概念——基站，它在移動通信系統中主要負責無線信號的接入。在整個移動通信系統建設與運營成本當中，它要占據60%以上，因此對它的改進，是當前5G技術推進的焦點。

RAN由基帶單元（BBU）、射頻遠端單元（RRU）、天饋系統三部分組成。

RAN的發展

在最早期的RAN中，BBU、RRU再加上配套供電設備等，都是被設備商通過專用軟硬件集成在一起。這種集成設備被稱為“黑盒”，其意思為這是一個封閉的，對外不可見的系統。它能夠實現相應的功能，但除了制造者之外，別人不知道它的內部工作原理和實現方式。

設備商制造“黑盒”的目的，是為了保護知識產權，構建競爭壁壘，同時也為了提升產品的穩定性。但是，隨著移動通信應用的普及，“黑盒”RAN設備不可拆分，而且不同品牌型號設備無法互相兼容的缺點，讓RAN建設以及運營維護成本過高。運營商們開始推動RAN設備的硬件“白盒”化。與“黑盒”相反，“白盒”通過用一些通用硬件代替專用設備，讓設備可拆分，內部可視。

除了硬件的“白盒”化外，RAN還進行了以下改進，以求進一步降低成本，增加靈活性。

值得一提的是，早在2009年，中國移動曾經就牽頭推出了C-RAN，并與其他一些運營商共同組建了C-RAN聯盟。到了2018年，C-RAN聯盟與美國運營商AT&T牽頭成立xRAN論壇合并，成立了O-RAN聯盟。中國移動、中國電信、美國AT&T、德國電信、日本NTTDOCOMO、韓國SKT和KT等多個國家和地區的運營商都是聯盟成員。

除了O-RAN聯盟之外，還有其他組織也在推動O-RAN技術的發展，其中影響力較大的有TIP（全稱TelecomInfrastructureProject，電信基礎設施）項目。TIP是2016年Facebook、Google、諾基亞聯合部分電信運營商發起的電信基礎設施開源項目，共同研發開放的、開源的、共享的電信網絡，其中就包括名為“OpenRAN”的無線接入技術項目組。

這兩個組織的目標一致——實現O-RAN技術的成熟商業化運用。它們的技術路線與產業生態也類似，只不過側重點略有不同：TIP的OpenRAN側重于設備研發端;而O-RAN聯盟側重于工作架構和業務需求，屬于應用端。這兩個組織在2019年已經達成了伙伴關系，以確保它們在開發5GRAN解決方案時，通過共享資源，保持研究方向一致又避免重復性研究，以此降低研發成本。

RAN的未來

和所有顛覆式創新技術一樣，O-RAN仍然存在大量缺陷，其中最突出的有三大問題：

性能不足

在硬件層面，O-RAN技術用通用芯片代替原有的專用芯片。原有的專用芯片因為采用的深度定制軟件，所以在信號傳輸速率、避免延遲以及防抖動各方面處理性能更強，而且能耗更低。相比起來，通用芯片方案雖然靈活，但是性能低、效率低，功耗高。這樣一來，O-RAN設備首先要解決基本性能達標的問題。

可靠性不夠

為了滿足基本性能指標，O-RAN的解決方案不得不增加設備冗余。同時因為允許不同廠商硬件軟件互聯互通，會導致兼容性問題，這樣一來，系統整體可靠性面臨更大的挑戰。

運營維護復雜

采用O-RAN技術會增加設備供應商的數量，這就讓移動網絡在后期維護和運營中，面臨不同的廠家之間協作與責任劃分的問題。大量協調工作將影響設備安裝工期，增加成本。

當然，上面三個問題并非無解。

首先，隨著通信軟硬件技術的不斷進步，通用芯片的性能會進一步提升。不同設備的兼容穩定性也會隨著標準化技術的推進以及設備廠商的優勝劣汰而越來越成熟，時間總是會站在新興技術一邊。

其次，多個廠商協作導致的兼容性以及運營維護復雜的問題，可以通過廠家的協作磨合以及政府、行業協會制定相關標準化規則來解決。其實早在1G、2G移動通信年代，中國無線通信運營商就面臨過運維復雜性問題：當時國內的無線通信網七國八制，集成全球各個主要廠家的設備。不過經歷了磨合的陣痛之后，這些問題最后都得到了解決。